埋地管道检测方案.docx

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埋地管道检测方案

埋地管道检测方案

埋地管道检测方案

埋地管道的不开挖检测技术是管道无损检测技术的重要分支，通过采用该技术可以及时了解管道运行的整体情况，并为后面的开挖检测提供依据。

目前使用的成熟的埋地管道不开挖检测技术主要是针对管道外覆盖层和阴极保护系统等方面进行检测的。

通过对管道所处环境的腐蚀性检测来预知和了解管道内外腐蚀的程度及腐蚀原因，及时发现管道所存在的安全隐患，并采取科学的手段，适时地对管道进行修复和改造，确保管道的安全运行。

埋地金属管道的腐蚀性检测可分为管道外检测和管道内检测。

一、管道外检测

管道外检测主要工作如下：

（1）管道外部所处土壤环境的腐蚀性检测（包括土壤的土质、水质和杂散电流等）。

（2）管道外防腐绝缘层性能、完好程度、老化性能和使用寿命的预测。

（3）管道阴极保护状态、保护电位和保护电流的测定。

其中后两项内容的检测应是管道管理者日常对管道监测的重要内容和手段，这是由于这两种管道防护手段关系密切，管道外防腐层防护是基础，阴极保护是其防护不足的补充和辅助。

如果金属管道外防腐层完整良好，则管体本身不会受到土壤溶液的腐蚀和破坏，而一旦防腐层产生了缺陷，则在缺陷处会产生腐蚀破坏。

此时如果阴极保护能在防腐层缺陷处提供足够的保护电流密度，则电化学极化将使该处金属表面极化到热力学上的稳定态，不至于发生金属的氧化反应（即钢的腐蚀破坏），而一旦阴极保护失效或不正常，则会造成该处的金属表面的破坏。

因此用阴极保护的管道电位值和阴极保护的电流值可判断管道是否处于“保护”状态。

由此可见，上述三项检测工作是保证埋地钢质管道无泄漏安全运行的必要手段。

1、管道外覆盖层的检测技术

管道外覆盖层的检测技术大多采用多频管中电流检测技术（PCM），它是一种检测埋地管道防腐层漏电状况的检测，是以管中电流梯度测试法为基础的改进型防腐层检测方法。

其基本原理是将发射机信号线的一端与管道连接，另一端与大地连接，由PCM大功率发射机，向管道发送近似直流的4Hz电流和128Hz／640Hz定位电流，便携式接收机能准确地探测到经管道传送的这种特殊信号，跟踪和采集该信号，输入到微机，便能测绘出管道上各处的电流强度。

通过分析电流变化，可对管道防腐层的绝缘性进行评估。

图1为PCM埋地管道外防腐层状态检测仪，包括发射机、接收机和A字架。

电流强度随着管道距离的增加而衰减，在管径、管材和土壤环境不变的情况下，管道防腐层对地绝缘越好，电流衰减越小。

如果管道防腐层损坏，如老化和脱落，绝缘性越差，管道上电流损失就越严重，衰减就越大。

通过分析电流的损失，可实现对防腐破损状况的评价。

图1PCM埋地管道外防腐层状态检测仪

PCM埋地管道外防腐层状态检测仪操作步骤：

1.发射机的操作

1.1 连接信号输出线

白色信号线直接与管道连接（阀门、测试桩、凝水缸等）。

绿色信号线接在合适的地线（地极、阴保系统的阳极或跳接管道绝缘法兰）上。

发射机电源线连接至220V交流电源，或20-50V直流电源（蓄电池）、15-35V由整流器提供的直流电源，黑线接负极、红线接正极。

1.2选定检测频率。

连接电源。

如果连接直流电源，检查蓄电池的电压，必要时进行更换。

1.3连接发射机电源线

3.1连接发射机，打开电源开关，使用带电流方向ELF 或LF（4 和8Hz）的频率方式。

在有无磁靴的状态下，PCM接收机都可以进行故障点定位。

3.2取下接收机的磁力仪，将接收机安放在A型架上，将A型架连线的3 针插头插入A型架的接口，将多针连接头插入接收机的附件插座内。

PCM接收机开机后，开始自检并发出提示音，液晶显示面板将标志置在附件插座位置。

面板还将显示“FF ”。

使用峰值/零值转换（Peak/null/accessory）键可以在管线定位和故障定位的不同操作方式之间转换。

3.3 将A型架以与管线的平行方向插入管道上方的土壤，标有绿色的探针背离发射机，红色探针朝向发射机的位置。

3.4 将A型架的探针插入土壤后进行读数。

接收机将自动调节信号水平，显示电流方向及分贝（dB）读数。

注意：

在测量过程中，面板上的增益值将闪动，不需要操作者进行任何调节操作。

3.5 接收机面板上显示的箭头方向是地面上高检测电位的方向，箭头指示的就是漏点的方向。

当没有箭头显示或无法稳定时，则表示附近没有漏点存在，或地面上的电流太小，不足以给出信号电流（CD）的方向，也可能是碰巧A型架处在防腐层破损点的正上方。

此时面板上还显示有信号电位差的dB值。

若读数在30dB 以下，附近的防腐层一般没有破损点存在。

3.6沿管线的方向移动A型架，重新将探针插入土壤。

如果以前的位置给出的箭头方向是向前的，而新位置上箭头方向是向后的，则此时操作者已经跨过故障点。

一般的漏点会使接收机的面板显示在40-60dB 范围，最大时可能超过70 dB。

3.7 以1米的间隔沿管线的走向退后检测，观察仪器面板的dB 读数，数值上升、短暂下降、又上升，之后数值会渐渐下降；当箭头改变方向的位置，就是故障点的边缘。

3.8 重新以更小的间隔进行前后检测，直到找到电流方向的变化点、dB 读数最低的位置。

此时可以肯定故障点就在A型架的中点位置。

将A型架转90 度，

也就是检测方向与管线的方向垂直，重复步骤7，检测结果的故障点在A型架的正中央。

用木桩或油漆记下故障点的位置。

3.9分别记下A型架在与管线垂直方向时dB 读数值，用于比较管线上不同漏点的严重程度，决定管线的维护次序。

方法是：

将A型架的一极放在管线的正上方，另一极远离管线，从距故障点1 米处开始，以25 厘米或更小的间隔检测，记下此过程的最大读数。

对每个要检测的管段进行以上步骤，直到完成全部检测工作，标识出管线上的全部故障点，分贝数最大的故障点破损最为严重。

在故障点检测的任何时候，都可以将检测方式转换到电流梯度法的检测。

方法是从接收机的附件接口拔下A型架的连线，或使用峰/零值转换（Peak/null/accessory）键进行转换。

3.10保存检测数据。

按下“shift”键后,再按深度（depth）键可记录检测结果。

注意此时面板左上角显示的数据记录号是否正确。

当完成全部检测工作后，可以将存储的检测数据下载，但此时一定要将磁靴从接收机上取下，之后下载的数据是故障检测数据而不是电流梯度法的检测数据了。

数据下载的方法与下载4Hz 电流梯度法数据的方法类似，使用的程序也“upload utility ”，

结果的数据文件名是FFDATA.TXT。

2、阴极保护（CP）检测技术

阴极保护检测技术主要采用直流电压梯度检测技术（DCVG），其检测原理为在施加了阴极保护的埋地管线上，电流经过土壤介质流人管道外覆盖层破损而裸露的钢管处，在管道外覆盖层破损处的地面上形成了一个电压梯度场。

根据土壤电阻率的不同，电压梯度将在十几米至几十米的范围内变化。

该技术在国外已得到了广泛的应用，在我国埋地管道外覆盖层缺陷检测中的研究和应用还处在起步阶段，缺少系统研究。

检测仪器有英国的DCVG检测仪，主要包括一个灵敏的毫伏表、两个Cu／CuS04手杖和一个测距仪等。

直流电位梯度法就是采用灵敏的毫伏表测量地面上位于电场梯度内的两饱和硫酸铜参比电极间的电位差，而两电极间相距482．6mm。

由于两电极间的电位存在电位差，因此可确定其电流方向，因而，可以判断管道在防腐破损点是否有腐蚀发生。

在DCVG测量中，施加到管道上的直流信号以1s为周期通断转换，其中断电2／3S，通电1／3s，合成的不对称直流信号可以施加到现场的阴极饱和系统（CP）上，也可以在管道CPT／R电源的一根导线上装设开关，以1S为周期对一个T／R电源进行通断。

检测人员拿两个探头，沿管道一前一后相距0．9～1．8rn测量，每1．8m测量一次，走近缺陷时检测人员将发现毫伏表开始有反应，走过缺陷时指针反向偏转，远离缺陷时，指针又慢慢返回。

在往回检测时发现，总会有一个位置使指针位于零点，则此

时两电极的中间位置为覆盖层缺陷位置。

在与管道相垂直的方向上重复测量，两个零点的交叉位置是电压梯度场中心，该点位于防腐层缺陷上方。

缺陷点测出后还可通过探头位置的变化来确定钢管表面是否发生腐蚀。

DCVG技术可准确定位管道表面的防腐层，甚至是较小的防腐层缺陷。

还可通过电流的流人和流出准确判定管道的阳极和阴极位置，同时DCVG法还可通过石头、混凝土或沥青路面的缝隙来检测电位梯度。

DCVG检测仪操作步骤：

一、测前准备

1、将饱和硫酸铜溶液灌入CIPS探杖中，探杖头在使用之前需用纯净水浸泡。

2、如果测量中遇到较为干燥的环境，还需要准备充足的水，给探杖和土壤接触处位置浇水，使探杖头与土壤充分接触。

3、检测前需要将断流器、主机、探杖手柄等设备充电。

二、断流器安装

1、关闭恒电位仪/整流器，将阴极或阳极连线断开，将断流器串联接入阴保系统中，需要注意的是：

要确保阴保电流从断流器的正端（红色端）流入，从负端（黑色端）流出。

2、打开恒电位仪/整流器和断流器开关，阴保电流会按照一定的规律进行通/断。

这时可以根据测量的方式选择相应中断档位。

其中1-3档适合于DCVG测量，1-5档适合CIPS测量。

3、如果需要卫星同步测量，在断流器上连接卫星天线，将卫星天线放置在上方空旷的地方，打开断流器等待GPS信号，当GPS信号指示灯由红变绿后，断流器就完成了GPS卫星同步。

4、观察阴保设备中断情况，确保阴保系统已经正常中断。

5、需要进行检测的管段两端要同时安置断流器，断流器要设置为相同的中断档位，并且断流器实施卫星同步中断。

三、DCVG检测流程

1、打开DCVG主机箱，将探杖、探杖连线及DCVG主机连接好，调整固定皮带的长度使检测人员能够舒适的观看DCVG表盘，并使仪器能够固定在检测人员身上。

2、检测前打开DCVG测量主机开关，调节到电池电量档位查看电池电量，确保电池电量充足。

3、将DCVG主机的开关调节的“ON”档，打开一个探杖手柄上方的开关，调到第一档，调节DCVG量程，对指针进行调整使模拟指针指在刻度盘中心。

4、检测人员背着检测设备沿管线路由以固定的间隔进行测量，测量的过程中要保证左探杖始终放置在管线路由的正上方，两个探杖可以在管线水平方向，也可以垂直方向检测。

5、在检测过程中如果发现有破损信号响应，需要对破损点进行精确定位。

在信号响应最大的地方寻找等势点，两个等势点连线的垂线经过破损点，通过两次等势点的寻找就可以确定破损点的中心位置。

6、确定了破损点的中心位置后，需要进行破损点阳极倾向的判断，左探杖放置在破损点的中心右探杖放置距离破损点中心一米的位置，观察模拟指针表的摆动情况，通过指针摆动情况可判断破损点的阳极倾向。

7、在破损中心垂直管线上方测量，破损点中心到远地点的电压梯度。

左探杖放在破损点中心，右探杖垂直管线方向测量，连续测量记录电压梯度值，当电压梯度值小于1mV时就近似认为该点已经到达远地点位置。

该值可以用来计算破损点的IR%降。

8、测量破损点的等势点，描绘出等势线后可以判断破损点的破损形态和破损点在管道环向的位置。

9、精确定位破损点、测量破损点处阳极倾向和破损点中心到远地点的电压梯度通过以上判定，可进一步的对管线的情况进行评估。

10、测量完毕，关闭电源，清理设备，将设备及连线整理后放入主机箱内。

11、填写使用记录。

3、外检人员配置

外检一般4个人就可进行，1个项目经理，2个项目成员，1个司机。

4、外检设备

PCM埋地管道外防腐层状态检测仪一般选用雷迪公司，参考价7万左右；

DCVG直流电压梯度检测仪也一般选用雷迪公司，参考价12.6万左右。

二、管道内检测

1、漏磁检测器结构

漏磁检测器由机械载体和电气部分组成，见图2。

机械载体构成了漏磁检测器的基本框架，包括检测器骨架、驱动皮碗、钢刷、永久磁铁及铁芯、万向节、里程轮和密封舱等。

电气部分由探头（主探头和ID／OD探头）、信号集中处理模