摘要：对某次高压燃气管道进行外防腐检测，内容包括：管道阴极保护电位检测，防腐层平均绝缘电阻率调查，管道防腐层缺陷点定位，管道沿线土壤腐蚀性检测，管道沿线杂散电流检测。检测结果：管道阴极保护状态良好；防腐层状态良好，仅几段管道防腐层绝缘电阻率为“可”和“良”，其余均为“优”；发现7个漏电点，分析判断4个是牺牲阳极，3个是防腐层破损点。

关键词：城镇燃气管道；  阴极保护；  外防腐检测；  完整性评价

External Anti-corrosion Inspection of a Sub-high Pressure Gas Pipeline

Abstract: The external anti-corrosion inspection of a sub-high pressure gas pipeline is conducted. The inspection contents include pipeline cathodic protection potential，average resistivity of anti-corrosive coating， failure location of anti-corrosive coating，soil corrosivity and stray current. The results show that the pipeline cathodic protection and the coating are all excellent. There are only several pipe lengths with “fair” and “good” resistivity，and the other pipe lengths have “excellent” resistivity. There are seven electric leakage points，four of which are sacrificial anodes，and the other three are anti-corrosive coating failures.

Key words: city gas pipeline；cathodic protection；external anti-corrosion inspection；integrity assessment

1 概述

某燃气公司的某次高压燃气管道于2008年投入运行。该管道长23 km，靠近海边，施工时条件极其恶劣，工人只能在海水落潮的时候抢时间施工，对保证施工质量提出了很大的挑战。故该燃气公司希望对此管道进行外防腐检测，并根据检测情况，对管道的外防腐层和牺牲阳极进行相应维护，以保证燃气管道的安全运行。2012年5-6月，丹阳奥恩能源科技发展有限公司与该燃气公司合作，对该管道进行了外防腐检测。

2 管道定位

采用金属管道和电缆测位器PL-960以及英雷迪公司的PCM+两种仪器对管位和埋深进行了探测^[1]。探测结果表明，对埋深4 m以内的管道，两种仪器给出的埋深数据相对误差在5％以内。检测中绘制了详细的管道平面走向图，发现很多管道标志桩标示位置有偏差。

另外，在该市轰轰烈烈的植树造林活动中，管道上方种植了很多树，这些树的根会深入到管道的防腐层中，破坏防腐层，从而引起管道腐蚀，应该移除这些树木。

3 管道阴极保护电位检测

检测管地电位是监控管道阴极保护效果的一种重要方法，但它不能确定缺陷大小、位置以及是否存在涂层剥离^[2]。由于该管道未设检测桩，故采用阀门井作为测试设备接入点，对10处阀门井的管地电位进行检测。检测发现管道阴极保护状态良好，管地电位都负于-0.85 V，因此管道阴极保护状态评价为“优”级。建议加设检测桩，对保护电位进行常态化检测，以便掌握管道阴极保护的一手资料。

4 管道防腐层平均绝缘电阻率调查

采用英国雷迪公司的PCM+仪器，配备相应的电阻率计算软件，计算管段的平均绝缘电阻率。这种方法可长间距快速探测整条管道的防腐层状况，能定性定量评估防腐层老化情况，也可缩短间距对破损点进行定位；属于非接触地面测量，可在各类地表透过各种土壤检测，操作简便。但在检测中发现，该方法在城市管道的检测中，受地面情况的干扰非常多，有时一辆汽车经过都会对测试数据产生影响。

笔者对此管道的防腐层绝缘电阻率进行了详细调查，并列出了每段管道(根据信号加入点情况以及测量情况将此管道分为10段)的电阻率计算表。调查结果表明，管道防腐层状态良好，仅几段管道防腐层绝缘电阻率为“可”和“良”，其余均为“优”。因此管道防腐层保护状态评价为“优”级。

5 管道防腐层缺陷点定位

防腐层缺陷点定位对管道保护非常重要。为了提高准确性，检测过程中采用了直流交流电流衰减法(PCM)和直流电位梯度测试技术(DCVG)两种方法定位管道防腐层缺陷点。前述用PCM+仪器检测管道防腐层电阻率时，PCM+仪器与交流电位梯度技术(ACVG)联合使用，可以精确判断防腐层破损点的位置。该方法向管道中施加的是交流电，在城镇燃气管道的检测中，易受管道周围电线、金属杂物等的干扰。相比较而言，DCVG方法检测速度比较慢，但该方法向管道中施加的是直流电，在城镇燃气管道复杂的周围环境中不易受到干扰。

在检测过程中，通过检测管地电位的IR降可以进一步判断防腐层缺陷的大小。在阴极保护过程中，外加电流在管道上形成的电位差见式(1)。

式中 V_T——管道到远方大地的电位差，mV

     V₁——管道通过防腐层到周围土壤的电位差，mV

     V_S——管道周围土壤到远方大地的电位差，mV

采用DCVG进行检测时，V_T为管道的断电电位V_off(单位为mV)与通电电位V_on(单位为mV)之差，V_s可由DCVG的高灵敏度毫伏表直接读取。IR降的计算见式(2)。

式中 R_IR——IR降

IR降越大，阴极保护程度越低，即埋地管道防腐层缺陷面积越大，可见DCVG能够较准确地预测防腐层缺陷的面积，并能对整个管道的阴极保护效果做出客观的判断。IR降与防腐层破损情况的关系见表1。

在检测过程中，发现了7处漏电点。城市燃气管道普遍采用牺牲阳极进行管道保护。在采用DCVG和PCM定位防腐层破损点技术中，管道漏电可能是由防腐层破损引起，也可能是由牺牲阳极引起。燃气公司对该管道牺牲阳极的埋设位置不很清楚，这给防腐层破损点的判断增加了困难，这也是目前防腐层破损点判断中存在的一个技术难题。我们在前期的管道完整性评价工作中，总结了判断牺牲阳极的方法^[3]。在这些漏电点中，漏电位置离管道非常近，通过漏电位置来判断是否是牺牲阳极很困难。此处采用计算R_IRC的方法对漏电点是否是牺牲阳极进行判断，R_IRC的定义如下：

式中 V_nc——牺牲阳极的开路电位，mV，对镁阳极为-l 500mV

如果R_IRC大于等于0.6，则可判断此处金属表面防腐层的电阻很小，预测为牺牲阳极；如果R_IRC＞1，则不排除此处管道上伴随有防腐层破损情况；如果R_IRC小于0.6，则表明此处金属表面防腐层的绝缘电阻还比较大，可以判断为防腐层破损。此处的0.6是一个经验性数值，按此判断是否精准，还需要更多的实践来证实。根据此方法，对7处漏电点的判断结果见表2。

6土壤腐蚀性检测

土壤腐蚀性检测包括土壤腐蚀性现场检测与土壤采样检测。现场选取了l2处采样点，采用土壤腐蚀性检测仪CMS-140B对土壤电阻率、土壤氧化还原电位及土壤腐蚀速率等进行检测。同时对这l2处土壤进行采样，递交华南理工大学传热强化与过程节能教育部重点实验室进行土壤酸碱度、含盐量及电解失重等的检测。综合各检测结果得知，管道经过的某河道内土壤电阻率较小，土壤的腐蚀性较强，岸上土壤电阻率较大，土壤的腐蚀性较小。靠海的部位土壤电阻率较小，土壤含盐量偏高，腐蚀性较强。管道经过的绿化带内，园林部门定期浇水导致管道周围土壤含水量周期性增减，会加速管道的腐蚀。

7 杂散电流检测

杂散电流检测采用沈阳中科院金属所研制的SCM200C杂散电流测量仪。检测原理及方法主要依据SY／T 0017-2006《埋地钢质管道直流排流保护技术标准》提供的检测方法^[4]。在此管道上选取7处怀疑杂散电流比较严重的地区，通过对杂散电流的检测发现，除某段与铁路相交的管道受到杂散电流的影响稍大以外，其他管段受杂散电流的影响较弱。

8 结论及建议

①复核了23 km次高压燃气管道的管位，测量了埋深。在定位过程中对沿途标志桩进行了校正，确保桩桩在位，见桩知管。在定位的基础上绘制了管道平面走向图，为该管道管理提供了宝贵的数据资料。

②对该次高压管道的可测阀门井进行了管地电位检测，管地电位都负于-0.85 V，因此管道阴极保护状态评价为“优”级。

③建议加设检测桩，巡线人员对保护电位进行常态化检测，以便掌握管道阴极保护的一手资料。

④对该次高压燃气管道进行了详细的防腐层绝缘电阻率调查，调查结果表明管道防腐层状态良好，仅几段管道防腐层绝缘电阻率为“可”和“良”，其余均为“优”。因此管道防腐层保护状态评价为“优”级。

⑤在防腐层缺陷点的定位和防腐层平均绝缘电阻率的检测过程中，某些管段未探测到有牺牲阳极保护管道，建议增加牺牲阳极。

⑥检测过程中发现7个漏电点，经过分析判断，怀疑其中4个是牺牲阳极，另外3个是防腐层破损点。因为漏电点的数量不多，且明确牺牲阳极的位置对管道的运行也很有意义，建议在条件许可的情况下，对所有的漏电点都进行开挖验证。

参考文献：

[1] 于京春，解东来，马冬莲.城镇燃气管网风险评估研究进展及建议[J].煤气与热力，2007，27(12)：42-46.

[2] 杨忠营，杨世坤，师跃胜，等.城市燃气埋地钢管完整性评价的实践[J].城市燃气，2011(5)：4-8.

[3] 叶根银，吴家传，臧桂宁，等.DCVG法防腐层检测中牺牲阳极干扰的排除[J].煤气与热力，2011，31(3)：B24-B28.

[4] 陈志光，秦朝葵，马飞.轨道交通动态直流杂散电流检测及判定[J].煤气与热力，2011，31(10)：A35-A39.

本文作者：门伟 曹慧平 毕洪波 程京木 吴魁 解东来