摘　要：对埋地钢质燃气管道外腐蚀间接检测技术的原理、特点、适用性进行了分析，筛选出适用于检测外防腐层缺陷、阴极保护效果的间接检测技术。

关键词：埋地钢质燃气管道；间接检测；外防腐层；阴极保护

Applicability Analysis of Indirect Detection Technologies of Buried Steel Gas Pipeline

Abstract：The principle，characteristics and applicability of indirect detection technologies of external corrosion of buried steel gas pipeline are analyzed．The indirect detection technology suitable for the detection of external anticorrosive coating defects and cathodic protection effect is screened out．

Keywords：buried steel gas pipeline；indirect detection；external anticorrosive coating；cathodic protection

1　概述

燃气作为城市发展的物质基础，对经济发展和城市环境改善起到了促进和保障作用。由于燃气属易燃易爆介质，在运行期间泄漏易造成燃烧、爆炸、中毒等危害，直接关系社会公共安全和居民的人身、财产安全。埋地钢质燃气管道(以下简称燃气管道)安全运行故障种类较多，故障原因也比较复杂，但从统计分析结果来看，约30％的运行故障和安全事故与燃气管道外防腐失效导致的燃气泄漏有关。因此，对燃气管道采取的外防腐措施的完好程度进行日常检测及修复具有十分重要的意义。

对于燃气管道外腐蚀，通常采取双重防腐措施：外防腐层、阴极保护。外防腐层是第一道屏障，对防止燃气管道外腐蚀起到重要作用，随着外防腐层性能的下降，阴极保护的作用逐渐加强，但仍无法替代外防腐层对管道外防腐的作用。因此，燃气管道的外腐蚀检测应包括外防腐层的检测以及阴极保护效果检测。

管道外腐蚀直接评价(External Corrosion Direct Assessment，ECDA)是结合当前各种埋地管道检测工具，基于检测结果准确地定位外腐蚀破损点，评价并降低外腐蚀对管道完整性的影响，从而提高管道安全状况的方法。ECDA包括预评价、间接检测、直接检测、后评价4个步骤。间接检测为现场非开挖检测，检测管道外腐蚀行为和查找外防腐层的破损点。直接检测主要是为了验证(采取直接开挖验证)间接检测的正确性，并收集管道腐蚀数据^[1-2]。

本文主要讨论间接检测技术的适用性。间接检测可采用的检测技术包括标准管一地电位检测技术、密间隔电位(CIPS)检测技术、直流电压梯度(DCVG)检测技术、皮尔逊(Pearson)检测技术、变频选频检测技术、管中电流检测技术等^[3-4]。不同检测技术对外防腐层状况、阴极保护效果的检测能力不同，抗干扰能力也不同，因此实施间接检测时通常需要采用2种或2种以上检测技术。

2　适用性分析

①标准管——地电位检测技术

标准管—地电位检测技术是使用数字万用表与便携式铜—饱和硫酸铜参比电极，通过检测桩检测施加有阴极保护管道的保护电位，通过分析保护电位的分布，间接评定燃气管道外防腐层的状态。

标准管—地电位检测技术的优点是能快速测量燃气管道的阴极保护电位，是目前通用的地面测量燃气管道阴极保护电位的方法。缺点是不能确定外防腐层缺陷大小、位置以及剥离情况，易受客观因素影响(包括交直流干扰，仪器的专用性和响应速度，检测桩的设置，钢材电阻率的取值等^[5])。

标准管—地电位检测技术适用于野外或郊外等易于开挖地段，不适用于城市燃气管道，需配置1名操作人员，检测能力为5～8km／d。

②密间隔电位检测技术

密间隔电位(Close Interval Potential Survey，CIPS)检测技术是一种用于提供燃气管道对地电位与距离关系详细情况的地面检测技术。密间隔电位检测装置由一台灵敏的交流电压表(mV级)、一根铜一饱和硫酸铜半电池探杖及一个电缆绕线轮组成。测量时，在阴极保护电源输出线上串接断流器，断流器以一定的周期断开或接通阴极保护电流。

密间隔电位检测技术的优点是能指示燃气管道沿线的阴极保护效果，指示缺陷的严重性，并自动采集数据。缺点是是检测时需步行整条管道，检测结果不能指示外防腐层的剥离情况，易受到干扰电流的影响，需拖拉电缆^[6]。

密间隔电位检测技术适应不同的现场条件，需配置2名操作人员，检测能力为3～6km／d。

③直流电压梯度检测技术

直流电压梯度(Direct Current Voltage Gradient，DCVG)检测技术利用已有的阴极保护直流电信号或临时向管道施加直流电信号，可在外防腐层缺陷位置检测到管对地电位的异常，从而确定外防腐层破损点和破损程度。当直流信号施加到燃气管道上时，在外防腐层破损点与土壤之间存在电压梯度。在外防腐层缺陷位置附近，电压梯度增大，电压梯度一般与缺陷大小成正相关关系。直流电压梯度检测装置由一台电压表(mV级，带数字显示屏)，以及两根铜一饱和硫酸铜半电池探杖组成。在测量过程中，操作人员沿管道以2m为间隔用探杖在管顶上方进行测量。

直流电压梯度检测技术的优点是能准确地查找出外防腐层的缺陷位置，可估算缺陷大小，并通过IR降电位判定缺陷的严重程度。检测过程不受交流电干扰，不需拖拉电缆，受现场条件影响小，操作简单，准确度高。检测结果可为用户提供合理的维护和改造建议。缺点是不能指示燃气管道阴极保护效果，需沿线步行检测；杂散电流、土壤电阻率等环境因素易引起一定的测量误差^[6]。需配置l名操作人员，检测能力2～12km／d。

④皮尔逊检测技术

皮尔逊(Pearson)检测也称交流电压梯度检测，在燃气管道与大地之间施加的交变信号通过燃气管道防腐层的缺陷位置时会流失到大地中，电流密度随着离缺陷位置的距离增大而减小，在缺陷位置的上方地面形成了一个交流电压梯度。检测时，两名操作人员脚穿铁钉鞋或手握探杖，相距3～6m，将各自拾取的电信号通过电缆送至接收装置，经滤波放大后，由指示电路指示检测结果。

皮尔逊检测技术的优点是在国内有较成熟的使用经验，检测速度较快。缺点是需要沿线步行检测，不能指示缺陷的严重程度、阴极保护效果和外防腐层剥离情况，易受外界电流的干扰。依赖操作者的技能，常给出不存在的缺陷信息，劳动强度较大。

皮尔逊检测技术的检测深度大于5m，适用于城市燃气管道的检测，需配置2名操作人员，检测能力为3～6km／d。

⑤变频选频检测技术

变频选频检测技术是通过被测燃气管道的某个检测桩向燃气管道与大地之间加载一定功率的交流电信号，在另一检测桩处检测管体与大地之间同一频率的信号。同步地改变发射、接收频率直到接收功率为发射功率的5％以下，即可认为“信号损耗殆尽”。然后根据两检测桩之间的管道长度、管道直径、管壁厚度、外防腐层的材料损耗角正切值等物理量，计算两检测桩之间管道外防腐层的平均绝缘电阻。由于变频选频检测是以管段为单位进行的，实际上给出的是管段外防腐层平均绝缘电阻，因此不能指示具体的缺陷位置。

变频选频检测技术的优点是能快速普查整条管道外防腐层的综合保护性能，受地面环境影响较小。缺点是计算结果引入的人为因素多，误差大，线传输理论模型对复杂管道难以适应，特别是对于支线较多的城市燃气管道，无法得到有效检测结果。

变频选频检测技术适用于干扰较少且并不复杂的燃气管道，需配置2名操作人员，检测能力为15～20km／d。

⑥管中电流检测技术

管中电流检测技术(又称电流衰减检测技术)是采用地面检测等效电流的原理，评价外防腐层绝缘电阻以及确定防腐层缺陷位置的方法。检测时由发射机向燃气管道发射某一频率的电流，电流流经管道时，在管道周围产生相应的磁场。当管道外防腐层完好时，随着管道的延伸，无电流流失现象或流失较少，在管道周围产生的磁场比较稳定。当管道外防腐层存在缺陷或老化时，在缺陷处就会有电流流失现象，随着管道的延伸，管道周围磁场的强度会减弱。

管中电流检测技术的优点是应用成熟，可快速检测管道的防腐层状态，受地面环境影响较小。测量结果直观，综合评价准确。不易受外界电流的干扰，只需预先获得一些管道相关的物理量(如管道直径、壁厚等)。缺点是不能指示阴极保护效果，不能指示外防腐层剥离情况。

管中电流检测技术适用于城市燃气管道外防腐层的检测，需配置2名操作人员，检测能力为3～7km／d。

3　检测方法组合

①外防腐层检测

a.防腐层状况检测。采用管中电流检测技术对燃气管道外防腐层的状态进行检测。

b．缺陷定位与大小估算。对外防腐层状态异常的管段，以及阴极保护效果检测发现问题较多的管段，应进行缺陷检测与定位，并估算大小。目前常用的检测方法有管中电流检测技术、直流电压梯度检测技术，建议采用这两种方法进行重复检测，以提高检测准确率。

②阴极保护效果检测

对于外防腐层状况较好的管段，可采用标准管一地电位检测技术检测燃气管道阴极保护电位，进而评价阴极保护效果。对于外防腐层状况较差的管段，宜采用密间隔电位检测技术检测阴极保护效果，确保管道的安全运行。对于土壤电阻率较高的地区，建议也采用密间隔电位检测技术检测管一地电位，以有效消除IR降电位。

4　结语

经过不同检测技术的组合，可以掌握燃气管道的走向与埋深、外防腐层状况、阴极保护电位、缺陷大小与位置、缺陷的严重程度，从而为使用单位对燃气管道进行维护与改造提供依据。

参考文献：

[1]高良外腐蚀直接评价(ECDA)的间接检测和直接检测[J]．煤气与热力，2013，33(5)：B33-B35．

[2]周廷鹤，彭世尼，李帆．外腐蚀直接评价在城市燃气管道的应用[J]．煤气与热力，2010，30(1)：B34-B37．

[3]赖广森，廖宇平，李嘉，等．埋地管道防腐层缺陷地面检测技术最新进展[J]．管道技术与设备，1999(6)：34-36．

[4]黄昌碧，陈晖，宋根才，等．管道防腐层检测技术现状及发展[J]．石油仪器，2003，17(5)：5-8．

[5]孙彦磊．燃气管网防腐检测方法[J]．煤气与热力，2007，27(8)：57-59．

[6]周琰，靳世久，孙墨，等．埋地管道防腐层缺陷DCVG检测技术研究及应用[J]．管道技术与设备，2001(5)：38-40．

本文作者：张继亮

作者单位：泰能天然气有限公司