(广东省特种设备检测研究院，广东 佛山 528251)

对于埋地敷设的输油或输气管道，合理地涂覆外防腐层是防止管道本体出现金属损伤的重要措施。众所周知，外防腐层应具有足够的完整性；然而，在实际的管道敷设过程中，管道外壁涂覆的防腐层容易损坏。分析其原因，一是会因碰撞摩擦等原因造成缺损；二是随着管道在土壤中长周期运行，受湿度、酸碱度及杂散电流等因素的影响也有可能造成外防腐层出现破损、剥离和穿孔等现象。管道外防腐层的完整性直接影响埋地长输管道的本质安全[1]。

当前，针对埋地长输管道外防腐层完整性检测的主要技术手段有：皮尔逊检测法、直流电位梯度法(DCVG)及多频管中电流检测法(PCM)等[2]。PCM检测方法操作比较简单，初学者较易上手[3]。PCM检测法具有很强的管道定位功能，而且不会受到地形因素和防腐涂层材料等外界因素影响。由于该方法适用于地表环境复杂多变的埋地管道外防腐层检测[4]，因此，被广泛应用于埋地管道外防腐层完整性检测。

1 PCM技术完整性评价原理

1.1 PCM检测系统

整个检测系统主要由：信号激励装置、接收机和A字架构成[5]。PCM检测系统见图1。利用PCM检测系统可对管道进行定位及埋深勘测，同时，通过检测管道经过的电流可对外防腐层整体完整性做出判断[6]。从理论上说，采用PCM技术对埋地管道外防腐层完整性的检测不受管道敷设长度的影响，检测系统可对30 km长的埋地管道实现一次性作业[7]。检测过程中，根据观察接收机记录的电流幅值信号，一旦出现异常信号时，配合专用A字架，即可对异常信号位置进行厘米(cm)级误差范围内的精确定位。然而实际的工程实践表明：由于受到地理环境因素、防腐层破损面积、管道弯头、三通和直管等影响，检测电流往往在埋地管线本体中传播数公里后发生迅速衰减，从而致使检测灵敏度大大降低。因此，采用PCM技术进行埋地管道外防腐层完整性检测通常施行分段方式进行。

图1 PCM检测系统示意

1.2 PCM技术基本原理

PCM检测技术的基本工作原理是通过信号激励装置向被检管道传输多种频率的电流信号，电流随着管道轴向逐渐传播，并随距离的增加不断衰减。电流幅值衰减的速率取决于埋地管道外防腐层电阻率，若防腐层平均电阻率高则衰减速率慢，反之则快[8]。被检管道中电流衰减规律如式(1)所示。

I=I0e-ax

(1)

式中：I为被检管道中任意一处检测电流;I0为激励单元供给被检管道的电流信号;x为激励单元至被检管道点的距离;a为电流幅值衰减系数。

管道外防腐层在相同材质并且各管段外防腐层平均电阻率几乎无区别条件下时，被检管道中的电流强度的自然对数与激励信号点位置的距离几乎成线性关系，其斜率实质为电流衰减率。当管道外防腐层完整性出现异常时，电流通过异常位置会发生衰减，此处的值将发生突变增大；电流衰减率与距离之间的关系曲线示意图将会出现一个明显脉冲方波异常，以此表示该检测点防腐层可能存在破损点。

2 管道外防腐层完整性检测案例

2.1 检测数据收集

采用PCM技术手段，对某炼化厂区内的某段埋地原油管道进行外防腐层完整性检测。被检管道及其外防腐层材质等相关数据见表1。

表1 被检管道基本信息

为确保埋地管道的安全运行，不受外力破坏影响，依据输油管道工程设计相关标准规范，管线的敷设深度必须满足下列要求：根据管道经过的地区等级、农田耕作深度、冻土深度、地下水深度等因素，根据以往经验，一般情况下管顶的覆土层厚度应不低于0.8 m。对现场待检埋地管道进行随机深度测试，采集32处检测点，结果如图2所示。管道深度范围为1.55～5.88 m，符合一般施工要求。

在待检原油管道周边沿线的阴极保护测试桩引入发射源，信号激励装置一端接入待检管道阀门，另一端接入大地，同时设定检测频率。专用A字架与信号接收机相连，根据已被确定好的管道走向，携带A字架沿管线进行检测，并根据读取A字架底端两个探针之间获取的dB值对管道防腐层完整性做出评估。结合以往检测经验及有关技术规范，对于该条埋地原油管道外防腐层破损点评价的依据见表2。

图2 管道埋深数据

表2 被检管道外防腐层质量评估

该次检测的原油管道长度为986 m，发现3PE外防腐层破损点27处，见表3。

表3 管道外防腐层破损点数量统计

2.2 数据开挖验证

经PCM检测发现存在27处疑似破损点，考虑实际的破损点数量较多，因此采用随机开挖抽查方式进行完整性检测数据的有效性验证。对6号及9号疑似破损点位置进行开挖验证，经开挖发现，6号检测点处原油管段外防腐层已出现局部脱落，9号检测点位置防腐层出现破损，两处的管体均未发生金属壁厚缺损(见图3)。由图3可以看出，采用PCM技术手段可对埋地金属管道外防腐层完整性进行有效检测。

图3 6号和9号外防腐层破损点实物

3 结 语

应用PCM技术可对埋地金属输油管道外防腐层完整性进行有效评价。采用PCM技术既可对外防腐层破损点进行较为准确的定位，也可实现不停车在役检测,从而有效地降低了企业实施开挖作业的成本。在埋地金属管道实施PCM检测前，作业人员需提前熟悉管道走向、测试管道深度及观察管道周边可能存在的干扰因素，从而确保PCM检测数值的真实性和有效性。