廖生

國(guó)家管網(wǎng)集團(tuán)東部?jī)?chǔ)運(yùn)公司荊門(mén)輸油處

摘要：長(zhǎng)輸管道穿越魚(yú)塘、溝渠等水體較多，環(huán)境復(fù)雜，檢測(cè)難度大。SL-6型埋地管線檢測(cè)儀無(wú)法對(duì)水體管線防腐層進(jìn)行檢測(cè)。根據(jù)RD-PCM（埋地式探管儀）檢測(cè)原理，通過(guò)建立一個(gè)等勢(shì)體質(zhì)點(diǎn)模型，分析了三種情況下管線等勢(shì)體質(zhì)點(diǎn)模型兩側(cè)電流衰減趨勢(shì)，介紹了水體管線防腐層快速檢測(cè)方法。經(jīng)實(shí)際應(yīng)用表明，該方法便捷可行，能滿(mǎn)足全天候、快速檢測(cè)防腐層破損點(diǎn)和定位漏點(diǎn)位置需求，大大縮短檢修時(shí)間。

關(guān)鍵詞：RD-PCM；水體管道；防腐層檢測(cè)；破損點(diǎn)定位

途經(jīng)洪湖地區(qū)的某輸油管段長(zhǎng)37.9 km，周邊大小魚(yú)塘蝦池90口、20 m寬以上河流7條、小溝渠不計(jì)其數(shù)，其中魚(yú)塘內(nèi)管線累計(jì)約4 km，常年浸泡在水體淤泥中，檢測(cè)難度比較大。由于SL-6型埋地管線檢測(cè)儀無(wú)法對(duì)水體管線防腐層進(jìn)行檢測(cè)，難以掌握其破損情況，進(jìn)而評(píng)估水體內(nèi)動(dòng)植物對(duì)管道防腐層的影響。嘗試采用RD-PCM（埋地式探管儀）對(duì)魚(yú)塘內(nèi)管道進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)檢測(cè)與管線平行水體埂子上信號(hào)衰減值初步判斷防腐層破損情況，以垂足法定位破損點(diǎn)位置，通過(guò)開(kāi)挖驗(yàn)證對(duì)比檢測(cè)結(jié)果和定位準(zhǔn)確性，取得了比較好的效果。

1  RD-PCM檢測(cè)方法

1.1  RD-PCM工作原理

管道防腐層和土壤間存在電容耦合效應(yīng)，同材質(zhì)完好防腐層自身具有穩(wěn)定的電導(dǎo)率。正弦電流信號(hào)在管道和完好防腐層傳播過(guò)程中呈線性指數(shù)衰減，衰減曲線斜率取決于防腐層電阻率。電流信號(hào)以管線為中心發(fā)散同強(qiáng)度感應(yīng)磁場(chǎng)。防腐層完好質(zhì)量均勻，電流衰減較小，相應(yīng)感應(yīng)磁場(chǎng)強(qiáng)度衰減較小。當(dāng)防腐層某點(diǎn)有破損、搭接、剝落時(shí)，電流信號(hào)從破損點(diǎn)流向土壤，電流急劇衰減，引發(fā)地面感應(yīng)磁場(chǎng)強(qiáng)度也急劇衰減。沿管道方向越遠(yuǎn)離電流信號(hào)源，電流信號(hào)衰減程度逐漸增大。防腐層正常、則電流信號(hào)均勻緩慢衰減（圖 1-a），防腐層整體質(zhì)量較差、則電流信號(hào)迅速均勻衰減（圖 1-b），如果防腐層出現(xiàn)漏點(diǎn)、則電流信號(hào)在漏點(diǎn)處前后出現(xiàn)階躍衰減（圖 1-c ），如果出現(xiàn)防腐層剝離或者搭接，則電流信號(hào)由均勻緩慢衰減轉(zhuǎn)變?yōu)檠杆倬鶆蛩�減（圖 1-d）。相應(yīng)的，通過(guò)檢測(cè)管道正上方磁場(chǎng)的衰減程度就可以判斷防腐層狀況，進(jìn)而對(duì)防腐層破損點(diǎn)進(jìn)行定位。

圖 1 電流信號(hào)衰減程度與防腐層缺陷關(guān)系示意圖

1.2  RD-PCM組成

RD-PCM主要由發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、附屬電源三部分組成，其中接收機(jī)包括A型架和手持接收機(jī)兩部分，如圖 2所示。檢測(cè)開(kāi)始，發(fā)射機(jī)先向管道施加電流信號(hào)并沿著管道向遠(yuǎn)處傳播，在管線周?chē)�產(chǎn)生規(guī)律的電磁場(chǎng)，手持接收機(jī)和A型架的工作人員在管道上方便可以探測(cè)到相應(yīng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度，根據(jù)磁場(chǎng)強(qiáng)度變化可測(cè)定管線走向、位置、水體內(nèi)深度，以及管道中電流信號(hào)強(qiáng)度和方向。

圖 2 RD-PCM接線示意圖

1.3  檢測(cè)方法  

（1）等勢(shì)體質(zhì)點(diǎn)模型。將水體內(nèi)的某一段管道理想化為一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，假設(shè)水體與管線防腐層破損點(diǎn)的電勢(shì)相等，忽略水體長(zhǎng)寬，將水體及管線看成一個(gè)等勢(shì)體質(zhì)點(diǎn)，如圖 3所示綠色部分。

圖 3 水體管線等勢(shì)體質(zhì)點(diǎn)模型

（2）檢測(cè)結(jié)果判定。利用手持接收機(jī)檢測(cè)等勢(shì)體質(zhì)點(diǎn)埂子及其附近管線防腐層狀況良好，如存在漏點(diǎn)則先修復(fù)再進(jìn)行下一步檢測(cè)。然后在等勢(shì)體質(zhì)點(diǎn)兩側(cè)的管線正上方檢測(cè)磁場(chǎng)，判斷電流信號(hào)，檢測(cè)結(jié)果與圖 4（a）相同，即接收機(jī)顯示電流方向相對(duì)、管線兩端電流向等勢(shì)體質(zhì)點(diǎn)衰減且衰減程度逐步增強(qiáng)，表明防腐層存在漏點(diǎn)。與圖 4（b）相同，即電流方向相同且電流衰減程度相近，接近完好防腐層電流衰減值，可以判斷防腐層狀況良好。與圖 4（c）相同，即電流方向相同且電流衰減程度逐步增強(qiáng)或減弱，高于完好防腐層電流衰減值，則判斷其本身防腐層狀況良好，在其電流衰減值較大端有破損點(diǎn)。

圖 4 水體內(nèi)管線等勢(shì)體質(zhì)點(diǎn)模型兩側(cè)電流衰減檢測(cè)結(jié)果

根據(jù)電流方向初步判斷防腐層是否存在破損點(diǎn)，根據(jù)電流衰減程度初步判斷破損點(diǎn)大小，按有無(wú)破損點(diǎn)和破損點(diǎn)大小分類(lèi)，大大縮減了水體內(nèi)管道的檢測(cè)時(shí)間。

2  防腐層破損點(diǎn)定位

通常按照管線與水體邊緣是否平行進(jìn)行分類(lèi)，以分別定位破損點(diǎn)，如圖 5所示。該管線周邊90口水體邊緣與管線平行或近似平行，即圖 5（b）情況下，破損點(diǎn)兩端流向破損點(diǎn)電流信號(hào)衰減逐漸增強(qiáng)，手持接收機(jī)沿著與管線平行的水體邊緣進(jìn)行檢測(cè)，顯示電流方向在某點(diǎn)轉(zhuǎn)向，記錄該點(diǎn)為A點(diǎn)，經(jīng)A點(diǎn)到管線畫(huà)一條垂線，垂足位置即為防腐層破損點(diǎn)。

圖 5 水體邊緣與管線平行關(guān)系

3  應(yīng)用情況

2017年12月，洪湖站采用RD-PCM對(duì)魚(yú)塘內(nèi)管線抽樣檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)2#樁+500 m、5#樁+500 m、5#樁+600 m三處分別存在45 dB、40 dB、40 dB以上漏點(diǎn)，采用前述方法初步確定破損點(diǎn)為靠管線入口端水體邊緣3 m、7 m、9 m位置。開(kāi)挖顯示漏點(diǎn)位置和大小與檢測(cè)結(jié)果基本相符，如表 1所示。

表 1 魚(yú)塘內(nèi)管道開(kāi)挖驗(yàn)證結(jié)果

在距離魚(yú)塘岸邊9 m 位置垂直管線畫(huà)一條垂線，垂足位置就是防腐層破損點(diǎn)。經(jīng)開(kāi)挖驗(yàn)證，破損點(diǎn)與垂足位置相差0.2 m，如表 2所示。

表 2 5#樁+600 m與魚(yú)塘平行管線側(cè)埂子電流信號(hào)衰減值

4  結(jié)語(yǔ)

引入RD-PCM對(duì)水體管線防腐層進(jìn)行檢測(cè)，科學(xué)有效�？蓾M(mǎn)足一年四季全天候檢測(cè)需求，簡(jiǎn)單便捷，快速高效�？朔�了魚(yú)塘干塘?xí)r間限制，確保水體管道防腐層破損點(diǎn)及時(shí)得到檢修，保障管道安全平穩(wěn)運(yùn)行。下一步將對(duì)水體管線防腐層進(jìn)行全面檢測(cè)，根據(jù)有無(wú)破損點(diǎn)、破損點(diǎn)大小程度進(jìn)行分級(jí)，編制應(yīng)急預(yù)案和檢修計(jì)劃，充分利用有限的檢測(cè)時(shí)間實(shí)現(xiàn)防腐層精確定點(diǎn)和補(bǔ)漏。

作者簡(jiǎn)介：廖生，1986年生，高級(jí)工程師，畢業(yè)于四川大學(xué)電氣信息學(xué)院自動(dòng)化系，目前主要從事油氣儲(chǔ)運(yùn)安全生產(chǎn)運(yùn)行工作。聯(lián)系方式：13597927466，13597927466@163.com。