常見管道檢測技術(shù)

1、常見管道檢測方法常見管道檢測方法_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _1_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _2_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _3_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _4_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _5_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _6 密間隔電位測量（CIPS close interval potential survey ） ：一種沿著管頂?shù)乇恚悦荛g隔（13m）移動參比電極測量管地電位的方法。 CIPS適用于對管道陰極保護(hù)系統(tǒng)的有效性進(jìn)行全面評價(jià)的測試。 另外下列情況會使本方法應(yīng)用困難或測量結(jié)果的準(zhǔn)確性受

2、到影響： 1、對保護(hù)電流不能同步中斷，例如多組犧牲陽極或其與管道直接相接，或存在不能被中斷的外部強(qiáng)制電流設(shè)備； 2、覆蓋層導(dǎo)電性很差的管段，如鋪砌路面、凍土、鋼筋混凝土、含有大量巖石回填物； 3、剝離防腐層下或絕緣物造成電屏蔽的位置，如破損點(diǎn)處外包覆或襯墊絕緣物的管道。CIPS測量簡圖測量簡圖 IR 降是指電流在介質(zhì)中流動所形成的電阻壓降， 給電位測量結(jié)果造成誤差。onoffEEI RIR降產(chǎn)生原理圖降產(chǎn)生原理圖 CIPS 檢測系統(tǒng)由以下部件組成：數(shù)據(jù)記錄儀、衛(wèi)星同步中斷器、探杖。CIPS 檢測系統(tǒng)檢測系統(tǒng)數(shù)據(jù)記錄儀數(shù)據(jù)記錄儀：實(shí)際上就是一個可以測量電位的毫伏計(jì)，電壓測量精度達(dá)到5mV。主機(jī)上

3、面具有連接 GPS 同步用的天線接口，連接尾線/接觸地面的硫酸銅參比電極的接口。具有在特定的時間間隔記錄數(shù)據(jù)的能力，這個時間間隔要能夠消除 CP 電源在 ON 和 OFF 交替時的陽極波峰和陰極波峰的作用。衛(wèi)星同步中斷器衛(wèi)星同步中斷器：實(shí)際上是一個由具有 GPS 衛(wèi)星同步功能、微電腦控制的電流開關(guān)，它的功能是按照固定模式對管道的陰保電流源進(jìn)行同步中斷。其衛(wèi)星同步功能是要與檢測主機(jī)的測量同步，此外，由于一條長距離的管線可能會有多個陰保電流源，這就需要在 CIPS 檢測過程中使用多臺的電流斷流器同時接入管道上所用的陰保電流源上。這些檢測設(shè)備，包括檢測主機(jī)在測量過程中按照統(tǒng)一的動作節(jié)拍進(jìn)行通斷，已完

4、成對陰極保護(hù)電位的通電位（ON 電位）和斷電位（OFF 電位）的測量。探杖探杖：探杖的手柄將探針電極與 CIPS 數(shù)據(jù)記錄儀通過連線連接起來，其在檢測的過程中與大地形成良好的電性連接。還有通過陰極保護(hù)系統(tǒng)的測試樁與測量管道連接的尾線。 中斷器安裝：中斷器安裝：根據(jù)陰保站的數(shù)量，若陰保站的數(shù)量大于等于4時，按4處同步（斷/開）進(jìn)行測試電位，若陰保站的數(shù)量小于等于3時，按實(shí)際的3處或2處同步（斷/開）進(jìn)行測試電位。 同步要求：同步要求：斷流器和 數(shù)據(jù)記錄儀具有單獨(dú)的衛(wèi)星天線，通過 衛(wèi)星系統(tǒng)發(fā)出的秒脈沖代碼實(shí)現(xiàn)同步。斷流器或數(shù)據(jù)記錄儀對特定的 GPS 時間信號進(jìn)行識別，識別同一個時間從而確定 ON/

5、OFF 的時序。不斷地校正時間次序和消除不同設(shè)備上的時間漂移。 數(shù)據(jù)采集時間要求：數(shù)據(jù)采集時間要求：由于陰保電流在斷開的瞬間，會在管道上產(chǎn)生一個斷電尖峰（又稱為陽極峰），它的產(chǎn)生是由于管道自身電抗作用。陽極峰的幅度可能高達(dá) 200mV；若從陰保電流斷開的時刻測量管道上的 OFF 電位，不能正確得到管道的真實(shí)保護(hù)電位。 中斷周期要求中斷周期要求：在斷電后測量所需的時間，過長的衰減時間由于去極化作用會低估現(xiàn)有的保護(hù)水平，以每隔一段時間就對陰極保護(hù)裝置進(jìn)行一次開關(guān)的方式來進(jìn)行測量，在大多數(shù)情況下，off：on的比率為1：4時將不會引起較大的去極化現(xiàn)象，推薦中斷周期為“200 ms 斷， 800 ms

6、 通”或“3s斷，12s通”。直流電位梯度法（DCVG direct current voltage gradient survey ）：一種通過測量沿著管道或管道兩側(cè)的由防腐層破損點(diǎn)漏泄的直流電流在地表所產(chǎn)生的地電位梯度變化，來確定防腐層缺陷位置、大小，以及表征腐蝕活性的地表測量方法。 DCVG測量技術(shù)適用于埋地管道外防腐層破損點(diǎn)的查找和準(zhǔn)確定位；對破損點(diǎn)腐蝕狀態(tài)進(jìn)行識別；結(jié)合密間隔管地電位測量（CIPS）技術(shù)可對外防腐層破損點(diǎn)的大小及嚴(yán)重程度進(jìn)行定性分類。DCVG 測量原理圖測量原理圖DCVG 原理：原理：當(dāng)陰極保護(hù)電流（CP）加載到管道上時，通過管道防腐層破損和土壤構(gòu)成的電位梯度，相應(yīng)的

7、就在管道上方的地面建立了地面電場分布。越接近破損點(diǎn)的部位，電位梯度就越大，管道上方地面的電流密度就越大。一般來說，裸露面積越大，其附近的電流密度越大，地面的電位梯度也就越大。DCVG 原理圖原理圖DCVG 檢測儀實(shí)際上是一個高靈敏的毫伏表，測量插入地表的兩個 Cu/CuSO4電極（探杖）在地表水平的電位梯度平衡時的輸出值。如果兩個電極相距大于半米，其中一個極的電位就會比另一個高，進(jìn)而建立起管道上方地面上的電流方向及兩極之間的電位梯度（電壓）。 為了消除管道自身、大地電流及其他 CP 系統(tǒng)等的電干擾，DCVG 方法為了更好解釋和區(qū)分檢測的其它直流電源，在直流電位梯度技術(shù)中，加到管線上的是非對稱的

8、直流信號。如以 0.45秒通、0.8 秒斷的速率循環(huán)通斷管道上的陰極保護(hù)電流。DCVG主要用途和優(yōu)點(diǎn)是：1、進(jìn)行精確的外防腐層破損點(diǎn)定位，具有更高的靈敏度和準(zhǔn)確性；2、估計(jì)防護(hù)層破損點(diǎn)的嚴(yán)重程度（計(jì)算%IR），為維修工作提供依據(jù)；3、判斷管體是否已經(jīng)和將要腐蝕（管道腐蝕活性點(diǎn)）；4、確定防護(hù)層上已經(jīng)存在的破損形態(tài)；5、具有良好的抗環(huán)境干擾能力，不受周圍伴行管道的影響。破損嚴(yán)重程度的估算，破損嚴(yán)重程度的估算， %IR（等效破損面（等效破損面積）：積）： 依據(jù) NACE RP0502管道外腐蝕直接評估方法評估破損點(diǎn)大小及嚴(yán)重程度定性分類有以下四種：種類：1%至 15%IR。在該類中的防腐層破損點(diǎn)通

9、常被認(rèn)為不需要修復(fù)。合適的陰極保護(hù)系統(tǒng)能夠?qū)Ψ栏瘜悠茡p部位的管道提供有效的長期保護(hù)。種類：16%至 35%IR。這類破損點(diǎn)危害性不太嚴(yán)重，并有可能通過合適的陰極保護(hù)得到充分的保護(hù)。但這類破損需要被記錄下來，精確定位（GPS）并進(jìn)行監(jiān)測，以便當(dāng)防腐層質(zhì)量變差或陰極保護(hù)發(fā)生變化時能夠及時得到修復(fù)。種類：36%至 60%IR。這類破損點(diǎn)一般需要修復(fù)。它們通常是陰極保護(hù)電流主要的漏失點(diǎn)，以及預(yù)示著可能存在嚴(yán)重的防腐層損傷。這類破損點(diǎn)對管線總的完整性存在威脅。同樣這類缺陷需要被記錄下來，精確定位（GPS）并進(jìn)行監(jiān)測。當(dāng)保護(hù)水平波動時，有可能改變其狀態(tài)，造成進(jìn)一步破壞。種類：61%至 100%IR。對這類

10、防腐層破損應(yīng)立即進(jìn)行修復(fù)。這樣的缺陷不但是陰極保護(hù)電流主要的漏失點(diǎn)，同時防腐層還可能存在非常嚴(yán)重的問題，并對管道的總體完整性造成危害。判斷防護(hù)層破損點(diǎn)處的管體是否發(fā)生腐蝕：判斷防護(hù)層破損點(diǎn)處的管體是否發(fā)生腐蝕：C/C 陰極/陰極：此類情況說明，當(dāng)陰保電流“通”的時候漏點(diǎn)處呈陰性（受到保護(hù)）；當(dāng)陰保電流“斷”或停止運(yùn)行時，漏點(diǎn)保持極化效應(yīng)。它是CP電流的消耗者，但未發(fā)生腐蝕。C/N 陰極/中性：在此類漏點(diǎn)處，當(dāng)陰保系統(tǒng)開通時受到保護(hù)，但在陰保電流中斷時恢復(fù)自然狀態(tài)。這些漏點(diǎn)消耗CP電流，當(dāng)陰保系統(tǒng)長期停用時可能發(fā)生腐蝕。A/A 陽極/陽極：這類漏點(diǎn)無論陰保電流“通”與“斷”，它們均未受到保護(hù)。它

11、們可能正在腐蝕，但它不消耗陰保電流。C/A 陰極/陽極：在此類漏點(diǎn)處，當(dāng)陰保系統(tǒng)開通時受到保護(hù)；但在陰保電流中斷時呈現(xiàn)陽極狀態(tài)，這是因?yàn)橹袛嗪蟮碾娢恢蹬c管道與土壤之間的界面電位有關(guān)。甚至在陰保系統(tǒng)正常運(yùn)行時這些漏點(diǎn)可能發(fā)生腐蝕，它們還消耗著陰保電流。防腐層破損的形態(tài)和位置：防腐層破損的形態(tài)和位置：典型破損裂口的等電位線圖典型破損裂口的等電位線圖交流地電位梯度法（ACVG alternating current voltage gradient survey）：一種通過測量沿著管道或管道兩側(cè)的由防腐層破損點(diǎn)漏泄的交流電流在地表所產(chǎn)生的地電位梯度變化，來確定防腐層缺陷位置的地表測量方法。 交流地電

12、位梯度法（ACVG）采用埋地管道電流測繪系統(tǒng)（PCM）與交流地電位差測量儀（A字架）配合使用，通過測量土壤中交流地電位梯度的變化，用于埋地管道防腐層破損點(diǎn)的查找和準(zhǔn)確定位。RD400-PCM防腐層檢防腐層檢測儀測儀雷迪雷迪DMDM管道漏點(diǎn)檢測儀管道漏點(diǎn)檢測儀 外防腐層類型級別1234三層PEP0.10.1P0.50.5 P1P1硬質(zhì)聚氨酯泡沫防腐保溫層和瀝青防腐層P0.20.2P11P2P2注：相鄰最小距離不超過2倍管道中心埋深的兩個破損點(diǎn)可當(dāng)作一處。外防腐層破損點(diǎn)密度外防腐層破損點(diǎn)密度P值（處值（處100m）分級評價(jià)）分級評價(jià) 另外下列情況會使本方法應(yīng)用困難或測量結(jié)果的準(zhǔn)確性受到影響：1、對

13、處于套管內(nèi)破損點(diǎn)未被電解質(zhì)淹沒的管道不適用， 2、A字架距離發(fā)射機(jī)較近； 3、測量不可到達(dá)的區(qū)域，如河流穿越； 4、外防腐層導(dǎo)電性很差的管段，如鋪砌路面、凍土、瀝青路面、含有大量巖石回填物。 為了便于解釋和消除管道自身、大地電流及其他的電干擾，該方法將交變電信號加載到管道上。測量時，操作員沿管道的路由以一定的間隔，將電極插入地面，儀器的面板上會有一個方向箭頭指示管線上破損點(diǎn)的位置，當(dāng)跨過破損點(diǎn)時，箭頭會變向，靠近破損點(diǎn)時，箭頭穩(wěn)定，并有相應(yīng)的電場強(qiáng)度分貝值，指示出漏點(diǎn)的大小。繼續(xù)前進(jìn)而遠(yuǎn)離破損點(diǎn)時，而且電場強(qiáng)度的分貝值隨著遠(yuǎn)離而逐漸變小返回復(fù)測，仔細(xì)追蹤漏點(diǎn)，可以找到方向變化的確切位置，此時漏

14、點(diǎn)就在兩個電極的中間位置。查找防腐層缺陷點(diǎn)查找防腐層缺陷點(diǎn)發(fā)射機(jī)A A字架探測破損點(diǎn)的原理字架探測破損點(diǎn)的原理 由于防腐破損點(diǎn)存在的電流泄漏，電流方向在故障點(diǎn)的兩側(cè)會發(fā)生變化，重新前后移動進(jìn)行測量，找到箭頭剛發(fā)生變化的位置，此時微伏dB讀數(shù)最低。這時就可以確定，故障點(diǎn)就在A字架中央正下方。 A字架沿管道走向放在管道上方，帶綠色標(biāo)記的腳釘在發(fā)射機(jī)的反方向，帶紅色標(biāo)記腳釘面向發(fā)射機(jī)。 在顯示故障點(diǎn)方向的同時，接收機(jī)LCD上也顯示微伏dB讀數(shù)。如果讀數(shù)在30左右或更小，附近不可能有故障。 旋轉(zhuǎn)A字架90度，使它橫跨管道，分別在兩側(cè)移動進(jìn)行測量，找到箭頭剛發(fā)生變化的位置，其特征與平行管線測量時吻合，就

15、可以確定故障點(diǎn)的位置。 交流電流衰減法根據(jù)各測量點(diǎn)的電流值和距離數(shù)據(jù)，繪制出電流衰減曲線圖。電流衰減曲線的陡緩程度表征管道防腐層質(zhì)量的優(yōu)劣狀況，曲線越陡，電流衰減率越大，防腐層質(zhì)量越差；某一點(diǎn)電流突然衰減，則該處防腐層發(fā)生破損或有支管、搭接等。 對埋地管道的埋深、位置、分支、外部金屬構(gòu)筑物、大的防腐層破損，能給出準(zhǔn)確的信息；根據(jù)電流衰減的斜率，可以定性確定各段管道防腐層質(zhì)量的差異。 C CSCANSCANRD400-PCM防腐層檢測儀防腐層檢測儀RD4000-PDL2RD4000-PDL2探管儀探管儀雷迪雷迪DMDM管道漏點(diǎn)檢管道漏點(diǎn)檢測儀測儀Y=20*(lnI1-lnI2)/X 式中：Y單位

16、距離管道中電流變化率； X檢測管道電流兩點(diǎn)間的距離； I1檢測管道中前點(diǎn)的電流強(qiáng)度值； I2檢測管道中后點(diǎn)的電流強(qiáng)度值。 如管道防腐層狀況良好，電流讀數(shù)一般都跌落很小如管道防腐已全面老化，電流讀數(shù)會有急劇衰減管道的防腐層好壞并存,則老化段檢測電流會急劇下降管道與其它金屬結(jié)構(gòu)有搭接的情況管道上的套管防腐層較差，與管道有搭接在管道的埋設(shè)路由上，有干燥或沙石地段，盡管防腐層狀況良好，對檢測電流的流失有阻礙效果外防腐層類型 級別管徑 1 2 3 4 三層PE323Y0.0130.013Y0.060.06Y0.1290.129660Y0.020.02Y0.0720.072Y0.158Y0.158812Y

17、0.0210.021Y0.0780.078Y0.2Y0.2硬質(zhì)聚氨酯泡沫防腐保溫層和瀝青防腐層219Y0.080.08Y0.110.11Y0.2Y0.2323Y0.0930.093Y0.1290.129Y0.216Y0.216529Y0.110.11Y0.150.15Y0.23Y0.23660Y0.1120.112Y0.1580.158Y0.24Y0.24812Y0.1140.114Y0.20.2Y0.28Y0.28914Y0.150.15Y0.240.24Y0.3Y0.3注：A、Y值是基于標(biāo)準(zhǔn)土壤電阻率1000cm，根據(jù)實(shí)際情況，在試驗(yàn)分析的基礎(chǔ)上，可以適當(dāng)調(diào)整。 B、 db值=20 , I

18、1、I 2為相鄰2個檢測點(diǎn)的實(shí)測電流值； C、位于兩者之間的管徑，采用插值法。外防腐層電流衰減率外防腐層電流衰減率Y值（值（db/m）分級評價(jià)）分級評價(jià)12lg()II 超聲波檢測法主要是利用超聲波的脈沖反射原理來測量管道壁厚。檢測時將探頭垂直向管道外壁發(fā)射超聲脈沖基波，探頭首先接收到由管壁外表面反射的脈沖，然后超聲探頭又會接收到由管壁外表面反射的脈沖，兩者之間的間距反映了管道壁厚。這種檢測方法是管道缺陷深度和位置的直接檢測方法，檢測原理簡單，對管道材料的敏感性小，檢測時不受管道材料雜質(zhì)的影響，能夠?qū)崿F(xiàn)對厚壁大管徑的管道進(jìn)行精確檢測，使被測管道不受壁厚的限制。不足之處就是超聲波在空氣中衰減很快

19、，檢測時需要耦合劑，一般是能夠傳播聲波的介質(zhì)，如油或水等。相控陣超聲檢測相控陣超聲檢測 傳統(tǒng)的超聲波探傷通常采用單晶探頭或雙晶探頭產(chǎn)生聲束，通過缺陷的反射波或根據(jù)材料的衰減來進(jìn)行缺陷評估。相控陣技術(shù)采用的探頭由多個晶片組成與傳統(tǒng)的超聲波探傷不同。 單晶探頭與相控陣探頭聲束單晶探頭與相控陣探頭聲束方向示意圖方向示意圖 相控陣技術(shù)探頭為產(chǎn)生帶有有效干涉相位的聲束，多個晶片采用略微差別的時間來激發(fā)。通過對多個晶片的延遲控制，實(shí)現(xiàn)聲束偏轉(zhuǎn)控制。為了在被檢區(qū)域達(dá)到好的干涉或疊加效果，相控陣多個探頭孔徑的每個獨(dú)立的晶片都需要根據(jù)聚焦法則采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。通過對虛擬焦點(diǎn)按照聚焦法則計(jì)算出每個晶片到虛擬焦點(diǎn)

20、的時間間隔，調(diào)節(jié)每個晶片的觸發(fā)延遲時間，使得發(fā)射的超聲波同時到達(dá)虛擬焦點(diǎn)。若在虛擬焦點(diǎn)位置無缺陷，超聲波將繼續(xù)向前傳播；若在虛擬焦點(diǎn)位置有真實(shí)缺陷存在，從各個晶片激發(fā)的超聲波在此疊加，其能量最強(qiáng)，會形成較大的反射回波。超聲波超聲波C C掃描掃描超聲波C掃描成像技術(shù)是一種以灰度圖像的形式顯示材料內(nèi)部缺陷形狀的無損檢測技術(shù)。由聚焦探頭原理可知，超聲波能量會匯聚于焦點(diǎn)，但焦點(diǎn)并不是一個點(diǎn)，而是一定直徑的圓形。在C掃描成像過程中，當(dāng)探頭掃描到（a，b）時，超聲波通過聚焦探頭發(fā)射后，在1號和2好材料的結(jié)合面發(fā)生反射。反射聲波能量杯聚焦探頭接收并轉(zhuǎn)化為電壓信號，通過對電壓信號的幅值進(jìn)行數(shù)字處理，就得到（a，b）處的圖像灰度。