常規(guī)測試方法簡介

引言

埋地鋼質(zhì)管道發(fā)生外腐蝕事故，是由于外防腐層缺陷（漏點、剝落區(qū)）處裸露金屬在電解質(zhì)（土壤、水）中產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)，特征是腐蝕電流從管道裸露表面流向土壤（電流從陽極區(qū)流出）。因此管道外防腐層缺陷部位的下列狀況是關(guān)注的焦點?！ね夥栏瘜尤毕莸奈恢?、分布及嚴(yán)重程度·其中那些是腐蝕活性點·陰極保護系統(tǒng)的運行狀況及有效性下面就現(xiàn)場通過測試查明這些問題的方法做一些技術(shù)交流1、電位測試1.1管地電位測試接線與極性

數(shù)字萬用表管地電位測量接線圖指針式電壓表管地電位測量接線圖1.2測試項目1.2.1自然電位1）測試條件（未施加陰極保護電流）2）基準(zhǔn)電位（實際埋設(shè)環(huán)境腐蝕電位、極化電位偏移、直流干擾程度判斷）1.2.2通電電位（Von）1）測試條件陰極保護正常運行，管道已充分極化。管道防腐層質(zhì)量不同，所需極化的時間差異較大。2）IR降誤差管地通電電位是極化電位與IR降之和，它包括來自強制電流、犧牲陽極和大地等電流源的電流，通過電解質(zhì)和防腐層時所產(chǎn)生的電壓降。3）日常常規(guī)管理的監(jiān)測測量

當(dāng)IR降影響程度已考慮，在沒有較大的環(huán)境、構(gòu)筑物、防腐層完整性及陰極保護參數(shù)改變的情況下，可用于日常常規(guī)管理的監(jiān)測測量。1.2.3斷電電位（Voff）1）測試與記錄條件（同步通/斷循環(huán)狀態(tài)）通常采用在所有電流能流入測試區(qū)間的陰極保護電源處安裝電流中斷設(shè)備（CI-50型GPS衛(wèi)星同步斷流器），并設(shè)置在通/斷循環(huán)狀態(tài)下同步運行。合理的通/斷循環(huán)周期和斷電時間設(shè)置原則是：斷電時間應(yīng)盡可能的短，以避免管道過大的去極化，但應(yīng)有足夠長的時間保證測試采集及在消除電壓尖脈沖影響后讀數(shù)，典型的通/斷周期設(shè)置為：通電12s，斷電3s；讀數(shù)應(yīng)在0.5s之后進行。

2）消除IR降有害誤差后的極化電位電化學(xué)的極化電位和土壤中的歐姆電壓降具有不同的時間常數(shù)，因此，保護電流所引起的電壓降可通過瞬時斷開保護電流來予以消除。1.2.4密間隔電位測試法（CIPS）1）測試條件（同步通/斷循環(huán)狀態(tài)）2）適用性適用于對管道陰極保護系統(tǒng)的有效性進行全面評價的測試。硫酸銅電極安放處的斷電電位代表該處的管道保護電位，密間隔管地電位測試法是以密間隔（1～3m）移動硫酸銅電極進行通/斷管地電位的測量，所以不僅可以測量測試樁處的保護電位，沿線各處的保護電位都可以測得，通過對全線

管地電位的數(shù)據(jù)處理與變化趨勢分析，可對全線的保護狀況（管道是否獲得全面、有效的陰極保護，是否存在欠保護或過保護情況）給予評價。對管道保護電流不能同步中斷（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制電流設(shè)備），以及套管內(nèi)的破損點未被電解質(zhì)淹沒的管道本方法不適用。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：

a）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；

b）剝離防腐層下或絕緣物造成電屏蔽的位置，如破損點處外包覆或襯墊絕緣物的管道。3）主要設(shè)備、儀器組成可采用管地電位檢測儀或數(shù)字式萬用表兩種方式測量?？熘芷冢ㄍ?00ms，斷電200ms）

管地電位檢測儀系統(tǒng)是由：CIPS/DCVG測量主機、探杖式硫酸銅參比電極、GPS衛(wèi)星同步電流中斷器（若干個）、線軸和探管儀組成。CIPS/DCVG測量主機是具有高輸入阻抗，能濾除交流干擾的直流毫伏表微功耗數(shù)據(jù)采集器設(shè)備，可測量距離（與線軸配合）、管地電位和電壓梯度、GPS坐標(biāo)，并可儲存、顯示這些數(shù)據(jù)及與計算機連接輸出數(shù)據(jù)。慢周期（通電12s，斷電3s）。

采用數(shù)字式萬用表4）測試、記錄與數(shù)據(jù)處理1.2.5加強測量技術(shù)1）平衡電流影響2）無IR降管地電位（（VIR-free）測試與計算1.2.6犧牲陽極開路電位2、電流測試2.1管內(nèi)陰極保護電流1）電壓降法a)管長與電位差b)計算2)標(biāo)定法a)斷開開關(guān)K，測量并記錄c、d的電位差V0，單位為mVb)合上開關(guān)K，調(diào)節(jié)變阻器，使電流表的讀數(shù)I1約為10A，并同時記錄毫伏表測量的c、d電位差 V1。再調(diào)節(jié)變阻器，使電流表讀數(shù)I2約為5A，并同時記錄毫伏表測量的c、d電位差V2，單位為mV，計算2.2犧牲陽極輸出電流

3、電阻3.1土壤電阻率的測試3.2管道防腐層電阻率測試

1）基本概念防腐層電阻率是防腐層電阻和面積的乘積。防腐層電阻是管道和電解質(zhì)（土壤）之間的電阻，取決于土壤電阻率、破損點的數(shù)量和面積，是管道防腐層材料性能和施工質(zhì)量的綜合體現(xiàn)，因此，它是衡量管道實際運行狀況中防腐層質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)。在管道實際運行中，聚乙烯防腐層的電阻率大于105Ω·m2。2）方法介紹采用利用沿線電流測試樁把管道分成5km左右一段，然后測試該段的電流漏失量，同時測試本段始末點通電與斷電電位之差，取其平均值作為ΔV，由此計算該段的防腐層電阻。3）測試舉例a）計算公式b)

電阻率測量基本參數(shù)記錄表測試位置里程 （km+m)管地電位（V）K管內(nèi)電流（A）VONVOFFΔVIONIOFFΔIA1.7-1.400-1.000-0.41.141.400.693.01.41.6B3.0-1.350-1.000-0.352.91.41.5C5.2-1.200-0.950-0.252.81.30.5D6.8-1.400-1.040-0.361.651.200.45測量段平均防腐層電阻率數(shù)據(jù)表測量管段管段長度（m）平均通/斷電位差ΔV1(V)電流漏失量ΔI(A)防腐層電阻R(Ω)管段表面積（m2）平均電阻率(Ω.m2)113000.3750.13.759311211698222000.3001.00.30052671580316000.3050.056.0983830233553.3絕緣接頭（法蘭）絕緣性能測試3.3.1電位法3.3.2接地電阻測量法4、管道腐蝕活性點及外防腐層漏點的地面檢測4.1交流電流衰減法（PCM）交流電流衰減法（PCM）適用于遠(yuǎn)離高壓交流輸電線地區(qū)，處于鋼套管、鋼絲網(wǎng)加強的混凝土配重層（套管）外，任何交變磁場能穿透的覆蓋層下的管道外防腐層質(zhì)量檢測。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，為更準(zhǔn)確的防腐層破損點詳查提供基礎(chǔ)。管道問題區(qū)的確定4.2交流地電位梯度法（ACVG）

交流地電位梯度法（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的查找和準(zhǔn)確定位。對處于套管內(nèi)破損點未被電解質(zhì)淹沒的管道本方法不適用，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：

a）A字架距離發(fā)射機較近；

b）測試不可到達的區(qū)域，如河流穿越；

c）覆蓋層導(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。無問題段問題區(qū)無問題區(qū)無問題段無問題段破損點4.3直流電位梯度法（DCVG）1）適用性 直流電位梯度法（DCVG）測量技術(shù)適用于確定埋地管道外防腐層破損點位置；對破損點腐蝕狀態(tài)進行識別；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的大小及嚴(yán)重程度進行定性分類。對套管內(nèi)破損點未被電解質(zhì)淹沒的管道不適用，另外下列情況會使本方法測量結(jié)果的準(zhǔn)確性受到影響或應(yīng)用困難：

a）剝離防腐層下或絕緣物造成電屏蔽的位置，如破損點處外包覆或襯墊絕緣物的管道；

b）測試不可到達的區(qū)域，如河流穿越；

c）覆蓋層導(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。2）方法介紹采用周期性同步通/斷的陰極保護直流電流施加在管道上后，利用兩根硫酸銅參比電極探杖，以密間隔測量管道上方土壤中的直流地電位梯度，在接近破損點附近電位梯度會增大，破損面積越大，電位梯度也越大，根據(jù)測量的電位梯度變化，可確定防腐層破損點位置；通過檢測破損點處土壤中電流的方向，可識別破損點的腐蝕活性；依據(jù)破損點IR%定性判斷破損點的大小及嚴(yán)重程度。3）腐蝕活性點的檢測方法及評估

評估破損點的腐蝕類型分為以下四類：

a)陰極的/陰極的（C/C）。這種類型表示當(dāng)陰極保護系統(tǒng)接通時，防腐層破損部位管道是受陰極保護的，當(dāng)陰極保護中斷或斷開時，破損處管道仍然保持極化。它們僅消耗陰極保護電流，但不發(fā)生腐蝕。

b)陰極的/中性的（C/N）。這種類型是指當(dāng)陰極保護系統(tǒng)接通時，防腐層破損部位管道是受陰極保護的，但是當(dāng)陰極保護中斷或斷開時，破損處管道極化狀況接近或達到保護要求。這些缺陷不僅消耗陰極保護電流，而且當(dāng)陰極保護系統(tǒng)受到干擾時，可能發(fā)生腐蝕。

c)陰極的/陽極的（C/A）。這種類型表示當(dāng)陰極保護系統(tǒng)接通時，防腐層破損處管道好象是受保護的，當(dāng)陰極保護中斷或斷開時，破損處管道呈陽極。它們不但消耗陰極保護電流，甚至當(dāng)陰極保護系統(tǒng)正常運行時，這些缺陷處管道也可能發(fā)生腐蝕。

d)陽極的/陽極的（A/A）。這種類型指的是不管陰極保護系統(tǒng)是否接通，防腐層破損處管道都沒有受到保護。它們可能消耗也可能不消耗陰極保護電流，同時可能正在發(fā)生腐蝕。4）IR%的計算及定性分析

評估破損點大小及嚴(yán)重程度定性分類有以下四種： 種類Ⅰ：1%至15%IR。在該類中的防腐層破損通常被認(rèn)為不需要修復(fù)。合適的陰極保護系統(tǒng)能夠?qū)Ψ栏瘜悠茡p部位的管道提供有效的長期保護。 種類Ⅱ：16%至35%IR根據(jù)與埋地試片或者鄰近已開挖的防腐層破損情況相比較，對該類中的防腐層破損可能會建議修復(fù)。通常認(rèn)為，這些破損沒有嚴(yán)重的危害，合適的陰極保護系統(tǒng)很可能會起到充分的保護作用。但這類破損需要被記錄下來，精確定位（GPS）并進行監(jiān)測，以便當(dāng)防腐層質(zhì)量變差或陰極保護發(fā)生變化時能夠及時得到修復(fù)。 種類Ⅲ：36%至60%IR。這類中的防腐層破損被認(rèn)為應(yīng)該進行修復(fù)。這樣的缺陷通常是陰極保護電流主要的漏失點，以及可能存在嚴(yán)重的防腐層損傷。根據(jù)與埋地試片或者鄰近已開挖的防腐層缺陷情況相比較，建議對這些缺陷有計劃的

進行修復(fù)。這類缺陷同樣需要被記錄下來，精確定位（GPS）并進行監(jiān)測，以便當(dāng)防腐層質(zhì)量變差或陰極保護發(fā)生變化時能夠及時得到修復(fù)。 種類Ⅳ：61%至100%IR。對這類防腐層破損應(yīng)立即進行修復(fù)。這樣的缺陷不但是陰極保護電流主要的漏失點，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。4.4音頻信號檢漏法

音頻信號檢漏法適用于一般地段的埋地管道防腐層檢漏；不適用于露空管道、覆蓋層導(dǎo)電性很差的管道、水下管道、套管內(nèi)的管道的防腐層地面檢漏；水田或沼澤地、高壓交流電力線附近的埋地管道，使用本方法進行防腐層檢漏比較困難。5、小結(jié)1）測試的目的間接檢測與評價的目的是地面檢測、識別和確定防腐層缺陷和其他異常點的嚴(yán)重程度、及已經(jīng)發(fā)生或可能正在發(fā)生腐蝕的區(qū)域2）檢測方法和設(shè)備選擇 埋地管道間接檢測方法選擇表

測試方法環(huán)境密間隔電位測量法（CIPS）直流電壓梯度法或交流電壓梯（DCVG，ACVG）音頻信號檢漏法（pearson）交流電流衰減法（PCM）帶防腐層漏點的管段21.21.22裸管的陽極區(qū)管段2333接近河流或水下穿越管段2332無套管穿越的管段21.221.2帶套管的管段3333短套管2222鋪砌路面下的管段3331.2凍土區(qū)的管段3331.2相鄰金屬構(gòu)筑物的管段21.231.2相鄰平行管段21.23