关于城镇埋地工业管道不开挖检测技术的应用与讨论

关于城镇埋地工业管道不开挖检测技术的应用与讨论

叶家言 1 张欣 1 李蓓蓓 2

1 青岛市特种设备检验研究院 山东 青岛 266101

2中海油石化工程有限公司 山东 青岛 266101

摘要：对城镇埋地工业管道进行检测，需要在不开挖条件下确定管道腐蚀、泄漏等缺陷位置，防止管道发生破损、泄漏问题，为工业生产提供安全保障。根据工业管道不开挖检测内容，对采用的交流电流衰减法、交流地电位梯度法等不同技术展开分析，探究不同技术应用条件和优缺点，能够为管道检测实践提供指导。

关键词：城镇；埋地工业管道；不开挖检测

引言：工业管道属于压力管道主要类别之一，被纳入到特种设备监管范围内，具有点多、面广、服役环境复杂等特点，出现腐蚀、裂纹、结垢等缺陷都将引发管道失效情况，需要通过定期检测保证管道安全。而对城镇地下工业管道进行检测，由于周围地上、地下环境复杂，选择开挖方式检测管道不仅将引发停工问题，也将给周围环境带来严重干扰，因此需要加强不开挖检测技术应用。

1城镇埋地工业管道不开挖检测技术

对城镇埋地工业管道进行不开挖检测，需要考虑到城镇环境中周围管道、物体较多，难以采用探地雷达等容易受干扰的检测技术。目前，针对工业管道主要需完成管道外腐蚀绝缘层和阴极保护测定，前者为管道防护基础，可以保证管体不受周围土壤溶液腐蚀和破坏，后者能够为防腐层缺陷位置提供保护，避免管道金属表面损坏。根据不同检测需求，需采取不同技术手段。

1.1外防腐层检测

在外防腐层检测方面，主要采用交流电流衰减法、交流地电位梯度法等技术，前者主要适用于除钢套管和钢丝加强层的混凝土套管，后者适用于除金属套管、非硬质地面的管道。

交流电流衰减法（PCM）采用电磁感应原理，能够凭借专用仪器进行埋地钢管内信号电流产生的电磁辐射检测，根据信号电流衰减变化确定防腐层情况。在土壤环境、管道等条件相同的情况下，电流衰减越小，说明防腐层对地绝缘越好，因此可以用于评价防腐层破坏情况^[1]。如图1所示，通过软件完成电流数据处理，可以获得电流衰减曲线图，确定在防腐层面电阻率达到300kΩ·㎡以上时，防腐层状况达到优级。

图 1 电流衰减曲线图

采用交流地电位梯度法(ACVG)检测，需要将上述方法与A字架联合使用，如图2所示，通过对土壤交流地电位梯度变化确定管道防腐层缺陷位置。通过将发射机的一端连接大地，一端通过测试桩连接管道，可以向管道发射定位电流。依靠接收机探测经管道传送的信号，输入到微机中对电流强度随管道变化进行分析，能够完成防腐层绝缘性能评估。

图 2 交流地电位梯度法示意图

1.2阴极保护检测

在阴极保护检测方面，主要采用密间隔电位法(CIPS)，按照0.9~1.8m间隔沿着管道进行地电位数据采集，绘制曲线图对全线阴极保护电位情况进行反映。一旦防腐层存在缺陷，电流密度会增加，保护电位则会发生正向偏移。通过阴极保护测试桩开展测试，管地电位相对的情况下，参比电位在-850~-1250mV范围内，可以判断管道处于受保护状态。一旦电位超出-850mV，说明管道可能发生腐蚀。如果电位比-1250mV小，说明可能存在防腐层和管道剥离情况，导致过保护问题发生。

2城镇埋地工业管道不开挖检测技术应用讨论

2.1不同技术应用条件

应用不同管道不开挖检测技术，需要满足相应条件。采用PCM检测设备，需要确认周围不存在高压交流输电线，确保产生的交变磁场能够穿透管道外部覆盖层开展检测。此外，设备接收的读数和地形、管道埋深等因素相关，可能出现误判情况。在检测过程中，手持设备应确保位于管道垂直正上方，否则可能产生检测误差。通过确定防腐层绝缘质量，快速完成缺陷精准定位，可以完成管道腐蚀情况评级。应用ACVG技术，需要根据受检管道电磁信号确定管道埋深、缺陷电位置等，对防腐层质量展开评估。在信号检测时，发射的多频组合正弦交变电流经过土壤导电通路和管道回流^[2]。而感应磁场在管道垂直方向对称分布，由接收机通过线圈获取，并依靠A支架获得感应电磁场在地表的综合电位梯度。信号最大位置为垂直管道正上方，因此能够确定管道埋深，减轻结果受到的地形、操作等因素干扰。在实践工作中，需要利用先进GPS定位装置辅助测量，并利用数据管理系统和分析测试软件存储和处理数据。应用CIPS进行阴极保护检测，利用同步计时器确保管道整流电源同步通断，以免峰值分散在断电周期内导致检测的电位不准。此外，需要配备数据记录器等辅助设备。但由于利用计时器连接全部直接管道，因此方法不适用于配备牺牲阴极保护的管线。

2.2不同技术优缺点比较

比较三种技术优缺点可以发现，应用PCM方法在对管道走向、埋深等进行检测时，能够达到±1.0m检测精度，并且能够迅速完成整个管道腐蚀状况检测，短距离内完成缺陷点定位。采用非接触式测量手段，能够避免受地面环境限制。但在阴极保护测量方面，无法准确判断保护效率和是否发生防腐层剥离问题，也容易受到外界电磁干扰。应用ACVG技术可以有效排除地貌等外界因素的干扰，做到准确确定缺陷位置和大小，检测精度能够达到±0.5m。相比较而言，ACVG针对防腐层的检测结果可靠性较高，但如果受检管道周围存在导电性较好的结构体，并且存在电流信号并行情况，将引发误检情况。此外，应用该技术无法进行阴极保护效率测定。采用CIPS法开展测试，对阴极保护和防腐层检测精度能够达到±0.5m，准确查找缺陷位置，并通过知识阴极保护效率评价缺陷严重程度。但测量时需要进行电缆牵拉，受场地环境限制，并且对防腐层缺陷较小的情况不敏感，无法做到准确检测。

2.3管道不开挖检测建议

比较各种检测技术可以发现，在工业管道防腐层缺陷定位方面，ACVG技术检测更加准确，但是受城镇地下环境导电体影响，可能存在误检问题，同时也难以进行阴极保护测定。采用CIPS在防腐层缺陷严重的情况下，能够准确检测阴极保护缺陷，而在防腐层缺陷不严重或城镇地表环境不允许时，也将给方法应用带来困难。因此在工业管道检测实践中，需要先做好周围环境勘察，结合实际条件选择适合的检测技术。此外，通过组合运用ACVG和CIPS等不同技术，可以实现优势互补，有效提高检测准确度。

结论：综上所述，各种不开挖检测技术需要达到各自应用条件，同时拥有各自优缺点，需要结合实际情况选用。而组合运用两种技术，能够更精准地完成城镇埋地工业管道缺陷检测，为后续开展修复作业提供可靠数据依据。

参考文献：

[1]胡刚,李刚,赵守辉,等.带保温层工业管道数字射线检测及应用研究[J].中国设备工程,2021(11):168.

[2]肖康,曹福想,郭少宏,等.基于PCM+的埋地钢制管道不开挖检测技术[J].管道技术与设备,2020(02):56-59.