摘　要：介紹多頻管中電流法的檢測原理，對多頻管中電流法檢測的影響因素進行分析，提出了建議。

關鍵詞：多頻管中電流法(PCM)；  防腐層檢測；  檢測原理；  影響因素

Analysis on Influencing Factors of Pipeline Current Mapper Detection

Abstract：The detection principle ot pipeline current mapper is introduced．The influencing factors of pipeline emTent mapper detection are analyzed，and suggestions are put forward．

Keywords：pipeline current mapper(PCM)；anticorrosive coating detection；detection principle；influencing factor

目前，對燃氣管道防腐層的檢測主要以地面非開挖檢測為主，常見的檢測方法有多頻管中電流法(PCM)、人體電容法、交流電位梯度法(ACVG)、直流電壓梯度法(DCVG)等^[1-3]。

多頻管中電流法在燃氣管道防腐層檢測中具有快速、準確、高效的特點，在業內得到了越來越廣泛的使用。多頻管中電流法主要是通過測量管道中電流隨測量距離的衰減情況，來評估和分析管道防腐層的質量。從實際應用效果看，城鎮燃氣管道周圍的環境較為復雜，影響因素較多(特別是低頻干擾信號、土壤電阻率、管道埋深等因素)，多頻管中電流法在檢測過程中，很容易受到外界環境的影響。因此，采用多頻管中電流法檢測城鎮燃氣管道防腐層時，合理選擇檢測頻率和避免外界環境干擾十分重要。

1　多頻管中電流法的檢測原理

多頻管中電流法檢測設備(見圖1)由信號發射機和信號接收機兩部分組成。檢測時，將發射機的一端與管道連接，另一端與大地或陽極床(犧牲陽極)連接，由發射機向管道發射4Hz或128Hz的電流。信號接收機能探測到經管壁傳送的電流信號，并跟蹤和采集該電流信號，將采集到的電流值、管道埋深等輸入到分析軟件系統中，繪制信號電流隨著測量距離(本文中的測量距離均以發射機所在位置為起點)變化的電流衰減曲線。通過分析電流衰減曲線和電流衰減率，實現對防腐層破損點的定位和評估^[4]，并參考CJJ 95—2003((城鎮燃氣埋地鋼質管道腐蝕控制技術規程》，對防腐層的質量情況進行評價、分級。

在防腐層的評價模型中，管道中的信號電流與測量距離成指數變化關系，見式(1) ^[5]：

I=I0^-ar       (1)

式中I——管道防腐層檢測點處的信號電流，A

I0——發射機向管道發射的電流，A

a——衰減系數

r——測量距離(管道防腐層檢測點與發射機所在位置的距離)，m

管道中的信號電流隨著測量距離變化的一般規律為：信號電流隨著測量距離的增大而衰減，在其他條件不變的情況下，防腐層的絕緣性越好，電流損失越少，衰減越慢；反之，若防腐層損壞，如老化、變質、脫落等，絕緣性能越差，電流損失越嚴重，衰減也就越快。

2　影響因素分析

①管道本身因素

管道通過三通、彎頭等管件時，由于材質差異，管道的電阻會發生變化，使得信號電流在管道傳輸過程中形成一定的衰減。樓前庭院管道與單元立管之間的管道出地面處，無電絕緣裝置或電絕緣裝置絕緣性較差，一旦用戶支管與大地連通，則樓前庭院管道中的大部分信號電流會泄漏至單元立管中，形成嚴重的電流衰減。

另外，在三通、法蘭、彎頭等位置，受這些管件形狀的限制，在管道防腐層涂覆過程中，防腐層往往不能很好地貼合在這些管件表面上，導致管道中的信號電流在流經這些區域時，會形成一定的衰減，因此在這些區域進行防腐層檢測時容易產生誤判。在遇到類似特殊的環境和條件時，應不斷地通過現場測試、反復對比來積累檢測經驗，必要時應綜合其他檢測手段相互驗證，以使檢測結果更加可靠準確。

②外界低頻電流

一般情況下，管道內的信號電流應該隨著測量距離的增大而不斷衰減，但是當存在外界低頻電流干擾時，4Hz的信號電流會出現突然反彈或者波動的現象，受到外界低頻電流干擾時的4Hz信號電流衰減曲線見圖2^[6]。外界干擾的低頻電流會與檢測中使用的4Hz低頻信號電流互相作用，產生疊加或抵消，當疊加時，會出現圖2中信號電流反彈升高的情況；當抵消時，會出現信號電流驟然變小的情況。無論是疊加還是抵消，都會對防腐層的檢測結果產生很大影響，甚至嚴重失真。

③周圍其他管線

采用多頻管中電流法檢測時，應根據管道所處的環境合理地選擇測量電流信號，如果選用的電流信號頻率較高，管道表面、外防腐層、大地將形成阻抗模型，當外防腐層破損后，信號電流會透過阻抗進入到土壤之中。管道周圍如果有其他管線，泄漏電流會進入這些管線之中，形成新的電流通道。因此在燃氣管道防腐層檢測過程中，周圍并行或者交叉的管線可能會對檢測產生很大的影響，導致檢測時無法正確區分燃氣管道和其他管線。

另外，一些電纜與燃氣管道并行時，如果電纜的絕緣性較差，也會在一定程度上產生感應電流，這些感應電流可能會進入燃氣管道，與燃氣管道中的信號電流疊加或抵消，使信號電流衰減曲線產生很大波動，導致誤判斷。

④土壤電阻率

在對管道防腐層破損點進行定量評估時，一般把破損點假設成圓形，則破損點的電阻R計算公式為：

R=r/2d        (2)

式中R——破損點的電阻，W

r——破損點附近的土壤電阻率，W·m

d——破損點的直徑，m

管道中的信號電流在破損點處的泄漏量與破損點的電阻有著直接的關系。當破損點電阻較大時，信號電流在破損點處衰減較小；當破損點電阻較小時，信號電流在破損點處衰減較大。因此，由式(2)可知，管道中的信號電流在破損點處的衰減情況與破損點直徑和破損點附近的土壤電阻率有很大的關系。

在計算防腐層面電阻率時，一般都是假設土壤的電阻率均勻一致。但是從實際檢測情況來看，一方面在城市建設過程中，往往都是使用回填土，不同位置、不同時期的回填土各不相同；另一方面，不同的城鎮區域，從事生產與生活的環境和結構不同，導致土壤中的離子含量、水含量、酸堿度等各有差異。這些都會造成管道周圍的土壤電阻率發生變化。

⑤管道埋深

一般地，城鎮燃氣管道各處埋深不同。不同的管道埋深將會對防腐層破損點處泄漏電流產生的電場產生很大影響。假設管道防腐層的破損情況相同、周圍土壤電阻率變化不大，當管道埋深較小時，從防腐層破損點向外傳導的電流相對集中，在地面上檢測到的電流較大；而當管道埋深較大時，在地面上檢測到的電流較小(見圖3)。

3　建議

①應在進行管道防腐層檢測前熟悉被測管道的基本情況，了解相關管道設施，盡量避免相關因素干擾，以防誤判。

②在管道防腐層檢測過程中，應合理地選擇檢測方法。在有低頻信號干擾的環境中，使用多頻管中電流法檢測時，應優先考慮128Hz的電流信號，這樣能夠有效降低環境對檢測結果的影響。

③在實際檢測過程中，特別是在干擾比較嚴重的地區，如果出現防腐層質量比較差的情況，應該采取多日多次測量的方式，對每次測量的結果進行比對和分析，最終得到較為準確、合理的結果。

④在管道敷設階段就應對其進行初檢測，建立系統數據庫，以便后期檢測時通過綜合對比得出更加可靠準確的結果。

參考文獻：

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[6]周小博．PCM在埋地管道檢測中的應用[J]．科技情報開發與經濟，2009(2)：161-162．

本文作者：王小璐  和宏偉

作者單位：北京市公用事業科學研究所

  北京市燃氣集團研究院