摘　要：結合宜興市埋地鋼管防腐系統完整性檢測的實際案例，介紹埋地燃氣鋼管防腐系統完整性檢測的主要內容，列出每項檢測內容的判別、評價指標，提出了防腐層破損點的修復原則。

關鍵詞：完整性檢測；  防腐；  腐蝕控制

Integrity Detection of City Gas Buried Steel Pipe Anti-corrsion System

Abstract：Combined with the actual case in Yixing City，the main contents of integrity detection of buried gas steel pipe anti-corrosion system are introdueed，the judgment and evaluation indexes of each detection content are listed，and the principle for repairing the damaged points on the anti-corrosion coating is proposed．

Keywords：integrity detection；anti．corrosion；corrosion Control

1　概述

宜興市于1995—2002年建設城區埋地中低壓燃氣管道約75.5km，中壓設計壓力為0.2MPa，管材為鋼管，管道公稱直徑為50～250mm，施以加強級環氧煤瀝青防腐層，2006—2007年追加犧牲陽極陰極保護。

為了全面掌握管道的防腐系統狀況，制定合理、科學的維護管理方案，2011年對城區埋地中低壓燃氣管道進行了防腐系統完整性檢測。

2　防腐系統完整性檢測的概念

埋地燃氣鋼管防腐系統的完整性檢測^[1]是通過對埋地管道防腐層檢測、陰極保護狀況檢測、土壤腐蝕性檢測、雜散電流檢測綜合考慮，對外防腐層損傷程度和陰極保護水平全面評價，并按照不同評價指標確定相應管道等級，能有效評價埋地鋼質管道外防腐層的質量狀況，并對漏點進行準確的定位，為管道安全運行提供理論依據，同時科學指導管道的維修計劃制訂和安全運行管理。

3　檢測工作的主要內容

3.1　防腐層檢測

采用多頻管中電流法(PCM)對埋地鋼管防腐層進行全面檢測^[2]，包括防腐層的平均絕緣電阻率、防腐層破損點位置和破損嚴重程度。PCM儀器主要包括發射機、接收機、A字架。其基本原理是：通過發射機施加多頻信號電流在管道上，接收機檢測信號電流在管道上的衰減率，計算出管道防腐層的平均絕緣電阻率，同時確定出電流信號衰減異常的管段。對于異常管段，使用接收機配合A字架來進一步確定。A字架通過多針連接線和接收機前側附件插孔連接，將A字架的地針插入管道上方的土壤中，沿接收機箭頭指示方向查找破損點。當A字架距離破損點足夠近時，此時接收機顯示的箭頭為兩個方向，同時顯示電位梯度對數值(以mV為單位的電位梯度值取以10為底的對數值)最小；將A字架旋轉90°復測，A字架的兩個位置的交點就是防腐層破損點的位置。此時接收機顯示電位梯度對數值反映破損的嚴重程度。防腐層檢測方法依據GB／T 21246—2007《埋地鋼質管道陰極保護參數測量方法》中5．12節所述方法測量。

3.2　陰極保護系統檢測

采用標準管地電位檢測法^[3]對管道陰極保護電位進行測量，全面掌握陰極保護系統的運行狀況，對管道是否獲得全面、合適的陰極保護進行測量。其基本原理是：采用萬用電表測試接地Cu／CuSo。參比電極(以下簡稱CSE)與管道金屬表面某一點之間的電位，通過電位一距離曲線了解電位分布情況，用以確定當前電位與以往電位的差別，可用來了解陰極保護系統的狀況。其特點是能在陰極保護系統運行狀態下，沿管道測量測試樁處及開挖點處的管地電位。管道陰極保護電位測量方法依據GB／T21246—2007《埋地鋼質管道陰極保護參數測量方法》中5．3節所述方法。

3.3　土壤腐蝕性檢測

采用ZC-8接地電阻測量儀對管道周圍土壤進行腐蝕性調查。其基本原理是采用溫特四電極法測試土壤的電阻率。ZC-8接地電阻測量儀主要由手搖發電機、相敏整流放大器、電位器、電流互感器、檢流計、探針等構成。土壤腐蝕性檢測方法依據GB／T 21246—2007《埋地鋼質管道陰極保護參數測量方法》第11章所述方法測量。

3.4　雜散電流檢測

管道上雜散電流檢測主要為交流干擾檢測和直流干擾檢測。

①交流干擾檢測

通過測量管道附近交流干擾電壓來判斷是否存在交流雜散電流干擾，對確認存在交流雜散電流干擾的管段進行交流電流密度檢測，判斷交流干擾對管道腐蝕性影響程度。交流干擾電壓測量、交流電流密度檢測采用SY／T 0032—2000《埋地鋼質管道交流排流保護技術標準》附錄A中所述方法測量。

②直流干擾檢測

通過測量管地電位較自然電位正向偏移值來判定直流雜散電流干擾程度。當管地電位較自然電位正向偏移值難以測取時，可采用測量土壤電位梯度來判定直流雜散電流干擾程度。管地電位測量、土壤電位梯度測量采用SY／T 0017—2006《埋地鋼質管道直流排流保護技術標準》附錄A中所述方法測量。

4　檢測結果分析與評價

4.1　防腐層檢測

①管道外防腐層平均絕緣電阻率

通過管道測試樁施加多頻信號電流在管道上，根據每段檢測管道的長度不同，輸入信號電流大小不同。現場每50m左右設1個檢測點，測得電流值，把數據輸入計算機，用PCM檢測數據分析處理軟件分析處理后，得到每段檢測管道防腐層絕緣電阻率，計算得到整條管道防腐層平均絕緣電阻率為9000W·m²。衡量埋地管道防腐層質量好壞的重要參數為埋地管道防腐層絕緣電阻率，絕緣電阻率越高，則表明防腐層質量越好。按SY／T 5918—2004《埋地鋼質管道防腐層修復技術規范》標準評價：絕緣電阻率在6000～10000W·m²范圍時質量等級為良，則宜興市城區埋地中低壓燃氣鋼管防腐層總體平均質量等級屬于“良”級別。

②管道防腐層破損點

本次共檢測出防腐層破損點530處，平均破損點密度7處／km。

結合本次檢測段的現場開挖驗證狀況，對PCM的電位梯度對數值檢測數據進行分析，得到防腐層破損程度與電位梯度對數值初步判據：電位梯度對數值在40以下時，一般無破損點，防腐層破損程度等級為“輕”；電位梯度對數值為40～60時，存在破損點，防腐層破損程度等級為“中”；電位梯度對數值為60以上時，較為嚴重，防腐層破損程度等級為“嚴重”。從而得出，在檢測的75.5km管道防腐層中：“嚴重”等級破損點48處，“中”等級破損點339處，“輕”等級破損點143處。

4.2　陰極保護系統檢測

本工程埋地燃氣鋼管采用犧牲陽極陰極保護。根據CJJ 95—2013《城鎮燃氣埋地鋼質管道腐蝕控制技術規程》中第4．4．2條規定：“正常情況下，施加陰極保護后，使用銅／飽和硫酸銅參比電極測得的管道極化電位應達到或負于-850mV。測量電位時，應考慮IR降的影響。”

測得530處防腐層破損點管道電位分布情況是：261處防腐層破損點極化電位為-950～-850mV，達到最小保護電位要求(-850mV)，破損點陰極保護電位達標統計見表1。

4.3　土壤腐蝕性檢測

本次土壤腐蝕性檢測，利用ZC-8接地電阻測量儀測試土壤的電阻率。管道周圍土壤電阻率在20.0～75.2W·m范圍。按照CJJ 95—2013《城鎮燃氣埋地鋼質管道腐蝕控制技術規程》中土壤電阻率腐蝕性評價指標的劃分(見表2)，埋地燃氣鋼管周圍土壤腐蝕性在輕、中級別。

4.4　雜散電流干擾檢測

①管道交流干擾檢測

GB／T 50698—2011《埋地鋼質管道交流干擾防護技術標準》中第3．0．5條規定：“當管道上的交流干擾電壓不高于4V時，可不采取交流干擾防護措施；高于4V時，應采用交流電流密度進行評估。”高于4V時的交流干擾程度的判斷指標參照GB／T 50698—2011《埋地鋼質管道交流干擾防護技術標準》中3．0．6條(見表3)。

本次檢測的管道交流干擾電壓在8.2～343.0mV范圍，遠小于4V的標準，管道交流干擾較小，可不采取交流干擾防護措施。

②管道直流干擾檢測

SY／T 0017—2006《埋地鋼質管道直流排流保護技術標準》中第3．0．1條規定：“處于直流電氣化鐵路、陰極保護系統及其他直流干擾源附近的管道，應進行干擾源側和管道側兩方面的調查測試。當管道任意點上的管地電位較自然電位偏移20mV或管道附近土壤電位梯度大于0.5mV／m時，確認為直流干擾。”第3．0．2條規定，管道直流干擾程度一般按管地電位較自然電位正向偏移值按表4所列指標判定；當管地電位較自然電位正向偏移值難以測取時，可采用土壤電位梯度按表5所列指標來判斷雜散電流的強弱程度。

通過對各測試點處通電電位的連續監測，管道電位波動較小(偏移量小于20 mV)，整體較平穩，保護狀況良好，無直流干擾。

5　宜興市埋地燃氣鋼管防腐系統的修復

通過上述檢測結果可以認為，管道周圍的土壤腐蝕性不強，雜散電流干擾程度較輕。防腐系統的修復主要根據防腐層破損程度、破損點處陰極保護電位，并結合管道周圍土壤腐蝕性來制定宜興市燃氣埋地鋼管防腐系統修復原則。

SY／T 5918—2011《埋地鋼質管道外防腐層修復技術規范》中第4．1條中規定：“經檢測確認，埋地管道外防腐層發生龜裂、剝離、殘缺破損，有明顯的腐蝕和防腐層老化跡象，不能滿足業主運行管理的安全質量要求時，應進行防腐層修復。”結合試驗段開挖的情況，對于本次檢測出的530處防腐層破損點，制定的修復原則根據防腐層破損點破損程度、破損點處保護電位是否達標分為3個等級：

①防腐層破損點等級為“嚴重”，且該處保護電位不達標(通電電位正于-850mV)的破損點，為“優先修復”級別。對“優先修復”的破損點進行修復后，在破損處(附近)增加犧牲陽極陰極保護。

②防腐層破損點等級為“嚴重”，但該處保護電位達標的破損點(通電電位負于-850mV)，以及防腐層破損點等級為“中”的破損點，為“計劃修復”級別。對“計劃修復”的破損點，按破損點陰極保護電位、破損嚴重程度、土壤腐蝕性進行排序，結合城市道路改造情況，按計劃修復，對電位不達標且不具備修復條件的破損點，應在其附近合適位置追加犧牲陽極陰極保護。

③防腐層破損點等級為“輕”，在現場條件允許的情況下，應逐漸進行修復。在現場條件不允許的情況下，下一次檢測周期繼續檢測。

6　結語

①對于新管道的檢測，有必要在陰極保護系統運行前分段測試管道自然電位。新建管道應檢測防腐層絕緣電阻率，便于日后檢測的對比。

②外腐蝕是埋地管道失效的主要原因，基于防腐層檢測、陰極保護狀況檢測、土壤腐蝕性檢測、雜散電流檢測的埋地燃氣鋼管防腐系統的完整性檢測是全面評價管道腐蝕狀況的有效手段。正確評價管道的腐蝕狀況，有計劃地維修，可提高管道安全可靠性。

③鋼管防腐系統的完整性檢測是埋地管道運行管理不可或缺的，隨著管道服役時間的增長，其地位會越來越重要。

參考文獻：

[1]車立新，孫立國．埋地鋼管外防腐層直接檢測技術與方法[J]．煤氣與熱力，2007，27(1)：1-4．

[2]肖煒，鄺月芳．埋地鋼質天然氣管道腐蝕控制檢測與對策[J]．煤氣與熱力，2010，30(8)：A34-A36．

[3]武維勝，黃小美，臧子璇，等．埋地管道腐蝕檢測與評價技術[J]．煤氣與熱力，2012，32(10)：B37-B41．

本文作者：儲強  宋桂平  錢建君  王湘寧

作者單位：大豐港華燃氣有限公司

  宜興港華燃氣有限公司

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