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1、常见管道检测方法,塔里木油田公司油气运销部管道运行部,马孝亮2013年1月5日,目 录,密间隔电位法,密间隔电位测量（CIPS close interval potential survey）：一种沿着管顶地表，以密间隔（13m）移动参比电极测量管地电位的方法。CIPS适用于对管道阴极保护系统的有效性进行全面评价的测试。另外下列情况会使本方法应用困难或测量结果的准确性受到影响：1、对保护电流不能同步中断，例如多组牺牲阳极或其与管道直接相接，或存在不能被中断的外部强制电流设备；2、覆盖层导电性很差的管段，如铺砌路面、冻土、钢筋混凝土、含有大量岩石回填物；3、剥离防腐层下或绝缘物造成电屏蔽的位置，
2、如破损点处外包覆或衬垫绝缘物的管道。,CIPS测量简图,IR 降是指电流在介质中流动所形成的电阻压降，给电位测量结果造成误差。,IR降产生原理图,密间隔电位法,CIPS 检测系统由以下部件组成：数据记录仪、卫星同步中断器、探杖。,CIPS 检测系统,密间隔电位法,数据记录仪：实际上就是一个可以测量电位的毫伏计，电压测量精度达到5mV。主机上面具有连接 GPS 同步用的天线接口，连接尾线/接触地面的硫酸铜参比电极的接口。具有在特定的时间间隔记录数据的能力，这个时间间隔要能够消除 CP 电源在 ON 和 OFF 交替时的阳极波峰和阴极波峰的作用。卫星同步中断器：实际上是一个由具有 GPS 卫星同步
3、功能、微电脑控制的电流开关，它的功能是按照固定模式对管道的阴保电流源进行同步中断。其卫星同步功能是要与检测主机的测量同步，此外，由于一条长距离的管线可能会有多个阴保电流源，这就需要在 CIPS 检测过程中使用多台的电流断流器同时接入管道上所用的阴保电流源上。这些检测设备，包括检测主机在测量过程中按照统一的动作节拍进行通断，已完成对阴极保护电位的通电位（ON 电位）和断电位（OFF 电位）的测量。探杖：探杖的手柄将探针电极与 CIPS 数据记录仪通过连线连接起来，其在检测的过程中与大地形成良好的电性连接。还有通过阴极保护系统的测试桩与测量管道连接的尾线。,密间隔电位法,中断器安装：根据阴保站的数
4、量，若阴保站的数量大于等于4时，按4处同步（断/开）进行测试电位，若阴保站的数量小于等于3时，按实际的3处或2处同步（断/开）进行测试电位。同步要求：断流器和 数据记录仪具有单独的卫星天线，通过 卫星系统发出的秒脉冲代码实现同步。断流器或数据记录仪对特定的 GPS 时间信号进行识别，识别同一个时间从而确定 ON/OFF 的时序。不断地校正时间次序和消除不同设备上的时间漂移。,密间隔电位法,数据采集时间要求：由于阴保电流在断开的瞬间，会在管道上产生一个断电尖峰（又称为阳极峰），它的产生是由于管道自身电抗作用。阳极峰的幅度可能高达 200mV；若从阴保电流断开的时刻测量管道上的 OFF 电位，不能
5、正确得到管道的真实保护电位。,密间隔电位法,中断周期要求：在断电后测量所需的时间，过长的衰减时间由于去极化作用会低估现有的保护水平，以每隔一段时间就对阴极保护装置进行一次开关的方式来进行测量，在大多数情况下，off：on的比率为1：4时将不会引起较大的去极化现象，推荐中断周期为“200 ms 断，800 ms 通”或“3s断，12s通”。,密间隔电位法,目 录,直流电位梯度法,直流电位梯度法（DCVG direct current voltage gradient survey）：一种通过测量沿着管道或管道两侧的由防腐层破损点漏泄的直流电流在地表所产生的地电位梯度变化，来确定防腐层缺陷位置、大
6、小，以及表征腐蚀活性的地表测量方法。DCVG测量技术适用于埋地管道外防腐层破损点的查找和准确定位；对破损点腐蚀状态进行识别；结合密间隔管地电位测量（CIPS）技术可对外防腐层破损点的大小及严重程度进行定性分类。,DCVG 测量原理图,直流电位梯度法,DCVG 原理：当阴极保护电流（CP）加载到管道上时，通过管道防腐层破损和土壤构成的电位梯度，相应的就在管道上方的地面建立了地面电场分布。越接近破损点的部位，电位梯度就越大，管道上方地面的电流密度就越大。一般来说，裸露面积越大，其附近的电流密度越大，地面的电位梯度也就越大。,DCVG 原理图,DCVG 检测仪实际上是一个高灵敏的毫伏表，测量插入地表
7、的两个 Cu/CuSO4电极（探杖）在地表水平的电位梯度平衡时的输出值。如果两个电极相距大于半米，其中一个极的电位就会比另一个高，进而建立起管道上方地面上的电流方向及两极之间的电位梯度（电压）。为了消除管道自身、大地电流及其他 CP 系统等的电干扰，DCVG 方法为了更好解释和区分检测的其它直流电源，在直流电位梯度技术中，加到管线上的是非对称的直流信号。如以 0.45秒通、0.8 秒断的速率循环通断管道上的阴极保护电流。,直流电位梯度法,DCVG主要用途和优点是：1、进行精确的外防腐层破损点定位，具有更高的灵敏度和准确性；2、估计防护层破损点的严重程度（计算%IR），为维修工作提供依据；3、判
8、断管体是否已经和将要腐蚀（管道腐蚀活性点）；4、确定防护层上已经存在的破损形态；5、具有良好的抗环境干扰能力，不受周围伴行管道的影响。,直流电位梯度法,直流电位梯度法,破损严重程度的估算，%IR（等效破损面积）：,依据 NACE RP0502管道外腐蚀直接评估方法评估破损点大小及严重程度定性分类有以下四种：种类：1%至 15%IR。在该类中的防腐层破损点通常被认为不需要修复。合适的阴极保护系统能够对防腐层破损部位的管道提供有效的长期保护。种类：16%至 35%IR。这类破损点危害性不太严重，并有可能通过合适的阴极保护得到充分的保护。但这类破损需要被记录下来，精确定位（GPS）并进行监测，以便当
9、防腐层质量变差或阴极保护发生变化时能够及时得到修复。,直流电位梯度法,种类：36%至 60%IR。这类破损点一般需要修复。它们通常是阴极保护电流主要的漏失点，以及预示着可能存在严重的防腐层损伤。这类破损点对管线总的完整性存在威胁。同样这类缺陷需要被记录下来，精确定位（GPS）并进行监测。当保护水平波动时，有可能改变其状态，造成进一步破坏。种类：61%至 100%IR。对这类防腐层破损应立即进行修复。这样的缺陷不但是阴极保护电流主要的漏失点，同时防腐层还可能存在非常严重的问题，并对管道的总体完整性造成危害。,直流电位梯度法,直流电位梯度法,判断防护层破损点处的管体是否发生腐蚀：,C/C 阴极/阴
10、极：此类情况说明，当阴保电流“通”的时候漏点处呈阴性（受到保护）；当阴保电流“断”或停止运行时，漏点保持极化效应。它是CP电流的消耗者，但未发生腐蚀。,C/N 阴极/中性：在此类漏点处，当阴保系统开通时受到保护，但在阴保电流中断时恢复自然状态。这些漏点消耗CP电流，当阴保系统长期停用时可能发生腐蚀。,直流电位梯度法,A/A 阳极/阳极：这类漏点无论阴保电流“通”与“断”，它们均未受到保护。它们可能正在腐蚀，但它不消耗阴保电流。,C/A 阴极/阳极：在此类漏点处，当阴保系统开通时受到保护；但在阴保电流中断时呈现阳极状态，这是因为中断后的电位值与管道与土壤之间的界面电位有关。甚至在阴保系统正常运行
11、时这些漏点可能发生腐蚀，它们还消耗着阴保电流。,直流电位梯度法,防腐层破损的形态和位置：,典型破损裂口的等电位线图,目 录,交流电位梯度法,交流地电位梯度法（ACVG alternating current voltage gradient survey）：一种通过测量沿着管道或管道两侧的由防腐层破损点漏泄的交流电流在地表所产生的地电位梯度变化，来确定防腐层缺陷位置的地表测量方法。交流地电位梯度法（ACVG）采用埋地管道电流测绘系统（PCM）与交流地电位差测量仪（A字架）配合使用，通过测量土壤中交流地电位梯度的变化，用于埋地管道防腐层破损点的查找和准确定位。,RD400-PCM防腐层检测仪,雷
12、迪DM管道漏点检测仪,外防腐层破损点密度P值（处100m）分级评价,外防腐层破损点密度P值（处100m）分级评价,交流电位梯度法,另外下列情况会使本方法应用困难或测量结果的准确性受到影响：1、对处于套管内破损点未被电解质淹没的管道不适用，2、A字架距离发射机较近；3、测量不可到达的区域，如河流穿越；4、外防腐层导电性很差的管段，如铺砌路面、冻土、沥青路面、含有大量岩石回填物。,交流电位梯度法,为了便于解释和消除管道自身、大地电流及其他的电干扰，该方法将交变电信号加载到管道上。测量时，操作员沿管道的路由以一定的间隔，将电极插入地面，仪器的面板上会有一个方向箭头指示管线上破损点的位置，当跨过破损点
13、时，箭头会变向，靠近破损点时，箭头稳定，并有相应的电场强度分贝值，指示出漏点的大小。继续前进而远离破损点时，而且电场强度的分贝值随着远离而逐渐变小返回复测，仔细追踪漏点，可以找到方向变化的确切位置，此时漏点就在两个电极的中间位置。,交流电位梯度法,查找防腐层缺陷点,交流电位梯度法,发射机,A字架探测破损点的原理,由于防腐破损点存在的电流泄漏，电流方向在故障点的两侧会发生变化，重新前后移动进行测量，找到箭头刚发生变化的位置，此时微伏dB读数最低。这时就可以确定，故障点就在A字架中央正下方。,交流电位梯度法,A字架沿管道走向放在管道上方，带绿色标记的脚钉在发射机的反方向，带红色标记脚钉面向发射机。
14、,交流电位梯度法,在显示故障点方向的同时，接收机LCD上也显示微伏dB读数。如果读数在30左右或更小，附近不可能有故障。,交流电位梯度法,旋转A字架90度，使它横跨管道，分别在两侧移动进行测量，找到箭头刚发生变化的位置，其特征与平行管线测量时吻合，就可以确定故障点的位置。,交流电位梯度法,目 录,交流电流衰减法,交流电流衰减法根据各测量点的电流值和距离数据，绘制出电流衰减曲线图。电流衰减曲线的陡缓程度表征管道防腐层质量的优劣状况，曲线越陡，电流衰减率越大，防腐层质量越差；某一点电流突然衰减，则该处防腐层发生破损或有支管、搭接等。对埋地管道的埋深、位置、分支、外部金属构筑物、大的防腐层破损，能给
15、出准确的信息；根据电流衰减的斜率，可以定性确定各段管道防腐层质量的差异。,交流电流衰减法,Y=20*(lnI1-lnI2)/X 式中：Y单位距离管道中电流变化率；X检测管道电流两点间的距离；I1检测管道中前点的电流强度值；I2检测管道中后点的电流强度值。,如管道防腐层状况良好，电流读数一般都跌落很小,如管道防腐已全面老化，电流读数会有急剧衰减,管道的防腐层好坏并存,则老化段检测电流会急剧下降,管道与其它金属结构有搭接的情况,管道上的套管防腐层较差，与管道有搭接,在管道的埋设路由上，有干燥或沙石地段，尽管防腐层状况良好，对检测电流的流失有阻碍效果,交流电流衰减法,外防腐层电流衰减率Y值（db/m
16、）分级评价,交流电流衰减法,目 录,超声检测,超声波检测法主要是利用超声波的脉冲反射原理来测量管道壁厚。检测时将探头垂直向管道外壁发射超声脉冲基波，探头首先接收到由管壁外表面反射的脉冲，然后超声探头又会接收到由管壁外表面反射的脉冲，两者之间的间距反映了管道壁厚。这种检测方法是管道缺陷深度和位置的直接检测方法，检测原理简单，对管道材料的敏感性小，检测时不受管道材料杂质的影响，能够实现对厚壁大管径的管道进行精确检测，使被测管道不受壁厚的限制。不足之处就是超声波在空气中衰减很快，检测时需要耦合剂，一般是能够传播声波的介质，如油或水等。,超声检测,相控阵超声检测 传统的超声波探伤通常采用单晶探头或双晶
17、探头产生声束，通过缺陷的反射波或根据材料的衰减来进行缺陷评估。相控阵技术采用的探头由多个晶片组成与传统的超声波探伤不同。,单晶探头与相控阵探头声束方向示意图,超声检测,相控阵技术探头为产生带有有效干涉相位的声束，多个晶片采用略微差别的时间来激发。通过对多个晶片的延迟控制，实现声束偏转控制。为了在被检区域达到好的干涉或叠加效果，相控阵多个探头孔径的每个独立的晶片都需要根据聚焦法则采用计算机进行控制。通过对虚拟焦点按照聚焦法则计算出每个晶片到虚拟焦点的时间间隔，调节每个晶片的触发延迟时间，使得发射的超声波同时到达虚拟焦点。若在虚拟焦点位置无缺陷，超声波将继续向前传播；若在虚拟焦点位置有真实缺陷存在
18、，从各个晶片激发的超声波在此叠加，其能量最强，会形成较大的反射回波。,超声波C扫描超声波C扫描成像技术是一种以灰度图像的形式显示材料内部缺陷形状的无损检测技术。由聚焦探头原理可知，超声波能量会汇聚于焦点，但焦点并不是一个点，而是一定直径的圆形。在C扫描成像过程中，当探头扫描到（a，b）时，超声波通过聚焦探头发射后，在1号和2好材料的结合面发生反射。反射声波能量杯聚焦探头接收并转化为电压信号，通过对电压信号的幅值进行数字处理，就得到（a，b）处的图像灰度。探头按照一定路线进行扫描后，得到每一点的灰度值。扫描路径上每一点反射声波能量的大小决定了C扫描图像中该点的灰度。,超声检测,MINI-LSI系
19、统组成图 PocketUT-ABC-R,（a）聚焦示意图（b）扫描示意图 超声波C扫描成像示意图,超声检测,目 录,漏磁检测原理是采用合适的励磁回路将磁场施加于管道，钢管中缺陷处的磁导率远小于钢管的磁导率，使管道局部磁化饱和。当钢管中无缺陷时，磁力线绝大部分通过钢管，此时磁力线均匀分布；当钢管内部有缺陷时，磁力线发生弯曲，并目有一部分磁力线泄漏出钢管表面，形成局部区域漏磁场。当管壁变薄，管内、外壁局部被磨损，有腐蚀坑、凹坑、通孔、裂纹等缺陷时，钢管缺陷处的磁阻变大，聚集在管壁的部分磁通向外扩张，磁力线发生弯曲并且有一部分磁力线泄漏出钢管表面，用用磁感应元件（霍尔元件）在钢管表面相对切割磁力线产生感应电信号，通过对感应电信号的特征提取来对缺陷进行定性和定量分析。,漏磁检测,漏磁检测原理,漏磁检测,Pipescan管体腐蚀检测系统,管 径：50mm-2400mm驱动方式：手推或手拉速 度：0.5米/秒厚度范围:19mm透涂层性：是，涂层无磁性最大涂层范围:6mm最大精度:30 点蚀(6mm管壁厚)40 点蚀(12mm管壁厚)50 点蚀(19mm管壁厚),Pipescan管道腐蚀检测系统,PS200 检测直径：150-300mmPS1200 检测直径：300-2400mmPS100 检测直径：150-300mm,漏磁检测,谢谢！,
