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(本文发表于防腐工程杂志2006.4期)

埋地管道防腐层质量检测技术之“变频选频法”及其应用

苑绍成

摘要：“变频选频法”是通过实测埋地管道防腐层绝缘电阻数值，来实现对埋地管道防腐层质量评估的，已经过了十五年实践，验证了其可靠性，它是由我国自主研发，拥有自主知识产权的成熟技术，已列入石油天然气及建设部行业标准，该项检测技术具有测量方法简便、快捷；测量结果定量、准确、真实、重现性好的特点。本文通过“变频选频技术”在长输油(气)管道、城市燃气管道方面的应用实例，说明“变频选频技术”在管道防腐层质量普查、质量评估、建立数据库等方面的应用。

关键词: 变频选频法、埋地管道、防腐层绝缘电阻、定量检测、质量评估

一. 引言

为防止埋地管道遭受腐蚀危害,确保安全生产,要求防腐层对地绝缘性能好、无缺陷、无破损。准确地测量任意长埋地管道防腐层绝缘电阻(单位Ω·m²),即可实现对管道防腐层质量的评估。

“变频选频法”又称“选频变频法”,是一项适用于输油（气）管道、城市燃气管道、油(气)田管网的管道防腐层质量检测、质量评估、工程质量验收,以及在阴极保护设计、保护效果评估等方面的实用技术。其检测数据可作为防腐层检漏、维修、大修的依据。已通过了数百公里管道的开挖大修,验证了“变频选频法”测量的准确性。

“变频选频法”主要特点：可用于测量连续管道中的任意长管段,适用于不同管径、不同钢质、不同防腐绝缘材料、不同防腐层结构的埋地管道；测量时不需开挖管道,不影响管道正常工作,不需关停外加电流阴极保护,不受管道有无分支影响,不受交流干扰影响。是一项简便、快捷、定量、准确、真实、可靠、重现性好的检测技术，特别适用于长输油（气）管道、油田管网、城镇燃气管道防腐层质量普查并建立数据库，方便质量管理、跟踪评估。

二. 变频选频技术的实施

“变频选频技术”是在其独创的理论基础上,开发了专用软件（AY508-9.1版.计算软件）及专用仪器（AY–508Ⅶ型管道防腐层绝缘电阻测量仪）,实施对“埋地管道防腐层绝缘电阻”测量的,测量结果按定量数据区分为：优、良、可、差、劣5个等级,作为埋地管道防腐层质量评价标准，如下表：

管道防腐层质量分级标准

防腐层质量等级	一级（优）	二级（良）	三级（可）	四级（差）	五级（劣）
防腐层绝缘电阻Ω·m²	≥10000	5000 ～ 10000	3000 ～ 5000	1000 ～ 3000	< 1000
损伤程度	基本无缺陷	轻微缺陷极少数破损	较轻损伤少数破损	较严重损伤需仔细“检漏”	相当大面积损伤需检修

※ 摘自SY-T0087-95 钢质管道及储罐腐蚀与防护调查方法标准

实践证明：应用“变频选频技术”现场测得任意长管段防腐层绝缘电阻数值,用上述标准衡量其防腐层质量状况,经开挖验证都是准确无误的。

三. 变频选频技术应用实例

3.1长输管道普测实例

在东北、京秦、华东、四川等输油(气)管道,都先后应用“变频选频法”进行过防腐层质量普查,为管道防腐层维护、大修及时提供了准确的选段依据。

例1. 东北输油管道为石油沥青防腐层,总长约2600公里,在使用三十多年后,发现个别管段防腐层老化、开裂、脱壳,阴极保护效果逐年下降。为确保管道安全运行,需要对防腐层绝缘状况很差的管段进行开挖大修。自1991年已先后完成了2600公里管道防腐层质量的快速测试和评价,为管道防腐层大修及时提供了准确的选段依据。通过对开挖大修的210公里管道防腐层的现场检查,证实这些管段防腐层有大面积脱壳、龟裂、沥青流淌、粘结力差等现象,经统计分析选段准确率为70% — 95% 。对于长输管道可利用每公里的里程测试桩测量,不需开挖管道,在必要的情况下可以分段加密测试。表3.1为2001年5月应用变频选频法对运行二十多年的鞍大线某段管道的测量结果：

表3.1 鞍大线试验段管道防腐层绝缘电阻测试记录

测试桩号发 -收	测试频率 Hz	电平差 dB	土壤电阻率 Ω·m	管道长度 m	管道壁厚 mm	防腐层绝缘电阻 Ω·m²
9-10	22000	23.5	18.8	950	8.0	7195
11-10	22000	23.0	16.9	1036	8.0	8874
11-12	27000	23.2	20.7	1032	8.0	15115
13-12	17000	23.5	21.7	965	8.0	5857
13-14	17200	23.4	16.7	1010	8.0	6270
15-14	18500	23.1	20.1	1065	8.0	7859
15-16	18000	23.4	21.3	960	8.0	6111
17-16	6500	23.6	30.7	1005	8.0	3990
17-18	3500	23.7	35.8	1010	8.0	2952
18-19	8300	23.6	20.7	1176	8.0	5201

表中为测试段总长10.2公里只用一天时间完成测量,实测结果1段为“优”、7段为“良”、1段为“可”、1段为“差”, 可谓“好”“坏”分明。

例2.陕京线为三层PE防腐层,是1997年建设的新管道,全长约1000公里,管材为X 60、管径φ660×7–12mm、外壁采用三层PE防腐层。 2001年5月应用“变频选频法”对总长10.214公里进行测量,测量段长为1公里左右,只有一段因进入桩位困难而测距为2.8公里。实测结果列于下表3.2：

表3.2 陕京线变频选频法测试结果

测试桩号发端收端		测试频率 Hz	电平差 dB	土壤电阻率 Ω·m	管道长度 m	管道壁厚 mm	绝缘电阻 Ω·m²
0060	0051	5000	27.1	126.8	2884	7.1	16052
0060	0061	5500	23.5	128.1	903	7.1	3577
0061	0064	10000	23.0	129.9	1014	7.1	7060
0068	0064	7500	27.0	131.2	1198	12.7	5307
0068	0073	16500	23.1	98.6	1017	10.3	13920
0076	0073	17200	23.0	62.8	1004	10.3	16767
0076	0082	11500	23.3	81.4	1018	10.3	6951
0085	0082	9100	23.9	142.9	1176	10.3	8051

实测结果:总长为10.2公里,有4.9公里为“优”占48% 、有4.4公里为“良”占43% 、有0.9公里为“可”占9% 。可见,新建三层PE管道的防腐层绝缘质量是比较好的,然而,运行5年后,如果应用“变频选频法”进行全面普测,可以进一步做到“好段”不埋没,“坏段”不漏掉。

3.2 城市燃气管道普测实例

应用“变频选频法”在北京、大连、武汉、深圳、兰州、成都等城镇燃气管道都有检测实例。

例3.大连开发区燃气管线普查（老管道）大连开发区燃气管网1986年完工后十年未通气使用,1996年准备通气,但必须做出决策,证明管道是否完好可以使用,为此采用变频选频法对总计14.36公里管道检测防腐层质量状况,并进行了重点开挖验证。管道规格为f159、f219，有石油沥青防腐层、聚乙稀胶带防腐层。测量均在相邻两个阀门间进行,所以测量段是不均等的,最短距离为50米,最长为687米。普测部分结果见下表6.3:

表3.3 大连开发区燃气管线绝缘电阻测量结果(部分)

线路名称	序号	起始序号	终止序号	土壤电阻率Ω·m	电平衰耗dB	测试频率Hz	被测段长m	绝缘电阻Ω·m²
华表路	1	华 3	华 2	193.0	23.4	55000	50	5647
	2	华 3	华 4	13.8	23.8	75000	214	4785
	3	华 1	华 2	26.4	23.2	35000	260	3807
东兴街	1	东 1	东 2	72.0	24.0	35000	310	6256
	2	东 3	东 2	31.0	23.0	200000	164	6256
	3	东 3	东 4	69.0	24.4	40000	220	4031
长春路	1	长 5	长 4	36.4	23.3	155000	85	6602
	2	长 7	长 8	94.9	24.1	15000	670	3090
	3	长 3	长 4	52.5	22.9	33000	550	4289
	4	长 5	长 6	96.0	23.4	23500	530	3770
	5	长 3	长 2	112.5	23.2	195000	108	6862
	6	长 1	长 2	97.4	24.0	105000	300	6424
	7	长 7	长 6	11.0	24.6	140000	90	6395

统计结果表明:防腐层质量“优”和“良”占85.85%,其它均在“可”以上。经开挖观察,石油沥青绝缘层完好,没有龟裂、剥离现象,同时进行检漏测试,结果表明与变频选频法测量结果相符,目前该区管网已通气使用。

例4.深圳某新建三层PE防腐层管道检测实例（新管道）检测时间: 2006年3月;测量总长:约18公里,利用检测桩分27段测量;管径509mm、管材X 52号钢、钢管壁厚7.9mm;防腐层材料及结构为三层PE 、防腐层厚 4mm;土壤环境为湿润森林平地(绿化带)。应用“变频选频法”检测结果列于下表3.4 :

表3.4 深圳××新建输气管道防腐层绝缘电阻实测结果（部分）

序号	起点	终点	被测管段长	土壤电阻率	测量频率	电平差	绝缘电阻	注
1	Y66	Y68	428	67.80	80.00	24.5	400000	优
2	Y64	Y65	232	97.08	80.04	24	400000	优
3	Y62	Y63	244	128.18	78.06	23.3	400000	优
4	Y62	Y61	292	131.95	51.05	23	7400	良
5	Y60	Y61	203	134.30	58.03	23	4778	可
6	Y60	Y59	239	132.89	86.10	23	400000	优
7	Y58	Y57	309	106.03	81.03	23	400000	优
8	Y56	Y55	266	160.22	74.5	23.1	400000	优
9	Y54	Y53	189	98.96	106.04	23	400000	优
10	Y53	Y52	223	68.33	29.99	31.6	3336	可
11	Y50	Y51	87	84.82	256.72	23	400000	优
12	Y46	Y47	259	127.23	80.7	23	400000	优

由表中实测结果可见:按石油天然气行业标准分级“优”为18段占86%;“良”为1段占5%;“可”为2段占9% 。通过检测结果可以看出:三层PE管道防腐层质量普遍是非常好的,但由于各种原因还是使其存在不足之处,通过应用“变频选频法”普查,可以明确指出属于可的管段,经过对等级为“可”的管段检漏,发现了漏点,经开挖证明存在防腐层缺陷。

四. 结束语

“变频选频法 — 埋地管道防腐层质量检测技术”的成功在于它有正确的理论体系、独到的数学模型、软件处理程序及专用测量仪器,构成了一套完整的检测技术,能较准确地反映埋地管道防腐层质量状况,经受了实践检验。如今“变频选频法”不仅被纳入诸多标准,还被编入高校教科书、技术图书、工程技术手册,使用过的工程技术人员发表了很多文章给予肯定,应该说:一项成熟的技术是要通过广大科技工作者的长期工作实践,且不断逐步完善提高,才是有生命力的。

参考文献

1. SY/T 0087-95 《钢质管道及储罐腐蚀与防护调查方法标准》石油工业出版社

2. SY/T 5918-2004 《埋地钢质管道外防腐层修复技术规范》石油工业出版社

3. CJJ 95-2003《城镇燃气埋地钢质管道腐蚀控制技术规程》中国建筑工业出版社

4. 地下金属管道的腐蚀与防护高等学校教学用书石油工业出版社

5. 阴极保护工程手册化学工业出版社出版

6. 地下管道和储罐管理维护实用技术华南理工大学出版社出版

7．《埋地钢管外防腐层绝缘电阻测试方法的比较》杨印臣防腐保温技术4∕2005