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埋地管道防腐层质量评价与管道防腐层绝缘电阻的关系
苑绍成
摘 要：本文论述了“埋地管道防腐层绝缘电阻”的定义、物理概念、量纲、定量水准，以及与埋地管道防腐层质量之间的定量关系，这是选择正确、有效检测方法的关键问题。从而确保为管道维护提供可靠的决策依据。
关键词：埋地管道 防腐层 绝缘电阻 检漏 质量评估
1.引言
评价埋地管道防腐层质量状况诸多方面之最重要、最直接的参数为“埋地管道防腐层绝缘电阻”，测量“埋地管道防腐层绝缘电阻”是管道防腐层质量评估的一项不可缺少的检测项目，其检测数据可对管道防腐层质量做出评估；为新老埋地管道防腐层检漏、修补、大修、工程验收提供可靠的依据，还可用于阴极保护设计。
为此，我们需要正确地了解其物理意义、定义、量纲（单位）、检测方法，及其与埋地管道防腐层质量之间的定量关系。
2.埋地管道防腐层质量评价与埋地管道防腐层绝缘电阻
1)“埋地管道防腐层绝缘电阻”的定义：
“埋地管道防腐层绝缘电阻”应视为单位面积的防腐绝缘层平均（面）电阻，单位为Ω·m2 ，其数值的大小基本由防腐绝缘层漏敷、缺陷数目和大小决定，因此它是衡量防腐层质量好坏的尺度。因为指的是单位面积，所以又称“埋地管道防腐层绝缘电阻率”。这是国内外专家所共识的定义，其精髓是“缺陷”决定了“管道防腐层绝缘电阻”的大小。所以，这个定义适用于石油沥青、三层 PE等各种类型防腐层管道。
所谓防腐层“缺陷”的内容应包括 : 破损、针孔、开裂、剥离、老化。所以，若能够准确定量的测得“埋地管道防腐层绝缘电阻”值，就可以用于评价埋地管道防腐层质量状况了。
2)埋地管道防腐层质量评价与“埋地管道防腐层绝缘电阻”的定量关系：
1995年我国发布了行业标准SY/T0087–95《钢质管道及储罐腐蚀与防护调查方法》中,第6.3.1条制定了管道防腐层评价等级指标, 如下表:
表2.1 管道防腐层质量分级标准
防腐层等级
优
良
可
差
劣
绝缘电阻Ω·m2
≥ 10000
5000 ～ 10000
3000 ～ 5000
1000 ～ 3000
＜ 1000
损伤或老化程度
基本无缺陷或老化
轻微缺陷极少数破损
较轻损伤少数破损
较严重损伤需检漏修补
相当大面积损伤需检修
表2.1管道防腐层质量分级标准，适用于各种不同类型防腐层，不仅适用于使用多年的石油沥青防腐层老管道，也适用于近年来多采用的聚乙烯胶带、三层PE新管道，以及环氧煤沥青、煤焦油瓷漆、熔结环氧粉末、挤压聚乙烯、防腐保温等各种类型防腐层埋地管道。
综上所述，若能现场、原位、定量测得“埋地管道防腐层绝缘电阻”即可判断埋地管道防腐层质量的好坏了。
3)关于防腐层绝缘电阻值 ≥10000Ω·m2为“优”的讨论：
表2.1中“埋地管道防腐层绝缘电阻”值以10000Ω·m2为“优”的起点，是有实践验证及理论依据的：
a. 它符合埋地管道阴极保护传输原理的“理论值”，已经过近七、八十年阴极保护设计实践验证（包括在地下通信电缆、地下光缆、电力电缆、埋地管道等所有地下管线）都证明了是真实可信的，是国内外业内人士所共识的“推荐值”；
b. 国内外图书资料、工程设计手册、我国行业标准、NACE标准、日本《电蚀·土壤腐蚀手册》中，都规定: ≥10000Ω·m2为评价新老管道防腐层质量“优”级的起点；对新建管道实施阴极保护设计时，都是以10000Ω·m2为设计取值（其对应的保护电流密度为0.001 ～ 0.007mA∕m2)；
c. 10000Ω·m2应该是“优”的最低要求；若能实测达到10000 ～ ∞Ω·m2都是合理的，都是属于一个等级；只有在 10000Ω·m2以下按定量数据区分为：良、可、差、劣几个等级，作为质量评价分级才有实用意义；
d. 工厂、实验室内检测方法如：拭布法、盐浴槽法是产品出厂检验的标准方法，其合格标准也是≥10000Ω·m2；
可见10000Ω·m2为“优”的起点，是一个既有理论依据，又通过现场实践检验的数值。
3.“埋地管道防腐层绝缘电阻”的物理意义
明确“埋地管道防腐层绝缘电阻”的物理意义是利用“埋地管道防腐层绝缘电阻”正确评价管道防腐层质量的关键。
1)“埋地管道防腐层绝缘电阻”名称的关键词：
● 埋地管道 ━ 指地下钢质管道，相当埋于地下的长线；
● 防 腐 层 ━ 指使钢管与大地绝缘的外包裹绝缘层；
全称： 埋地钢质管道防腐层绝缘电阻率 (石油天然气行业标准SY/T 6063-94)；
常用简称： 埋地管道防腐层绝缘电阻、管道防腐层绝缘电阻。
如果简称为“防腐层绝缘电阻”就容易与绝缘材料的“绝缘电阻”混淆，所以，关键词：“管道”、“防腐层”、“绝缘电阻”都是不能缺少的。
2)“埋地管道防腐层绝缘电阻”参数的由来：
防止地下管道腐蚀的有效措施 —“阴极保护技术”已经有半个多世纪的历史了，为了准确无误的实施阴极保护，必须正确地掌握阴极保护数学模型及相关参数的物理意义，“埋地管道防腐层绝缘电阻”是关系阴极保护范围的重要参数，其数值越高，保护范围越长；其数值越小，保护范围越短。所以说“埋地管道防腐层绝缘电阻”是由来于阴极保护技术，因此它的物理意义是基于阴极保护理论基础上，它的定量计算公式就存在于阴极保护数学模型中。
3)“埋地管道防腐层绝缘电阻”物理意义：
阴极保护数学模型是建立在“单线 -大地回路”传输理论基础上的，其中“埋地管道防腐层绝缘电阻”是将埋地管道视为长线与远方大地间的电阻，是电信号沿埋地管道传输的一个分布参数，其数值为管道某微段负偏移电位与漏泄电流线密度之比(石油部标准 SYJ23-86埋地钢质管道阴极保护参数测试方法),如下式:
Rc = - U(X)/j(X)
式中 :Rc -埋地管道防腐层绝缘(线)电阻Ω·m；U(X) -沿管道某微段负偏移电位V；j(X) -某微段横向漏泄电流线密度mA/m；
※ Rc乘以πD（D为管道直径），即为我们所需要的管道防腐层绝缘(面)电阻,单位为Ω·m2。
由此可见“埋地管道防腐层绝缘电阻”是一个分布参数（单位Ω·m2），它不同于电工手册中“绝缘电阻”（单位Ω）或绝缘材料的“绝缘电阻率”（单位Ω/m2）的概念。
4.应用“变频选频技术”测量埋地管道防腐层绝缘电阻
根据“单线-大地回路”传输理论，研究成功的“变频选频法-埋地管道防腐层质量检测技术 ”就是遵循交流传输理论建立的数学模型，通过“AY-508H型管道防腐层绝缘电阻测量仪”现场原位测量高频信号的传输衰耗，定量求得“埋地管道防腐层绝缘电阻”实现对埋地管道防腐层质量评估的，其实测结果符合相关行业标准（表 2.1）中给定的数值。
“变频选频技术”适用于输油 (气)管道、城市燃气管道、油(气)田管网的“任意长”管段防腐层质量检测、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。其检测结果可作为防腐层检漏、维修、大修、新建管道防腐层质量评估等方面的依据。并对测量结果按定量数据区分为：优、良、可、差、劣 5个等级，作为质量评价标准。
“变频选频技术”是我国自主研发, 具有自主知识产权的创新技术。它经过了近二十年实践，验证了 “变频选频技术”测量的准确性，特别适用于长输油 (气)管道、城市燃气管网、油(气)田管网防腐层质量“普查”并建立“数据库”跟踪评估防腐层质量，该项技术已列入建设部行业标准和石油天然气行业标准。
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、可靠的新技术。
5.检测“埋地管道防腐层绝缘电阻”与管道防腐层“检漏”
“埋地管道防腐层绝缘电阻”数值是由绝缘层漏敷、缺陷数目和大小所决定，所以“任意长”一段管道，如果“缺陷”数量越多，则“管道防腐层绝缘电阻”数值一定越小；反之“管道防腐层绝缘电阻”数值高“缺陷”数量一定少，两者是相互关联的两个方面。
测量“管道防腐层绝缘电阻”与防腐层“检漏”是确保管道防腐层质量不可缺少的两个检测项目，其区别在于：“检漏”是在未知“缺陷”点的情况下，沿管道上方“逐点”仔细检测，相似大海捞针，工作量较大；而测量“管道防腐层绝缘电阻”是沿管道“逐段”测量，可以较快的全面掌握管道防腐层质量状况，快速做出总体评价。
普测“管道防腐层绝缘电阻”可为“检漏”提供依据，还可以验证“检漏”与“补漏”的效果。所以，两者是相辅相成的。
“埋地管道防腐层绝缘电阻”与“防腐层检漏”之间的定量关系，在石油天然气行业标准 SY/T 5919-94中规定如下表5.1：
表 5.1 不同等级防腐层采取的维护措施
防腐层质量等级
优
良
可
差
劣
绝缘电阻Ω·m2
≥ 10000
5000 ～ 10000
3000 ～ 5000
1000 ～ 3000
＜ 1000
对防腐层采取的检漏维护措施
每 5年检漏修补一次
每 3年为一周期进行检漏和修补作业
每年进行检漏和修补作业
加密测点,仔细检漏,进行小段测试
大修防腐层
6.结束语
“埋地管道防腐层绝缘电阻”是将埋地管道视为长线与远方大地间的电阻，是电信号沿埋地管道传输的一个分布参数（单位Ω·m2），不同于电工手册中“绝缘电阻率”（单位Ω/m2）的概念。
“埋地管道防腐层绝缘电阻”是评价防腐层质量的一个“综合性参数”，无论是防腐绝缘层漏敷、缺陷数目和大小及老化程度，都会反映在“埋地管道防腐层绝缘电阻”数值变化上，所以，如果能够准确、定量地检测出“埋地管道防腐层绝缘电阻”，就可以为埋地管道防腐蚀管理和维护提供可靠的决策依据。
为了正确求取“埋地管道防腐层绝缘电阻”，必须正确认识其名称的关键词、定义、物理意义、量纲、定量分级标准，还需要选择切实可行的检测方法，才可能对管道防腐层质量做出正确评价。
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. 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
4. 阴极保护工程手册 化学工业出版社
www.hcfsfh.com 变频选频法 又称 选频变频法
成都华成腐蚀与防护工程研究所:专业生产和销售AY-508H型埋地管道防腐层绝缘电阻测量仪器