摘要：由于开挖难度大，埋地钢制管道的检验主要采用不开挖直接检验。论文阐述了PCM+实施长输管道不开挖直接检验的基本原理，以广东某管网90km管道为例，介绍了PCM+在长输管道全面检验中的应用，选取检验发现dB值为42、51、58的3个破损点进行开挖验证，结果显示：PCM+可以精准确定管线位置及其埋深，定位防腐层破损点位置，评估防腐层质量情况，开挖结果验证了该方法的准确性。PCM+检验结果可以作为后期管道破损点修复工作的指导。
关键词：PCM+；长输管道；全面检验；破损点；防腐层评价
1 引言
随着西气东输、中俄跨境输气管道等一系列节点工程的建设与投用，管道运输俨然成为国内石油、天然气跨区域、跨境流动的主要输送方式。长距离管道运输主要以埋地钢制管道作为输送媒介，采用外防腐层加阴极保护联合防护管体金属腐蚀。管道在安转、运营过程中，受机械暴力安装、杂散电流等因素影响，防腐层不可避免的会存在破损露铁区域。露铁区域金属受土壤环境腐蚀、电化学腐蚀发生减薄，严重者导致管体穿孔，输送介质泄露，给管道沿线地区带来极大安全风险。因此，定期对长输管道进行检验，识别潜在安全隐患，对保障管道安全运行，维护人民群众生命财产安全具有重要意义。
TSG D7003-2010《压力管道定期检验规则—长输（油气）管道》规定，长输管道每年至少进行一次年度检验，同时应有经国家质检总局核准的检验检测机构，定期对管道实施全面检验。
PCM+是新发展起来的针对埋地钢制管道不开挖直接检验的方法，可以实现管道定位及埋深确定，沿线敷设环境调查，防腐层破损点精准定位，防腐层质量等级评估等功能，具有操作简单，定位准确、可追溯性好的特点。论文阐述了PCM+方法的基本检测原理，以广东省某地区90km天然气长输管道为例，介绍了PCM+在长输管道全面检验中的应用。
1 PCM+检测原理
PCM+系统包括大功率发射机、便捷式接收机、A支架及防腐层评价模块四部分（图1）。其中，发射机用于发射信号，接收机用于接收信号，A支架用于精确定位防腐层破损点，防腐层评价模块用于评定管道外防腐层质量。
2.1 管道定位、埋深及敷设环境检验
发射机正极接地，负极接管，正极向大地发射特定频率，或多个低频组合的正弦交变电流信号，该信号流入大地并通过埋地管道回流至发射机负极。
根据电磁感应现象，交变的电流信号将在管道周边产生感应电磁场。沿管道走向，持接收机在管道上方附近地表捕捉感应出的电磁信号，通过接收机内部线圈及分析模块重新整合成电信号，在接收机显示界面显示出信号的大小和方向、管位偏移方向、管线埋深等参数，实现对管道定位、埋深及敷设环境的检验。
2.2 外防腐层破损点检验
A支架在ACVG模式下，通过两个支脚探测管道感应电磁场的电位梯度，在接收机界面显示破损点指示箭头及分贝（dB）值，根据指示箭头的方向变换及dB值大小可以判断破损点的准确位置。
在无防腐层破损点的区域，信号箭头指向不稳定，变化无规律，dB值很小。在存在破损点区域，感应电磁场发生畸变，信号箭头在较远处开始稳定指向破损点方向，且随着与之距离减小，dB值逐渐增大，至破损点正上方，dB值达到最大；跨过破损点继续向前检测，信号箭头变换方向指向破损点，dB值逐渐减小，至箭头方向稳定后，破损点在前后稳定之间的区域；在该区域管道垂直方向进行检测，待管道两边信号箭头均指向管道方向，即可判定此处为管道破损位置，dB值取四个方向检验发现的最大值。
根据检验经验及相关标准，若dB值小于30，管道防腐层存在破损点的可能性很小，实际破损点检验中，主要考虑dB值大于30的区域，检验中常见的两种破损点如图2。
2.3 防腐层质量评价
发射机输出的电流信号沿管道走向呈衰减趋势，距发射机越远，信号值越小，其衰减梯度取决于防腐层质量的好坏，质量越好，衰减速度越慢。管中电流I与测量点至发射机距离x之间的关系见式（1）：
3 检验实例
论文选取广东某管网90km天然气长输管道为研究对象，采用PCM+对管道进行不开挖直接检测，获取沿线管道定位、埋深、敷设环境、破损点及防腐层相关信息，管道基本情况见表2.
3.1 检验流程
1）发射机负极与检验管道连接，正极通过铅制接地棒与大地连接。打开发射机电源，选定DCVG模式，该模式下，发射机输出频率为4Hz（检测用）、128Hz（定位用）的多频组合电流，电流强度调至300mA或600mA。
2）连接接收机与A支架，调试并确认工作状态正常，沿管道走向每20~30m记录一组数据，确定管道定位及埋深，调查管道敷设环境，判断检测区域是否存在破损点。
3）导出PCM+走线记录的相关参数，利用系统防腐层评价模块（ESTEC）对检验数据进行处理，评估防腐层质量等级。
4）在检验出来的破损点中，选取有代表性的3处进行开挖检验，验证PCM+在管道定位、埋深、防腐层破损点及防腐层评价检验的有效性
3.2 结果讨论与分析
1）管道定位、埋设及敷设环境
检验管道主体部分穿梭于山林之间，上山和下山均设置有水土保护带，全线共发现10处埋深不足区域，最浅处管顶至地表仅0.36m，远小于标准要求；4处与周边建（构）筑物安全间距不足区域，最近处与民房水平距离仅约2m，对居民的日常生活存在较大安全隐患；5处存在第三方施工区域；部分地区水保设施损坏，水土流失严重，存在发生地质灾害的可能；管道上方多处存在密竹林等深耕植物占压（图3）。
开挖验证结果显示，管中距地表距离与PCM+走线读取埋深值相同，管线位置与PCM+定位相同，因此，PCM+可以准确定位管线位置并确定其埋深。
2）防腐层破损点
全线共发现疑似破损点116处， dB值最大为72，最小为30，分别选取dB值为42、51、58的3个疑似破损点进行开挖验证（图4），各破损点基本信息见表3。
从表3可以看出，开挖坑A1、A2、A3分别存在3、1、1处面积、大小不等的防腐层破损区域，各区域内管体金属裸露，外表面轻微腐蚀。可见，PCM+可以准确定位防腐层破损点的位置，对后期管道修复工作具有指导意义。
采用A支架定位时，若同一个区域存在多处破损点，感应电磁场畸变程度大、dB值大的信号将覆盖附近畸变程度小、dB值小的信号，造成破损点漏检，开挖时呈现出同一个坑内发现多处破损区域（A1）；破损点dB值至受管道埋深、杂散电流及土壤腐蚀性等因素影响，不同的敷设环境下，其值大小与防腐层破损的严重程度无直接联系。
3）防腐层评价
根据GB 19285-2014《埋地钢制管道腐蚀防护工程检验》的要求，采用ESTEC对90km检验管道防腐层进行评价，根据计算的绝缘电阻率，对照表1获取全线管道防腐层整体评价结果为1级，防腐层状况较好。开挖验证结果显示，破损点附近防腐层损坏，局部区域粘结力降低，发现剥离现象；破损点以外区域防腐层外观完好，未发现剥离、损坏等现象，防腐层整体状况良好。可见，PCM+防腐层评价模块可以较好的评估防腐层的质量情况。
4 结论
1）PCM+可以精准确定管线位置及其埋深，定位防腐层破损点位置，评估防腐层质量情况，开挖结果验证了该方法的准确性。PCM+检验结果可以作为后期管道破损点修复工作的指导；
2）定位破损点时，若同一个区域存在多处破损点，感应电磁场畸变程度大、dB值大的信号将覆盖附近畸变程度小、dB值小的信号，可能造成PCM+检验破损点漏检；
3）破损点dB值至受管道埋深、杂散电流及土壤腐蚀性等因素影响，不同的敷设环境下，其值大小与防腐层破损的严重程度无直接联系。
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论文作者:肖康, 周建国, 黄道懿
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第10期
论文发表时间:2019/8/7
标签：管道论文; 发射机论文; 信号论文; 区域论文; 电流论文; 评价论文; 箭头论文; 《工程管理前沿》2019年第10期论文;