7.1埋地管道防腐层检测技术培训教材

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1、防腐层检测系统及其应用 埋地管线防腐检测技术培训教材新疆油田防腐保温培训班资料（七）之一埋地钢质管线防腐层检测系统及其应用 2009年2月一、 埋地管道腐蚀评价与防腐层检测技术1.1、 管道腐蚀与防腐层检测金属材料发生腐蚀是一个自发的、不可避免的渐变过程。管体腐蚀的发生将严重降低管道的剩余强度、承受能力和可靠性、缩短使用寿命，增大运行风险；大大地增加维修费用、缩短维修和更换周期，威胁整个输送系统的安全。管道在整个服役期间的事故发生率一般遵循浴盆曲线。在投产初期，管道诸多方面的不足逐一暴露出来，因此事故率较高。随着运行时间的延续，各方面不断完善，事故率逐步下降至较低的水平，该阶段称之为投产初期，

2、通常为半年到两年。在其后的一个阶段，事故一直平稳地保持在低水平上，称之为事故平稳期，通常为20-30年。之后，事故呈上升态势。我国早期的管道有的已经运行了二三十年，管道已经陆续进入老龄期；而近年大批新建管道正处于幼年期，这两个阶段都是事故高发阶段。因而管道行业面临的安全形势十分严峻。对老管道的腐蚀与防护状况评价工作迫在眉睫，在有效检测评价的基础上采取合理的维护措施，保证管道的安全具有重大的经济效益和社会意义。埋地钢质管道的腐蚀与防护一直是行业的工作重点，管道腐蚀的影响因素众多，作用机理复杂，而且各个影响因素之间又存在着相互影响和制约的关系。对埋地钢质管道腐蚀与防护状况的检测及评价，涉及多种检测

3、方法、多种检测技术和设备，需要从事这项工程的单位具有很强的技术能力、多方面的技术人员及设备、业主单位也要花费较大的经济投入。此外，受当前技术发展水平的限制，诸如管体剩余壁厚的检测等项目还要进行开挖检测，除了费用很高之外，势必会对管道造成一定的不良影响。从当前国内外应用的腐蚀检测评价标准上分析，埋地管道腐蚀检测是以防腐层检测作为工程实施的切入点。防腐层(又称防护层)是防止和减缓埋地钢质管道腐蚀的重要手段，管体的腐蚀往往是因为该处的防腐层失效，使管体不能受到有效地保护导致的。尽管防腐层破损点处的管体不一定发生腐蚀，但是可以说，发生管体腐蚀处的防腐层一定失效。这就为通过管道的外防腐层漏点的检测，进而

4、找出管道管体的腐蚀点提供了技术上的可能性。此外，在不开挖条件下对防腐层的有效性进行检测是当前所有腐蚀检测项目中最为成熟、实施最为简捷、应用最广泛的方法。多年来，人们开发出了防腐层检测的许多方法，试图能够更全面、准确、系统地评价防腐层的有效性，并成功地加以应用。目前，国内外相应的测量方法和仪器有多种，各种检测方法和机理各有异同，在实际应用中所表现出的优缺点也很明显。1.2、防腐层检测技术及仪器的现状当前，国内外防腐层检测采用的多为电磁法，原理上大体可分为电压梯度法和电流梯度法两种。“电压梯度法”在管线简单情况下的准确率比较高，但仪器本身不具备定位功能，须与定位仪配合使用，检测工作量较大，而当现场

5、复杂时则往往检测效果不理想，因此更适合于对长输管道的定期检测。有的产品中使用全球定位系统同步的断流器控制阴保电流通/断，技术含量比较高，但由于价格过高，以及只能应用于有外加电流保护的管线而难于普及。国内生产的仪器在抗干扰能力、测量精度及仪器稳定性上近些年有了长足的进步，通过不断地改进和提高，相信一定能够在不远的将来赶上或超过国外的产品。天津市嘉信技术工程公司的交变电流梯度法（多频管中电流法）为防腐层检测提供了经济有效的检测手段。应用的仪器，是在总结了其他仪器开发经验的基础上，对国外产品进行二次开发，结合我国国情而推出的。其优点是不但可以进行管线的定位，防腐层破损点定位，还可以评估防腐层的老化状

6、况；仪器具有坚固耐用、操作简便易于掌握等特点，同时测量间距可根据实际情况灵活变化，降低了检测的工作量。下面，就简要介绍国内使用较多的检测方法及应用仪器：1) 变频选频法上世纪90年末，东北输油管理局与邮电部第五研究所结合我国输油行业的管理模式，完成了长输管线上以测量单元管段防腐绝缘电阻、评价防腐层完好状况方法的研究。该方法是将一可变频率电信号施加到待测管道的一端，从另一端检测信号的衰减幅度，通过调节信号的频率使信号衰减达到一定范围（23dB）时，根据信号频率的高低来推断防腐层绝缘电阻值，因此称为“变频选频法”。此方法被列入石油天然气公司的SY/T5919-94标准，为我国管道防腐层评价的后续工

7、作奠定了基础。变频-选频测量方法特点是：适合于长输管道的检测，具有使用简便，检测费用较低等优点；但该方法对操作人员要求较高，在使用之前需设定一些参数，较为复杂；所需与测量仪配合的设备较多；只能对单元管道（通常为1km）及有测试桩的管道进行绝缘电阻测量，无法判断破损点位置；当管段中有支管、阳极时须通过开挖检测点来分段检测。2）直流电压梯度（DCVG）技术直流电压梯度技术的代表仪器是加拿大Cath-Tech公司生产的DCVG。它可对有阴极保护系统的管道防腐层破损点进行检测。其原理是：在管道中加入一个间断关开的直流电信号，当管段有破损点时，该点处管道上方的地面上会有球面的电场分布。DCVG使用毫伏表

8、来测量插入地表的两个Cu/CuSO4电极之间的电压差。当电极接近破损点时，电压差会增大，而远离该点时，压差又会变小，在破损点正上方时，电压差应为零值，以此便可确定破损点位置。再根据破损点处IR降可以推算出破损点面积。破损点形状可用该点上方土壤电位分布的等位线图来判断。仪器优点：（1）灵敏度很高，可以精确地定位防腐层破损点；（2）采用了非对称的交变信号，消除了其他管中电流、土壤杂散电流的干扰，测量准确率很高；（3）可以区别管道分支和防腐层的破损点；（4）可以准确估算出防腐层面积。并且也能对防腐层破损的形状进行判断。缺点是：设备价格较贵、测量工作劳动强度大，须配合定位仪使用；由于电极与地面直接接触

9、，因此当地面介质导电性差时，测量结果不稳定；通常仅适用于有外加电流阴极保护系统的管线，对于那些没有阴保系统的管线可通过直流发电机建立临时阴极保护系统完成检测；不同的土壤环境会对检测信号产生一定的影响。3）皮尔逊法（人体电容法）也属于地面电场法的范畴，目前国产检测仪器多采用该方法。其工作原理是：给埋地管道发送特定频率的交流电信号，当管道防腐层有破损点时，在破损处形成电流通路，产生漏电电流，向地面辐射，并在漏点上方形成地面电场分布。用人体做检漏仪的传感元件，检测人员在漏点附近时，检测仪的声响和表头都开始有反应，在漏点正上方时，仪器反应最强，从而可准确地找到防腐层的破损点。该类仪器的优点是：设备体积

10、小，价格较低；使用方便，对操作人员要求不高；现场简单时准确率较高；其缺点是：抗干扰性能差，当地下管网较复杂时，容易产生错误判断；针对检测管道及埋设环境的具体情况，设置检测的灵敏度。检测过程很大程度上依赖使用者的工程经验。灵敏度设置过低会漏掉破损点，灵敏度过高，会产生误报漏点。此外，国内早先生产的仪器发射机功率较小，测量范围受到一定限制，最近厂家加大了发射机功率情况有一定的改善；须同时使用定位仪和检漏仪；不能定量地判定防腐层老化程度。4）密间隔电位法（CIPS）为国外评估阴极保护系统和管道保护水平的标准方法之一。通过比较沿管线上测得的地面电位，评价管道的CP 系统性能。通常用于评价CP性能的数据

11、包括：沿管线测得的电位、电位的变化值、不同距离点上的通/断、去极化电位，及其它的信号特征。其原理是：将一个参比电极放置于地面与电压表相连，表的另一端与管道相连，读取管地电位。在外加电流保护的管道中，通过测得的管地电位分布，即可得出管道的保护程度。该方法的优点是：适用于复杂的地表情况，甚至可水下作业；测量点多，数据较为准确；无须另配发射机；缺点是：测量程序复杂，对人员要求高；测量中要求间隔较小，工作量过大；须与定位仪同时使用；通常至少要三个人参加测量，一人管道定位，一人负责数据采集， 第三人负责回收导线。5）杂散电流检测技术杂散电流干扰给管道和设施造成的危害已得到了重视和研究，我国也制定了一系列

12、行业标准，给出了解决电性腐蚀的方案，技术要求也相当明确和完整。由于当时在检测设备方面尚未有适用现场作业的测定专用设备，一般是在电工等通用仪表中选择使用，检测手段也较为单一和缺乏效率，直接影响了治理方案的有效实施。近年推出的杂散电流检测仪RD SCM 是一个不错的选择。SCM 能够检测出管道上阴极保护电流分布状况，也能精确测量出管道杂散电流的流入/流出点，对于检测和评定管线上保护电流给其它管线造成的干扰及找出治理杂散电流干扰方案是一个即安全又有效的方法。1.3、交变电流梯度法（多频管中电流法）及其应用1.3.1、交变电流梯度法简介 早在1996年，天津嘉信技术工程公司提出了埋地管道防腐层检测的多

13、频管中电流法，并推出相应的检测系统及配套软件，在全国石化系统已有数百套系统进行应用。为用户的管线检测提供了实用有效的检测手段，取得了良好的应用效果。该方法列入了石油天然气公司的SY/T5918-2004埋地钢质管道外防腐层修复技术规范。在2003年4月推出全新的埋地管道防腐层数据处理软件，版本为GDFFW xp 1.3。这是一个在新的防腐层评价模型（交变电流梯度法）基础上，开发研制的全新软件，运行于当前流行的Windows各通用系统平台上。新版本继承了嘉信公司多年对埋地管道防腐层评价技术的研究经验，以及对防腐层评价模型及评价方法最新研究成果。当前的最新版本为 xp 2.1，增加了一些方便用户的

14、辅助功能。新软件的新增功能为：* 推荐应用单一频率信号对埋地管道进行检测，软件自动根据管道埋设条件自动给出评价模型的参数，彻底解决了用户应用软件时参数选择的难题。* 软件评价的模型考虑了土壤的埋设条件对评价结果的影响。* 全新评价的模型考虑了伴行管道对防腐层计算的影响。* 全面对软件的功能进行了重新设计，改进了用户界面。* 采用了最新OLE/COM软件技术，极大地提升了系统的性能和可靠性。* 增加统计表导出功能,可导出到共享区、记事本文件、MS word 文档。该系统的使用方法是：通过在管道和大地之间施加某一频率的正弦波电压，给待检测的管道发射检测信号电流，在地面上沿管道路由记录管道中各测点流

15、过的电流值；观测数据经过软件处理即得出检测结果。图形结果可直接显示破损点位置，也可定性地判断各段防腐层的老化状况。沿路由在地面上检测由管道上信号电流产生交变电磁场的强度及变化规律。采用这种方法不但可找管定位，还在很大程度上排除了大地的电性和杂散电流的干扰，具有很好的实用性。同时，通过管道上方地面的磁场强度换算出管中的电流变化，可以判断出管道的支线位置或防腐层破损缺陷等。其原理是：管道的防腐层和大地之间存在着分布电容耦合效应，且防腐层本身也存在着弱而稳定的导电性，使信号电流在管道外防腐层完好时的传播过程中呈指数规律衰减，当管道防腐层破损后，信号电流便由破损点流入大地，管中电流会有明显异常衰减，引

16、发地面的磁场强度的急剧减小，由此可对防腐层的破损点进行定位。然而，这是个相对比较的过程，该过程受到不同检测频率、管道及周边结构等因素的影响。为消除包括管道规格、防腐结构、土壤环境等因素，将均匀传输线理论应用于管地回路，建立相应的数学模型及参数，可以有效地分析或消除上述影响。在测得检测电流的变化规律后，根据评价模型可推算出防腐层的电气性能参数值Rg。交变电流梯度法就是根据这样的原理完成对管道防腐层的检测及评价。1.3.2、管地回路的等效电路模型当在管道和大地之间施一交流信号时，用电路理论分析电流信号在回路过程中的传输过程，则必须把这一回路进行电路等效，即建立有效的电路模型。实际上，可以把管地回路

17、看成一个分布参数电路，基本参数可归结为纵向分量阻抗和横向分量导纳。考虑大地电阻和电容的影响，可以对管地回路中的一个微分段作图1所示的等效。图中: R表示管道的纵向阻抗，L表示管道电感，Gs表示土壤的内阻抗，G表示为管道防腐层横向漏电导纳，C表示管道的分布电容。在理论上，在一定的测量范围内，可以把原本并不均匀的参数看成均匀地分布于回路的每一微段之中，电路模型得以大为简化。图1管地回路的微段等效电路1.3.3、交变电流梯度法的数学模型根据电磁学理论分析可知，当将一交变正弦检测信号由发射机供入管地回路中时，信号的衰减幅度远大于专用传输线。检测工程中，回路的损耗远大于理想传输线，可将回路视为特性阻抗的

18、传输线，此时的传输线处于匹配状态，反射波不存在，除未竣工管道或靠近绝缘法兰的管段等特殊情况外，通过入射波传输的功率全部被负载吸收。由于信号的传输距离有限，大部分情况下管道的长度远远大于有效传输距离，都可以看成是无限长的。满足如下传输规律： （1）而被称为衰减常数的a与管地回路参数满足如下关系式： (2）在实际检测中发射的是交变检测信号，回路中的电磁场为正弦电磁场。管中等效电流值，记为Iam，单位为安培。将安培为单位的电流Iam转换成分贝电流后，IdB-X曲线则是一条倾斜的直线，其斜率Y与a成正比关系。当已知某二点的管中电流值时，即有： （3）在式(2)中，G即为包含着能反映防腐层状况的绝缘电阻

19、Rg，当由式(3)计算出管地回路的衰减常数a后，Rg即可被求出。同时，与a对应的Y值大小也可定性地反映防腐层的优劣程度。1.3.4 、评价模型的改进及GDFFW xp版软件的完善嘉信公司在开发和推广防腐层评价方法的初期，采用的是基于多个频率对管道进行重复检测，避开直接给出不易确定的参数，称之为“多频管中电流法”的方法。但是，多频方法是以增加检测工作量为代价的。同时，经实际应用发现，三频反演得到的电容、电感数值其合理性值得怀疑。在大量的检测经验基础上，嘉信公司通过软件推荐给用户经验的电容电感数值，解决了用户在确定参数时遇到的困难。此后的方法不要求对管道进行三频检测，提高了用户的检测效率。经过对模

20、型的不断完善，近来已经有了很大的改进，为了确切地反映方法的完善，将方法重新命名为“交变电流梯度法”。经过多年应用和研究，全新评价模型改进了原方法存在的主要缺陷是：1)“多频法”评价管道防腐层所依据的是“线传输函数”模型，要通过纵向电阻R、电感L、电容C的参数输入来求解防腐层绝缘电阻Rg。在单频检测时，正确给定C、L值至关重要。电容C则与防腐层的厚度、结构以及组成物的介电常数有关，电感参数的影响因素更为复杂。原来推荐的三频方程联立求出C、L值的方法因检测工作量成倍加大，三频方程的一致性不高，无法保证求出的C、L值可用。经研究发现，检测中的管-地回路应为有耗线传输模型，信号的传输距离有限，大多数情

21、况下传输线处于匹配状态，由于反射波不存在，除未竣工管道或靠近绝缘法兰的管段等特殊情况外，通过入射波传输的功率全部被负载吸收，大部分情况下管道的长度远大于检测信号的有效传输距离，都可以看成是无限长的。2) 管道纵向电阻未能考虑交流信号的因素 在求解Rg的过程中，准确计算管道的纵向电阻也很重要。钢管的磁导率很高，即便检测信号频率不高时，交流信号的趋肤效应也不能忽略。简单地用管材的直流电阻不能正确反映交流信号下的电磁参数。管材电磁参数受管径、壁厚以及管体成型方法（无缝、直缝、螺旋焊缝）的制约相当明显；管道运行时间越长，其有效电磁参数与初始埋设时的差别也就越大。新模型在这方面作了改进。3) 土壤电阻率

22、的影响不能忽略使用过电流梯度法的人都会发现，管道埋设的土壤环境对检测电流衰减规律的影响显而易见，不考虑土壤电阻的差异是不能有效地应用电流梯度法，完成管道的评估的。考虑土壤的导电性对得到正确的评价结果至关重要。4) 伴行管道的影响不可忽略管道的埋地环境千差万别，目标管线附近存在伴行管线的情况并不少见。伴行管线与目标管线的电磁耦合作用十分明显，它直接会以互感的方式影响管道的电感值。电感L不仅与管道的有效电磁参数有关，而且还取决于管体直径以及管外围土壤介质的电磁参数变化情况。因此，仅仅经验性地指定管道参数是难于得到符合实际的检测结果的，根据埋设条件选择评价参数是必然的选择。1.3.5、方法的特点：1

23、) 对埋地金属电缆管道的精确定位。2) 对埋地金属管道防腐层破损点的精确定位，评估防腐层完好状况。3) 对阴极保护系统有效性的评估。4) 测定电流方向的功能，检测管道的不正常金属搭接。5) 多频率发射检测信号，非接触式测量，无须开挖。6) 具有轻便、坚固、耐用、一人可独立操作。变间距的测量方法减少检测的工作量；7) 两种检测方法配合，测定漏点精确高效，抗干扰性能强.特别适用于管网比较复杂的情况。8) 利用专用软件GDFFW xp通过对管道防腐层绝缘电阻Rg的计算来评估管道外防腐层等级。二、电磁法检测设备2.1、系统配置MF系列产品主要有以下几种型号：MF-4 埋地管道防腐层检测系统组成：RD4

24、000PXL、防腐软件、外接电源。用途：高性能管线定位仪，用于管线定位，管道外防腐故障检测，深度测量，管线信号电流强度(CM)功能，有源/无源方式下均可探测管线。MF-5 埋地管道防腐层检测系统组成：RD4000PDL、A型架、防腐软件、外接电源。用途：高性能管线定位仪，用于管线定位，管道外防腐故障检测，深度测量，管线信号电流强度(CM)及电流方向(CD)功能，可以带故障定位(FF)功能，有源/无源方式下均可探测管线。MF-6 埋地管道防腐层检测系统组成：RD-PCM(FF)、A型架、防腐软件、外接电源。用途：高性能的管线定位仪，管道外防腐层破损点的精确定位，管道的防腐层完好状况的评估，检测阴

25、极保护系统的有效性，CD功能用于判定管道与金属物的搭接，超低频近直流超大功率的发射机，能够使管线检测的距离更远。2.2、 MF系列仪器的应用范围2.2.1、基本用途管线/电缆的定位探测，可以普查、跟踪识别各类地下电缆、精确测量管道的位置及埋深；不用开挖即可完善各类地下管网图；可以在各类开掘工作前做普查探测，以确保施工安全有效。管线定位功能还为 MF系列仪器的更深层应用（如：管道防腐状况检测及评估、电缆故障探测、水管泄漏探测）提供必要的前提。应用其他检测方法（如：DCVG、SCM）时，要使用管线定位功能测量管线的路由。用于埋地电缆的定位及追踪探测，某些型号可用信号夹钳进行信号供入，可完成电缆的不

26、断电检测。2.2.2、管道防腐层漏点检测及完好状况评估可以发现并精确测定防腐层的破损位置，查出管道与其他管道或金属构件的不正常搭接，对于无破损的管段可以测定管道中电流衰减系数，并进一步推算防腐层的绝缘电阻Rg，参照石油天然气总公司的SY/T5918-2004埋地钢质管道外防腐层修复技术规范技术标准即可评定防腐层的质量等级。对于有阴极保护站的长输管线，可以利用RD-PCM测定管道的防腐状况，而且测量的一次性距离可达30Km。通过测定被保护管道上的电流分布区线，检测过程是应用天津嘉信公司的交变电流梯度法，并在管道防腐数据处理软件GDFFW xp的支持下完成资料的整理与解释工作，来评定管线的阴极保护

27、的有效性。此外，可以使用 A型架现场测定防腐层破损点的位置，这是应用仪器的 FF功能，习惯上称之为“地面电场法”或“交流电位梯度法（ACVG）”。这种方法可与“交变电流梯度法”互相验证，互相补充可以快速、高效完成管线外防腐层的评价。2.3、 应用原理2.3.1、 基本原理以上的仪器均由发射机和接收机两部分组成：发射机向管道或电缆供入某一频率的信号电流，当检测信号电流沿管道向远处延伸时，它在管线周围产生有规律的电磁场，这样当工作人员手持接收机在管道上方时，便可以探测到这个电磁场，根据显示可以测定管线的位置、深度，测定管道中的信号电流强度及该电流的方向。如果管道(或电缆)外皮绝缘层有破损，给管道施

28、加的电流信号泄漏于周围土壤中，并且在地面上产生散发性的电场分布，这时用 A型架，将探针插入地面便能测量到这种电场，并能追踪到破损点的位置，这就是地面电场法的原理。2.3.2 、频率选择发射机及接收机有几组互相对应的频率可供选择，MF系列仪器的频率配置如下：RD4000PXL/PDL发射机CDLF83365/FF接收机CDLF83365Pfa/频率(Hz)640&32064081923276865536501008192&4096 RD-PCM发射机ELFELF LF 接收机ELFELFLF 频率(Hz)4&1284&8&1284&8&640表中 P方式是测定50Hz市电的信号，它不需要发射机发

29、送信号；PDL接收机的f1是专门选定的 100Hz信号，用以测定阴极保护站发出的整流后的电流谐波，并能测定其电流大小，又称之为 CPS功能。发射机发射的 FF 频率是配合 A型架来测量地下漏电点的位置的，即是管道故障查找（FF）功能。CD 频率选择可供管道定位，测量电流强度，及测量电流方向使用。也可供A型架测定地下漏电点位置使用。PCM发射机可发射三种频率的组合：ELF、LF 、ELF 分别是4 & 128(Hz)、4 & 8 & 128(Hz)和4 & 8 & 640(Hz)，是一个近直流交变的叠加电流信号，可供接收机测量4 Hz和128Hz，还有4 Hz和640Hz两组频率的电流读数值。8

30、Hz信号是用于辅助测定电流方向的频率。不同制式的仪器是将128 Hz的信号替换成98 Hz；640 Hz的信号替换成512 Hz。使用仪器时，在频率选择上应注意：1) 对导电良好的管道/电缆尽可能采用低的频率，以利于信号电流的远距离传输。2) 对不良导电的管线要采用较高的频率，信号容易感应到管线上。3) 要注意管线上是否有相应检测频率的干扰。其方法是关掉发射机,把接收机置于管线上方时，检查接收机上的读数。4) 发射机接收机频率要互相对应，与测量的要求相对应。2.3.3、 发射机供入点及接地电极位置的选定使用发射机为管道供入信号的原则是尽量使待测的管线上有较强的信号电流，使相邻的伴行管线上尽量没

31、有信号，或使其它管线上的信号最小。为此应该注意：1) 当待测管道有多个供入点可供选择时，要尽量选择管道分布最稀疏、防腐状况较好的位置作为供入点。2) 发射的信号强度以够用为原则，并非愈大愈好。较大信号强度会缩短电源的工作时间。3) 地极尽量不要连接在相邻管道或其他金属构件上，以免信号传入测量区产生干扰。2.3.4、 接收机的峰、零接收方式MF系列仪器的接收机具有峰(Peak)、零(Null)两种接收信号方式：1) 峰值方式是用双水平线圈接收水平电磁场的强度，在管道正上方的磁场强度最大，两侧对称且渐小，峰值方式测量具有较好的抗干扰能力，但测量时须使接收机的机身平面与管道方向垂直，反之当平面与管道

32、方向平行时，测得的强度最小。这个特性往往用来判定管道的走向。2) 零值测量方式是用垂直线圈测量电磁场的垂直分量，它在管线上方有一零值(或极小值)，两侧各有一个高峰。3) 不论峰值或零值定位，都应在直线管道的地段(即测点前后三倍埋深距离内应是一段直管)，在管道拐点、三通、变深点不应该读数。4) 当峰/零方式位置重合，目标管线可视为简单管线，其他管线的干扰可以忽略。如果峰零位置偏差较大，则认为地下有其他管线存在。当峰零偏差超过20cm时，会严重影响直读测深或电流值测定精度。三、 电磁法仪器的一般操作方法3.1、管线定位管线定位是指在地面上测定埋地管道的水平位置及深度，一般用于修正竣工图、地下工程设

33、计或地下开掘前要准确了解地下管线位置。在进行管道防腐层检测，管道泄漏探测，电缆故障探测也需要事先或同时进行管线定位探测。3.2、感应法扫描（盲扫定位）当要调查某区域内地下管线分布情况，且地表又缺少必要的连接点时，则需要用感应扫描/盲扫方法进行检测。(PCM无此功能)这时，建议首先用接收机的动力电方式对整个区域进行初测，对地下的管线分布有个大概的了解之后，应用感应法给待测的管线施加信号，就可逐步探测出地下管线。感应搜索法需要二人操作，其中一人手持发射机沿管线的垂直方向慢慢移动，离开探测区域至少15步，第二人在此区域内与发射机平行移动接收机，来捕捉由发射机发射到管线上的信号。具体探测过程是：一名操

34、作者在探测区域的一端，手持接收机，令机身平面与地下管线可能的方向成直角，设置较高的接收机灵敏度。另一名操作者手持发射机，距接收机15步远的地方，使发射机的箭头方向指向接收机，与其平行移动。当发射机与接收机同处在一条管线上时，接收机就会在峰值测量时有信号显示，从而确定出管线的位置及走向。沿管线其他可能的路径重复进行搜索测量，在测量区域内标记出所有管线。每次探测到一条新管线并可以精确定位和标记。3.3、感应零点定位感应零点精确定位(又称压制法)的应用场合是：如果探测区域内管线分布很密集，采用感应法正常施加信号而又无法分辨管线时，利用这种方法可去掉其中的某一管线，从而加大平行管线的间距，提高对同沟敷

35、设管线的分辨能力。其工作原理是当把发射机放在压制管线的正上方,且使发射线圈的中心线与管线垂直，这样就可以使感应到这一管线上的信号最小，而仅使邻近管线上有很强的信号，从而能有选择地探测临近的管线。感应零点精确定位法的过程如下：1) 采用盲扫方法找到要检测的几根管线，如前面介绍。2) 将发射机直立在要压制的管线上方并使发射线圈与之成直角。3) 将接收机放在要压制的管线上方，然后慢慢左右移动发射机。4) 接收机检测到的信号应逐渐减少，一直到发射机放置要压制管线的正上方时，此时接收机响应值最小。5) 当该点确定以后，发射机即将信号感应到邻近的所有管线上，而先前发现并直接处于平躺的发射机正下方的管线除外

36、。6) 通过左右移动接收机，再行探定其它管线。7) 重复上述探测过程，使该管线稠密区所有管线得以确定。由于用感应方法给检测管道供入信号时，发射机附近的管线都带有信号，所以这方法不适用对专一管线的跟踪及识别，另外，当管线埋深超过3米时，很难向管线施加信号，同时在地面上分辨管线的能力大为降低，以致无法取得理想观测结果。3.4、管线的跟踪识别对某一特定的管道或电缆进行跟踪时，常用跟踪识别法对管线进行调查。采用该方法时应遵循如下原则：1) 先要尽可能收集该管线的有关资料。2) 采用直连法施加信号，合理选定供入点，尽量采用较低信号频率。3) 定工作频率后，检查该频率是否存在干扰，若干扰太强应该另选一频率

37、。4) 用峰值探测管线的位置和方向，用零值法进一步验证管线位置，当峰/零的定位基本重合时，说明跟踪管线附近没有其他管线干扰或干扰很小。当峰零位置不一致时(峰零值所定的管线位置间隔大于20cm)，表示跟踪管线存在干扰。此时的峰值/零值点均不能准确指示管线的位置。实际的管线在靠近峰值的一侧,且是在峰零值间距一半(靠近峰值一侧)的位置上。5) 在复杂现场追踪时，为了防止误判或错误跟踪，建议使用管中的电流强度(CM)以及电流方向(CD)测量法，以帮助识别目标管线。6) 在管线的拐点、支管（三通）接头等地段，信号磁场会出现一些畸变。对于有三通管线，首先确定主管线路径并做标记，再以一定间距读取信号电流值，

38、在出现电流衰减的管段，再探测支管出现的位置。方法是：旋转接收机90度，距离管线3米外进行搜索，即可找到支管上的信号，从而确定出支管的位置。而对管线进行三通检测时，最可靠的方法是将发射机信号加在支管上，信号电流由支管流到主管线上，然后由三通点流向主管线的两个方向传导。令接收机内水平线圈（即接收机的宽面）与主管线成直角，搜索该信号，主管线的三通分支点处将显现零值。7) 对于管道拐弯的实际检测的方法是：首先沿管线的路由向前追踪管线，当检测到管线拐点处，沿刚刚追踪管线的路由向前就检测不到管线，在管道信号消失处，做半径为5米的圆形搜索，可确定管线拐向何方位的路由，而对管线深度及电流的测量，应在离拐点5步

39、外才可得到精度高的数值。3.5、测定管线的埋深3.5.1、直读测深在管道位置准确定位后，将接收机置于地面上，机身垂直指向管道中心，且与管道的走向垂直。(这些要求可以通过轻微转动接收机，使面板上的显示读数达到最大值来达到)，保持仪器稳定按动测深键，当液晶显示DEP之后，即会显示深度数值。3.5.2、70法测深在峰值/零值定位不重合，并且大于20cm时，用峰值测定管线位置，峰值在管道上方电流信号强度的读数为A，如果读数较小，可调节增益，使面板上读数A处于90-100之间，在地面记下中心位置，将接收机垂直向一侧平移，读数逐渐变小，当读数下降到A的70%时（如A值为90，此时读数应为63)，在地面记下

40、该位置，向另一侧的地面记下该位置，两次确定位置的间距与埋深相同。3.5.3、45度法测深 完成对管线定位后，记下管线中心点位，将接收机向一侧倾斜45度，面板读数将变小，保持倾斜状态，并将仪器向外拉，读数将会逐渐增大，过极大点后读数又降低，信号极大点与中心点的距离，即是该处管道的实际埋深。3.5.4、测深时应注意事项上述测深方法只能在一定条件下进行，即：1) 该管段(前后三倍埋深范围内)是一直管，管段上检测读数是平稳的。2) 没有其他地下管线或地面金属物件干扰(用峰零值读数方法检验，其差别小于15cm)。3) 接收机位置正确(在峰值状态下，信号读数是最大值)。4) 使用PDL/PXL接收机时，注

41、意检测方式处在管线(Line)而不是探头 (Sonde)方式。若不注意上述条件，测深的结果可能会有很大的误差甚至错误。3.5.5、直读测深的深度校正正确的直读测深还需要将测深结果乘以一个校正系数k。确定校正系数的方法是：已知埋深的管线上，直读测深，通过深度读数除以实际埋深即可计算出k值。或者通过 70 方法或 45度法与直读测深方法对比计算出k值。k 值根据土壤湿度取值一般在0.8-0.9之间，土壤湿度越大，校正系数k的取值越小。此外，检测信号的频率也影响k的取值，一般检测频率越高，k的取值往往越小。3.6、管道检测电流的测量3.6.1、电流强度测量(CM)功能 MF系列仪器能从地面测量地下管

42、道中的信号电流强度，它有助于在复杂环境下识别追踪的管线，利用CM功能就可以测出管线实际信号电流的强度，理论上它不受埋深影响。在管道防腐检测中，管道信号电流检测更是一种重要测量，但必须是在正确对管线定位的基础上进行，否则是很难正确测出信号电流强度。3.6.2、电流测量的工作方法电流测量的检测方法，与直读测深方法大致相同,只须按电流键，这时将显示管中检测信号的等效电流。为了要读取可靠的电流读数，同样需要注意上面测深中注意的事项，同时尽量在相同埋深的管段上进行，测出的数值会更有可比性。四、腐蚀检测工程的实施4.1、 管道防腐检测的内、外业工作方法4.1.1、准备工作1) 进入现场前要收集研究待测管道

43、的竣工图，初步拟定信号供入位置及测量段的安排，以利于现场检测及其后的资料整理。2) 备相应的数据记录本，或嘉信公司的掌上数据记录设备，现场除必须逐点记录距离X读数及受测管线电流读数外，应经常记录峰零值，埋深，拐弯位置及管道设施(闸井，支管，闸井分水器等等)。如果用双频观测，应同时留有记录两个频率电流的位置。3) 准备好发射机用的蓄电池以及接收机用的干电池及其它必备器材。4.1.2、发射机的布置1) 防腐检测一般只能用直连法供入检测信号。2) 信号供入点应当选择在管道简单、附近管道无接地点的位置上。3) 接地极一般打在垂直管道方向 30-50米以外的地方，地极不能接在其他管道或金属构架之上，但适

44、于放入水沟或池塘之中。4) 检查接地回路电阻，回路电阻应在数十欧姆至数百欧姆之间。如果地极接地不好,可浇水以降低接地电阻。5) 试选发射频率，测量管道上所选频率的干扰程度，方法是先关上发射机，将接收机调至所选的频率上，将增益调至最大(RD400为100，RD4000为120)，检查读数大小。如果干扰太大，则要改变所选信号频率。6) 选定发射信号频率后，用接收机在地线上及两侧管道上观测并记录供入电流的4.1.3、定点、量距、读取数据可以用等距或不等距的方式进行测量，当测量点所处地面有干扰物体或地下管道处于支管、拐弯、变深点时，应越过这些点进行测量。当用多个频率检测时，使不同频率都在同一位置上读数

45、。开始检测时要记录有关的管道信息数据，包括：管道名称、管道类型、防腐层类别、管径、管体壁厚、信号供入点、测量方向、测量日期、所用频率、初始电流值等。不熟练的操作人员，建议采用往返两次读数，这样即可降低读数误差以提高读数精度。如果工作中发现有异常的电流衰减，应该在两点间加密点距观测，同时在电流变化较大的一段，查明是否存在垂直方向支管或有不正常的金属搭接。（方法是将接收机转90度方向，离管道3m左右，平行管道方向移动进行探测）力求在现场将发现的异常（即较大电流梯度的地段）查明是支管、闸井或其它管道设施，并作好记录。4.1.4、埋地钢质管道防腐评价软件：GDFFW xp内业整理大部分工作是在GDFF

46、W软件协助下完成的，因此必须先对该软件有所熟悉。软件的应用平台是中文WIN 9x以上的中文操作系统，该软件对电脑的要求较低，只要能够平稳运行Windows软件的电脑一般都能良好地支持GDFFW软件的运行。有关防腐软件的使用方法，请参考GDFFW xp的软件使用说明书，或使用软件的联机帮助系统，GDFFW xp软件提供实时帮助，使用方法完全遵守微软公司的应用规范。4.2、A型架的使用雷迪公司为PDL、PCM提供了附件A型架，用来进行埋地管道外防腐层以及电缆外皮破损点的精确定位。A型架需与接收机配合使用完成检测过程：需将A型架的两个探针与大地良好接触。使用其电流方向(CD)功能，接收机面板上的箭头

47、可直观指示出漏点的方向这使得故障定位检测变得很容易。接收机面板上还显示A 型架的两个探针之间电位差的毫安分贝值(dB)，该数值用来比较不同外防腐层故障检测电流泄露的差异，以确定破损的严重程度。这些检测数值可以存储在PCM的第二个存储功能内，用户能够调出、下载到PC机上。4.2.1、操作步骤基于用户已经对管线进行了电流梯度法测量，并依照检测结果选出要进一步检测的管段，再使用A型架进行漏点的精确定位。应用PCM时的操作过程：连接发射机，打开电源开关，使用带电流方向的ELF或LF信号方式（4和8Hz）频率方式。无论是否安装磁靴，PCM接收机都可以进行故障点定位。将A型架连线的3针插头插入A型架的接口

48、，将多针连接器插入接收机的附件插座内。PCM接收机开机后，开始自检并发出提示音，液晶显示面板将标志置在附件插座位置。液晶显示面板还将显示“FF”。使用峰零值转换(Peak/null)键可以在管线定位和故障定位两个操作方式之间进行转换。将A型架以与管线平行的方向插入管线上方的土壤，标有绿色的探针背离发射机，标有红色的探针朝向发射机的位置。将A型架的探针插入土壤后进行读数。PCM接收机将自动调节信号水平，计算电流方向以及毫安分贝(dBmA简记为dB)读数。注意：在计算过程中，面板上的增益值将闪动。整个过程不需要用户进行任何调节操作。PCM接收机面板上显示的方向箭头是发射机电流的方向。方便起见，此时

49、箭头指示的就是漏点的方向。没有箭头显示或箭头前后摆动，则表示附近没有漏点存在，或土壤中流动的电流太小，不足以给出信号电流（CD）的方向，但也有可能是A型架处在防腐层破损点的正上方。此时，接收机的面板上还显示有信号电流的毫安分贝(dB)值。若读数在30dB以下，附近的防腐层一般没有破损存在。用户可以使用数据记录功能，记录最多199个A型架的检测结果。另准备记录本记下每个检测点的距离间隔、和对应的存储数据号。记录数据的方法是保持检测状态（探针与土壤保持良好接触），按下“shift”键后，在不放开的同时，再按深度(depth)键。沿管线方向移动A型架，重新将探针插入土壤。如果以前的位置给出的方向箭头

50、是向前的，而新位置箭头方向是向后的，则此时操作者已经跨过了故障点。在故障点附近的上方接收机的面板显示数值一般在40-60dB范围内，漏点很大时可能大于70 dB。以1米的间隔沿管线的走向进行检测，观察仪器面板上的dB读数，数值上升、短暂下降、又上升，之后数值会渐渐下降；当箭头改变方向的位置，就是故障点位置的附近。重新以更小的间隔进行前后检测，直到找到电流方向的变化点、毫安分贝(dB)读数最低的位置。此时可以肯定故障点就在A型架的中点位置。将A型架转90度，也就是检测方向与管线的方向垂直，重复以上步骤，检测出的故障点在A型架的正中央。用木桩或油漆记下故障点的位置。记下A型架处在与管线垂直方向时的

51、毫安分贝(dB)读数值，用于比较管线上漏点的严重程度，决定管线的维护次序。方法是：将A型架的一极放在管线的正上方，另一极远离管线，从距故障点1米处开始，以25厘米或更小的间隔检测，记下此过程的最大读数，或用按下“shift”键后，在不放开的同时，再按深度(depth)键的方法，记录检测结果。注意此时面板左上角显示的数据记录号是否正确。对每个要检测的管段进行以上步骤，直到完成全部检测工作，标识出管线上的全部故障点。当完成全部检测工作后，可以将存储的检测数据下载，但此时一定要将磁靴从接收机上取下，之后下载的数据是故障检测数据而不是电流梯度法的检测数据了。数据下载的方法与下载4Hz电流梯度法数据的方

52、法类似，使用的程序也是“upload utility”, 结果的数据文件名是FFDATA.TXT。在进行故障点检测的任何时候，可以将检测功能转换进行电流梯度法的检测。方法是：从接收机的附件接口上拔下A型架的连线，或使用峰零值转换(Peak/null/accessory)键进行转换。使用RD4000PDL 进行漏点定位的方法与PCM类似，RD4000接收机不具备数据存储功能。4.2.2、注意事项当管线处在市区或水泥/沥青路面下时，将A型架的探针插入大地会遇到困难，解决方法一是在偏离管线上方有土壤的位置进行检测；二是在路面上浇点水，使得探针能够采集到地面的电压信号。当检测管线上方的土壤较为干燥时，

53、适当地浇一点水会提高检测的精度和检测的效果。A型架的使用应在电流梯度法的检测基础上进行，这样会提高检测的工作效率。当A型架的检测效果不理想甚至检测不出漏点时，应检查发射机是否发射的是带有方向的频率信号，这一点经常会被遗忘。4.3、关于RD-PCM 的补充说明英国雷迪的PCM是一种管道防腐检测专用的外业仪器，它与管道防腐软件GDFFW xp组合构成最为普及的防腐层检测系统，这种系统对评价有外加电流保护的长输管道更具有特别的优点。为当前最为广范应用的防腐层检测仪器。4.3.1、技术特点RD-PCM具有150W大功率发射机，及超低频的信号电流测量，对于外防腐层好的管线，仪器能一次测量30Km的目标管

54、线。4Hz信号电流可以模拟出直流保护电流的衰减规律，而不必考虑分布管道电容及电感的影响。这样从Y值解决Rg就特别方便与可靠。仪器特别适合发现长输管线与其他管道的不正常搭接，或管线个别地段的防腐层破损，个别地段的防腐层老化退化。用它测量长输管线电保护系统可以测出个别管段过保护（引起防腐层起泡剥离），也可测出个别管段保护不足（引起管道腐蚀）。4.3.2、PCM与MF5的比较PCM基本保持了MF5（RD4000PDL）的各种功能，但采用更低的频率。发射机采用三种方式发设叠加电流。1） ELF : 4Hz 128Hz 其中：128Hz供定位用2） ELF : 4Hz 8Hz 128Hz 其中：8Hz供

55、测定信号方向用3） LF : 4Hz 8Hz 640Hz 其中：640Hz供定位定向用发射机可采用三种电源：220V 50HZ 市电220V 50Hz 整流器，15-30V电源20-50V 直流电源发射机采用恒流输出：分六档：100mA 300mA 600mA 1A 2A 3A（注：接收机的液晶显示板上电流数值是4Hz信号强度，其他频率按不同的信号模式与4Hz电流强度有一定比例倍数的关系。)PCM发射机由于采用更低的信号频率，不具有感应发射信号的方式，只能用直连的方式发射检测信号。PCM接收机，保持了与其他型号相同的外观样式及轻便性，下加带座的磁力仪探头(磁靴)，专门为4Hz检测以及存储检测数

56、据之用。接收机还有CPS及8KHz的接收功能， CPS 功能是直接检测外加电流阴极保护电流上带有的100Hz的交流信号，该信号是阴保站内的整流器发出的；8KHz检测频率是为使PCM接收机与其它雷迪定位仪的兼容性而设置的。当发射机供带方向频率电流时，接收机能同时自动读出电流强度和电流方向。4.4、交变电流梯度法的检测应用交变电流梯度法应用较为简便。检测时将发射机发射的检测信号供入管道，在地面上沿管道路由记录管道中各个测点的电流值；观测数据经过软件处理即得出检测结果。图形结果可直接显示破损点位置，也可定性地判断各段防腐层的老化状况。若要定量地测量防腐层的状况，则可用不同频率的信号电流进行类似测量，

57、将测量数据通过GDFFW xp 软件，便可算出各段防腐层的绝缘电阻值Rg，对异常管段计算检测信号的衰减率及异常显度，用以判别故障的类别及严重程度。参照相应标准即可判定防腐层的质量级别，检测的原始数据及分析结果可以作为防腐数据库的原始资料。4.4.1、检测中的注意事项根据电流梯度法的检测原理、测试设备的性能特点、经过大量的现场检测、验证、参数修正，不断提高仪器的应用经验。在使用中要注意以下问题：1）测点布置与图示问题在进行测点布置时，要根据检测的任务要求决定检测间距，并基于大比例尺的地形/管线图，确定出信号供入点的大致方位。施工过程中的实际检测点一般要根据现场的检测条件适当调整。为便于检测数据进

58、入埋地管线腐蚀与防护信息系统（CPGIS）进行数据库管理，所测管道需按顺序统一编号，利用被检测管道的检修井、设施井、管道的出露点（或阀门井、泄水井、放气阀等）或测试桩作为检测工作的起点和终点，自起点以距离为单位按自然顺序编出测桩号码，且在地面钉牢，以标定出测桩的位置。用测绳测量检测间距时，闭合差应不大于管线长度的5。检测信号通过信号线与被测管体直接连接或与测试桩的引线连接。为保证测试结果的稳定性和可靠性，接地电极采用不锈钢接地钢钎，电极表面和接管贴片表面保持光滑洁净，以减小接触电阻。通过地线和接地钢钎构成检测电流回路，接地钢钎应与土壤接触良好，为减轻信号干扰，地线布置在垂直于被测管道的方向。2

59、）检测参数的确定当现场检测选用PCM时，发射机使用24或48伏蓄电池作为动力电源，其输出功率为150W，信号传播距离远，提高了检测的信噪比，保证了检测精度。经验证实，采用超低频信号的128Hz工作频率较为理想。电流的大小必须保证在测试区间内管道有足够的剩余电流强度（末端10mA），才能较好地进行管道外防腐层的整体性能评价。初始输出电流可选1A左右，此时建议采用48伏直流电源给发射机供电，24伏蓄电池可能会出现供电不足的情况，检测时间过短。根据检测区内的管线敷设密度，经现场对比分析，可在30-50米的范围内选择检测间距。一般为30m较为恰当。该间距即可保证外防腐层的检测精度，又可降低检测的工作量

60、。3）检测信号电流大小的调整检测人员在沿管道进行电流梯度检测时，接收机的分贝电流读数要求大于20dB，但不超过80dB, 信号读数（通过调整增益）在3070之间，检测精度良好；使用PCM检测时当信号良好，电流读数大于1000mA时接收机自动改为以安培（A）为单位。当读数过小时增大激励电流，必要时移动发射机位置；对管道进行直读测深时，深度值可读至厘米精度。4）检测结果的重复性为保证检测结果的数据精度，在每个测点上可进行重复观测，两次观测相对误差不超过5时取其之一或者两次观测值的平均数作为该点的观测结果；在干扰较大或者读数不稳的测点上多次观测，取其偏差最小的23个读数的平均值作为该点的观测结果。5

61、）防腐层漏点的初步判定现场检测过程中，操作者可以通过检测两个检测点之间的电流变化，初步确定出防腐层漏点的大致位置。确定漏点的准则不应简单地通过检测信号的衰减值来判定，而是可以通过计算信号衰减的百分比，一般衰减百分比在20%以上就应判定为该段信号异常衰减。例如，30米间距的两个检测点信号衰减了100mA, 并不能确定是否是防腐层存在缺陷，若检测的初始点信号值为1000mA,衰减率为10%，若初始点信号为300mA, 则衰减率高达33%了，若没有支管等管道设施，该段内就存在严重破损或管道的金属搭接。通过加密检测或A型架可以精确将管道的缺陷定位。6）防腐层缺陷的判定和定位防护层质量分为防护层局部缺陷

62、和整体老化两种类型。在普查检测阶段，防腐层缺陷的确定应采用50米间距的dB值的递减率，根据dB值递减率，按下表判定其防腐层缺陷类型。利用dB值递减率初步判定防腐层局部缺陷类型dB值递减率(dB/km)防腐层局部缺陷类型说 明 30正 常基本完好。防腐层无明显的缺陷60-110局部防腐层破损防腐层有局部缺陷300-500严重破损或搭接存在交叉管线在初步判定为防腐层局部缺陷的区段，通过加密测试间距，重测该管段，并计算各区段的dB值递减率。如果至少有一段，其dB值递减率大于2倍的区间dB值递减率，则确定该点为防腐层局部缺陷位置段。否则，该区段为防腐层整体失效，失效程度参照SY/T5918-2004标

63、准中防腐层整体质量评价方法确定。7）适用范围及评价参数的确定根据埋设的土壤类型，将土壤的含水量分为五级：特干、干、中、湿、特湿，GDFFW软件会自动进行防腐层绝缘电阻率计算参数设定，分布电容一般在0.03- 0.003之间取值；从而提高了计算Rg的速度及精度。五、交变电流梯度法检测结果的解释在应用电流梯度法进行埋地管线外防腐层检测时，由于受管道规格、敷设年代、土壤环境等变化因素的影响，没有任何两条管线能够得到完全相同的检测结果。在仪器的使用过程中，结合现场的实际情况，理解方法原理、有效地使用仪器，对检测结果做出科学、合理的解释，对于发挥仪器的作用是至关重要的。嘉信公司自1997年推广英国雷迪公司PCM以来，配合用户进行了大量的现场检测，公司的技术人员也作过一系列的试验，从中积累了一些实地经验。这些经验可为刚开