劉旭文

（中央制塑（天津）有限公司，天津 300392）

0 引言

隨著油田開發(fā)時間的延長，埋地金屬管道腐蝕狀況日趨嚴(yán)重，穿孔泄漏事故屢有發(fā)生，給油田日常生產(chǎn)帶來嚴(yán)重的影響。而輸油管道一般都會途經(jīng)復(fù)雜的地貌，穿越河流、大壩等，穿越河流輸油管道在長距離輸油管道工程中占有相當(dāng)比例[1]，處于環(huán)境敏感區(qū)埋地管道的安全監(jiān)測成為了當(dāng)務(wù)之急。

現(xiàn)有的埋地金屬管道腐蝕檢測手段，如電位梯度法、變頻選頻法、多頻管中電流法等[2,3]，其檢測對象主要是針對金屬管體外防腐層破損情況，而且只適應(yīng)于常規(guī)的埋深較淺的管道，不能對穿跨越河流的管道進(jìn)行檢測。對于管體本身腐蝕狀況的檢測，常規(guī)做法是將管道挖開后去除防腐保溫層，用金屬測厚儀測量管道剩余壁厚。開挖檢測屬抽樣檢測方法，對管道運行有一定的破壞性，檢測數(shù)據(jù)的代表性、評價結(jié)論的可靠性受開挖點數(shù)及其分布范圍的影響。同時，開挖檢測的成本和對環(huán)境造成的破壞往往也是難以接受的。還可以用管道內(nèi)壁智能檢測器來測量管道剩余壁厚，但必須停產(chǎn)后將管道內(nèi)壁清理干凈（除垢）等，需要的費用比較高，且測量的長度有限。

傳統(tǒng)的單一的方法已經(jīng)不能滿足環(huán)境敏感區(qū)埋地管道的全面檢測評價，鑒于此，綜合考慮了各種檢測方法的優(yōu)缺點，將不開挖檢測外防腐層破損和不開挖測管體壁厚結(jié)合起來，在管道不開挖、地面環(huán)境較復(fù)雜、不破壞防腐層、在線運行的情況下，對管道外防腐層破損程度及管體腐蝕壁厚進(jìn)行全面檢測，可有效提高管道隱患檢測定位的精準(zhǔn)性與針對性，為管道維護(hù)及更換提供科學(xué)依據(jù)。

本文通過綜合的檢測方法，在某油田儲運銷售公司的埋地管道檢測中進(jìn)行了應(yīng)用，對某段15公里的埋地管道進(jìn)行了全面的檢測評價。

1 檢測方法及原理

根據(jù)對埋地管道的各種檢測方法比對分析,以及試驗結(jié)果分析，結(jié)合工程實際檢測以及埋地管道安全運行管理的需要，本文提出了針對腐蝕防護(hù)系統(tǒng)的重點檢測要素為：管道位置與走向、外覆蓋層總體狀況、破損點大小和嚴(yán)重程度、陰保效果、管體本身的腐蝕狀況、管道土壤環(huán)境等關(guān)鍵項目，從而形成了埋地管道不開挖檢測組合技術(shù)，將人體電容法、管中電流法、瞬變電磁法三種埋地管道檢測方法取長補短，從而實現(xiàn)了對環(huán)境敏感區(qū)埋地管道的不開挖全面檢測評價。

1.1 人體電容法

通過向管道施加電流后在管道周圍形成磁場，通過接收磁場信號來確定管道的位置、走向（即通過建立發(fā)射機-目標(biāo)管線-大地-發(fā)射機電流回路，輸出交變電流信號，產(chǎn)生單線-大地回路的地下管線檢測電磁場，接收機接收該磁場信號從而確定管道的位置、走向、深度）而防腐層如果有破損，破損點正上方為中心呈現(xiàn)平面圓形分布，其周圍電位分布呈等距離等電位。利用人體電容即可檢出防腐層破損點位置并判斷防腐層破損點大小。其最大的特點是可以在深埋、穿跨越河流、硬化路面及凍土等復(fù)雜條件下進(jìn)行檢測，并且抗干擾能力強，檢測深度可達(dá)30m。

1.2 多頻管中電流法

多頻管中電流法是通過發(fā)射機在管道和大地之間施加低頻的正弦電壓，給待檢測的管道發(fā)射檢測信號電流，在地面上沿路由檢測管道電流產(chǎn)生的交變電磁場強度及變化規(guī)律。采用這種方法不但可找管定位，還在很大程度上排除了大地的電性和雜散電流的干擾，具有很好的實用性。

1.3 瞬變電磁法（TEM）

腐蝕會引起埋地金屬管道電導(dǎo)率和磁導(dǎo)率的變化，通過在管道正上方發(fā)射與接收瞬變電磁信號，并利用專門的解析軟件。從接收到的反射瞬變電磁信號中解析埋地管道腐蝕后的金屬腐蝕損失情況，確定管道腐蝕部位并對腐蝕程度進(jìn)行評估。

全覆蓋瞬變電磁檢測方法采用連續(xù)移動式瞬變電磁響應(yīng)信號的采集分析技術(shù)方法[4]，覆蓋整個被檢管段，可檢測金屬腐蝕以及制管、機械、焊接、應(yīng)力變形等全方位管體缺陷的問題，滿足實際情況的需要。其最大的優(yōu)勢在于可以不開挖檢測埋地管道管體腐蝕程度和壁厚，但其必須在已經(jīng)明確管道位置的前提下進(jìn)行檢測評價。

通過以上三種方法綜合使用，可以對埋地管道外防腐層和管體本身的腐蝕做到全面檢測評價，其優(yōu)點主要表現(xiàn)在：

（1）該套檢測技術(shù)可在深埋、穿跨越河流、硬化路面、凍土、等復(fù)雜地面環(huán)境下對埋地管道防腐層、管體腐蝕進(jìn)行全面的檢測評價；

（2）與常規(guī)埋地管道檢測方法相比，不僅能定位防腐層破損位置，還能不開挖在地面檢測管體本身腐蝕程度，這是通常檢測方法做不到的，而且檢測成本較低；

（3）可以對埋地管道外防腐層老化程度、管體本身腐蝕程度進(jìn)行全面的評價?？筛鶕?jù)其檢測評價的嚴(yán)重程度級別來決策下一個檢測周期，尤其對于不易開挖的區(qū)域（如石方區(qū)、瀝青路面、凍結(jié)地面、鋼筋混凝土地面），如果是輕微的腐蝕，可以暫時不開挖，間隔一定周期再檢測其腐蝕趨勢，待其達(dá)到非常必要修復(fù)處理時再進(jìn)行開挖。如此可減少管道開挖維修更換的盲目性，節(jié)約生產(chǎn)成本。

2 檢測技術(shù)應(yīng)用

通過對某油田一段15公里的埋地管道進(jìn)行了全面的檢測評價。此管道途經(jīng)水田、溝渠及穿越大壩等，屬典型的環(huán)境敏感區(qū)埋地輸油管道，所檢測管道基礎(chǔ)參數(shù)如表1所示。

表1 所檢測埋地管道的基礎(chǔ)參數(shù)

2.1 檢測步驟

（1）首先采用地下金屬管道檢漏儀（如圖1所示）對埋地管道進(jìn)行全程定位、測深，加密查找防腐層破損點，尤其對深埋、穿跨越河流、硬化路面、凍土等復(fù)雜地面環(huán)境下的埋地管道外防腐層進(jìn)行詳細(xì)檢測；

（2）然后采用交流電流衰減法PCM（如圖2所示）復(fù)核驗證其管道位置、埋深及破損點情況；

圖2 交流電流衰減法PCM

（3）最后采用瞬變電磁法TEM（如圖3所示）不開挖檢測管道本體腐蝕情況，并選擇重點位置加密檢測（即破損點兩側(cè)各5m的管段）管體腐蝕情況，從而確定腐蝕嚴(yán)重部位。

圖3 瞬變電磁法TEM

2.2 檢測結(jié)果

（1）管道走向及整體外防腐層狀況

此段輸油管道外防腐層整體狀況良好。外防腐層評價為優(yōu)和良的管線占90%，差的僅占6.5%。共發(fā)現(xiàn)24處防腐層破損點，其中有20個嚴(yán)重破損點、3個中等破損點及1個輕微破損點。管道走向及破損點分布圖（如圖4所示）；

（2）管線陰極保護(hù)情況

此輸油管道采用強制電流保護(hù)，整體保護(hù)狀況良好，但測試樁故障點嚴(yán)重。在本次檢測區(qū)域共有15個測試樁，其中有9個發(fā)現(xiàn)故障點。各測試樁保護(hù)電位示意圖（如圖5所示）；

圖5 測試樁保護(hù)電位示意圖

（3）管體壁厚檢測情況

此輸油管道管體整體減薄情況輕微。210個壁厚測點中88%減薄情況為輕度，只有26處評價等級為“中”。但其中有6處壁厚減薄超過7.5%，分別位于11675、11800、11950、11975、13600、13675m，位置較集中,平均壁厚最低處達(dá)到了6.35mm。另外全覆蓋壁厚檢測，13處數(shù)據(jù)異常部位中3處為封堵法蘭、7處為錨固墩、1處由其它管道交叉、2處由焊接異常引起。說明全覆蓋TEM除了可判斷防腐層破損處是否發(fā)生腐蝕外，還可作為判斷管道附件的輔助手段；

（4）開挖驗證情況

對檢測所發(fā)現(xiàn)的破損點進(jìn)行開挖驗證及修改處理，檢測結(jié)果符合率達(dá)到了100%。開挖后發(fā)現(xiàn)管道防腐層損壞較嚴(yán)重（管道外防腐層因腐蝕或管道搭接造成損壞，如圖6所示），并且通過本次檢測還發(fā)現(xiàn)了測試樁線與管道焊接位置處理不當(dāng)造成漏電故障，個別測試樁已經(jīng)從中斷掉（陰保測試樁線與管道焊接處理不當(dāng)，如圖7所示、測試樁被破壞，如圖8所示）。對于防腐層破損采用聚氨酯發(fā)泡劑及熱縮帶進(jìn)行修復(fù)處理，對于測試樁線故障，將測試樁線切斷，采用填充泡沫、后包上熱縮帶方法進(jìn)行修復(fù)處理。

圖6 管道外防腐層因腐蝕或管道搭接造成損壞

圖7 陰保測試樁線與管道焊接處理不當(dāng)

圖8 測試樁被破壞

通過對此輸油管道的全面檢測，共發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重外防腐層破損點20處，中等破損點3處，輕微破損點1處，發(fā)現(xiàn)陰極保護(hù)測試樁故障點9處（總共15處），發(fā)現(xiàn)管體壁厚減薄超過7.5%的部位6處。在檢測的同時對部分檢測點進(jìn)行了開挖驗證，管道外防腐層的檢測結(jié)果符合率達(dá)到了100%，TEM管體壁厚檢測結(jié)果與開挖后超聲波壁厚檢測結(jié)論一致。

3 結(jié)語

（1）該組合埋地管道檢測技術(shù)將人體電容法、管中電流法、瞬變電磁法三種埋地管道檢測方法取長補短，從而實現(xiàn)了對環(huán)境敏感區(qū)埋地管道的不開挖全面檢測評價；

（2）該組合埋地管道檢測技術(shù)可在深埋、穿跨越河流、硬化路面、凍土、等復(fù)雜地面環(huán)境下對埋地管道防腐層、管體腐蝕進(jìn)行全面的檢測評價；

（3）該組合埋地管道檢測技術(shù)，在油田一段輸油管道進(jìn)行應(yīng)用，通過對所檢測出的破損點進(jìn)行開挖，管道防腐層損壞較嚴(yán)重，對所發(fā)現(xiàn)的故障點進(jìn)行了及時修復(fù)處理，避免了泄漏事故的發(fā)生；管道外防腐層的檢測結(jié)果符合率達(dá)到了100%，TEM管體壁厚檢測結(jié)果與開挖后超聲波壁厚檢測結(jié)論一致，說明此組合技術(shù)能全面檢測埋地管道，而且提高了精確度，能實現(xiàn)對復(fù)雜環(huán)境下埋地管道的檢測。