防腐保温管道的检测方案与评价准则建议

“黄夹克”防腐保温层进水后,其绝缘电阻不一定降低,造成阴极保护“死角”,以至管体遭受腐蚀。采用综合参数异常评价方法不仅可以检测与评价防腐(保温)层的性能,还可以评估金属管体的腐蚀与疲劳损伤情况。文中提出的检测方案和评价准则经过了多个工程的实践检验。

防腐保温管道的检测方案与评价准则建议

李永年 李晓松 吕桂玉

（中国冶金地质勘查工程总局地球物理勘查院 071051 0312-5905325）

摘 要：“黄夹克”防腐保温层进水后，其绝缘电阻不一定降低，造成阴极保护“死角”，以

至管体遭受腐蚀。采用综合参数异常评价方法不仅可以检测与评价防腐（保温）层的性能，还可以评估金属管体的腐蚀与疲劳损伤情况。文中提出的检测方案和评价准则经过了多个工程的实践检验。

关键词：防腐 保温层 检测方案 评价准则

引言

输油管道的防腐保温层俗称“黄夹克”。一般情况下，此类防腐保温层的结构是：防腐（涂）层——保温泡沫——防水夹克。保温泡沫层大多具有吸水性，这与其质地和发泡程度有关。在积水洼地或土壤湿度大的地段，水分通过防水夹克上的破损点、质量不合格的补口以及其它缺陷处渗入保温泡沫层。在管道输温（一般约40℃-70℃）的作用下，水分以气态或液态的形式在保温泡沫层中扩散、运移，并在管道标高相对低的部位或者输温降低的地方聚集。这一过程经年不断，周而复始。由于进入保温泡沫层中的水分不能透过防水夹克逸出，最终会导致保温层普遍吸水，或潮润、或潮湿、或显著蓄水。进入保温层的水分溶解有氧和其他组分，作为电解液，在防腐（涂）层或其补口存在缺陷的部位与管体金属接触，如果管体表面有细微瑕疵或缺陷，就会产生电偶腐蚀，继而发生腐蚀产物积淀、腐蚀范围增大、腐蚀速率加快的复杂过程。

实践证明，管体发生腐蚀的位置与防腐保温层的防水夹克破损点（缺陷）位置并不一定重合。除非贴近管外壁的防腐（涂）层破损或失效，而且是在黄夹克的破损点或缺陷段，一般情况下，普遍吸水的防腐保温层仍然具有很高的绝缘电阻值。这种现象既屏障保护电流，使外加强电保护达不到保护效果，同时也使得附加牺牲阳极保护因不能确定管体腐蚀部位而无从布设。

众所周知，表征某种物质电磁特性的参量是电导率σ、磁导率μ和电容率ε。一般地说，管道防腐（保温）层的材料无磁性，因此，大多数情况下只须用面电阻（亦称防腐层绝缘电阻）和材料损耗角正切来描述其电学性质：

σ σtgδ=

ωε

式中：ρf和df是防腐（保温）层的绝缘电阻和厚度，σ、ε、δ分别是防腐（保温）材料的体电导率、电容率、损耗角，ω是测试角频率。

管道埋入地下并运行一个阶段后，无论是防腐（保温）层的材料电学性质还是管体金属的电学性质，都会由于各种原因而发生复杂的变化。地面检测的目的就是要探查这些变化，评估这些变化对管道安全运行的影响。因此，任何假定一些（或一个）参量不变而求得某个

ρf=

df

“黄夹克”防腐保温层进水后,其绝缘电阻不一定降低,造成阴极保护“死角”,以至管体遭受腐蚀。采用综合参数异常评价方法不仅可以检测与评价防腐(保温)层的性能,还可以评估金属管体的腐蚀与疲劳损伤情况。文中提出的检测方案和评价准则经过了多个工程的实践检验。

（或某些）参量的地面检测方法，都不可能对防腐（保温）层的性能和管体是否存在安全运行隐患做出完整客观的评价。 综合参数异常评价方法的机理 埋地管道地面检测问题的表述

检测对象的物理模型断面如图1。图中管道中心埋深为h；防腐（保温）层的外径为c，管体外径为b，防腐（保温）层的厚度为df=c b，管壁厚度为d，管体内径为a=b d；管材的电导率、磁导率分别为σG、μG；管内介质的电导率、磁导率、介电常数分别为σJ、μJ、εJ；防腐层的电导率、磁导率、介电常数分别为σF、μF、εF；管道

围土介质和空气介质的电导率、磁导率、介电常数分别为σe、μe、εe和σ0、μ0、ε0。

此外，检测信号为Ii=I0i e

γ(ωit) (x x0)

物理模型断面

μσεFJ

图1

，其中I0i是加载信号的振幅，γ(ωit)是信号角

频率为ωi时的传播常数，x x0是观测点与信号加载点之间的距离；

干扰信号为n=

∑I

j=1

s

0j

e

γ(ωjt) (x x0j)

，其中s是干扰信号的个数，I0j是某个干扰信号

的振幅，γ(ωjt)是该干扰信号的传播常数，ωj是其角频率，x x0j是观测点与该干扰信号进入（直连或耦合）管道点之间的距离。

对物理模型作适当的简化后，建立起观测信号与检测物理量（管体视电阻、防腐层绝缘电阻和视电容率）之间的关系。 管体视电阻

充满介质的管体视电阻Rm定义令管体的等效电阻率和等效磁导率分别为ρDX、μDX；为：

Rm=sqrt(μDX ρDX)

ρDX

b2 ρG ρJ

=2

bρJ a2(ρJ ρG)

1+κ

μDX=

1 κμG μJ(b2 a2)(μG+μJ)κ=()

μG+μJb2(μG+μJ) a2(μG μJ)

管体视电阻即为单位长度管体的轴向归一化等效电阻。管体视电阻异常与管道腐蚀以

“黄夹克”防腐保温层进水后,其绝缘电阻不一定降低,造成阴极保护“死角”,以至管体遭受腐蚀。采用综合参数异常评价方法不仅可以检测与评价防腐(保温)层的性能,还可以评估金属管体的腐蚀与疲劳损伤情况。文中提出的检测方案和评价准则经过了多个工程的实践检验。

及疲劳损伤现象之间存在密切的依存关系，根据视电阻异常可以分析管体腐蚀与疲劳损伤程度，探查管体腐蚀缺陷的部位。 防腐（保温）层的绝缘电阻与视电容率

防腐（保温）层绝缘电阻（Rf）是指单位长度防腐层的横向归一化面电阻；防腐（保温）层视电容率（Ef）是指管体与大地之间单位长度防腐（保温）介质的归一化等效电容。两者之间有如下关系：

[1]

Rf Ef=ω tgδf

式中ω是测试频率，tgδf是防腐（保温）层的视损耗角正切。

防腐（保温）层的绝缘电阻和视电容率都是检测计算值，它们与被检测管段的管体实

[2]

际电导率、磁导率以及围土电导率的大小密切相关。

综上所述，仅用防腐层绝缘电阻一个参量既不能完整地评价防腐（保温）层的性能，也不能查明管体腐蚀的部位。显然，需要采用更为适用的检测手段。 防腐（保温）管道检测方案建议

(1) 查明管道防腐（保温）层破损部位（或未防腐的补口） 使用PCM（或RD4000），全面普查待检测管道，对防腐（保温）层绝缘电阻明显下降地段以及视电容率显著增高地段重点查定。

(2) 分级评价防腐（保温）层性能

利用专用数据处理软件（FER-PCM 2.2或FER-RD4000 2.2）计算防腐（保温）层的绝缘电阻和视电容率，评价防腐（保温）层的总体质量状况。

(3) 测量阴极（或牺牲阳极）保护电位

采用近参比法，分别测量阴极保护运行期间和停止运行期间的管地电位。 (4) 测量干扰电流（电位），判断防腐层缺陷点（段）的极性倾向

宜使用SCM杂散电流测绘系统，采用动态（被动源或主动源）观测技术，对防腐（保温）层的破损点或缺陷点逐个进行极性倾向判别。

(5) 评估腐蚀管段的剩余管壁平均厚度

对于阳极倾向点集中分布的管段，或者用其他手段确定的腐蚀管段，在测试条件允许的情况下，使用GDP-16评估剩余管壁平均厚度，为制定维修（ …… 此处隐藏：2391字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……