摘　要：结合宜兴市埋地钢管防腐系统完整性检测的实际案例，介绍埋地燃气钢管防腐系统完整性检测的主要内容，列出每项检测内容的判别、评价指标，提出了防腐层破损点的修复原则。

关键词：完整性检测；  防腐；  腐蚀控制

Integrity Detection of City Gas Buried Steel Pipe Anti-corrsion System

Abstract：Combined with the actual case in Yixing City，the main contents of integrity detection of buried gas steel pipe anti-corrosion system are introdueed，the judgment and evaluation indexes of each detection content are listed，and the principle for repairing the damaged points on the anti-corrosion coating is proposed．

Keywords：integrity detection；anti．corrosion；corrosion Control

1　概述

宜兴市于1995—2002年建设城区埋地中低压燃气管道约75.5km，中压设计压力为0.2MPa，管材为钢管，管道公称直径为50～250mm，施以加强级环氧煤沥青防腐层，2006—2007年追加牺牲阳极阴极保护。

为了全面掌握管道的防腐系统状况，制定合理、科学的维护管理方案，2011年对城区埋地中低压燃气管道进行了防腐系统完整性检测。

2　防腐系统完整性检测的概念

埋地燃气钢管防腐系统的完整性检测^[1]是通过对埋地管道防腐层检测、阴极保护状况检测、土壤腐蚀性检测、杂散电流检测综合考虑，对外防腐层损伤程度和阴极保护水平全面评价，并按照不同评价指标确定相应管道等级，能有效评价埋地钢质管道外防腐层的质量状况，并对漏点进行准确的定位，为管道安全运行提供理论依据，同时科学指导管道的维修计划制订和安全运行管理。

3　检测工作的主要内容

3.1　防腐层检测

采用多频管中电流法(PCM)对埋地钢管防腐层进行全面检测^[2]，包括防腐层的平均绝缘电阻率、防腐层破损点位置和破损严重程度。PCM仪器主要包括发射机、接收机、A字架。其基本原理是：通过发射机施加多频信号电流在管道上，接收机检测信号电流在管道上的衰减率，计算出管道防腐层的平均绝缘电阻率，同时确定出电流信号衰减异常的管段。对于异常管段，使用接收机配合A字架来进一步确定。A字架通过多针连接线和接收机前侧附件插孔连接，将A字架的地针插入管道上方的土壤中，沿接收机箭头指示方向查找破损点。当A字架距离破损点足够近时，此时接收机显示的箭头为两个方向，同时显示电位梯度对数值(以mV为单位的电位梯度值取以10为底的对数值)最小；将A字架旋转90°复测，A字架的两个位置的交点就是防腐层破损点的位置。此时接收机显示电位梯度对数值反映破损的严重程度。防腐层检测方法依据GB／T 21246—2007《埋地钢质管道阴极保护参数测量方法》中5．12节所述方法测量。

3.2　阴极保护系统检测

采用标准管地电位检测法^[3]对管道阴极保护电位进行测量，全面掌握阴极保护系统的运行状况，对管道是否获得全面、合适的阴极保护进行测量。其基本原理是：采用万用电表测试接地Cu／CuSo。参比电极(以下简称CSE)与管道金属表面某一点之间的电位，通过电位一距离曲线了解电位分布情况，用以确定当前电位与以往电位的差别，可用来了解阴极保护系统的状况。其特点是能在阴极保护系统运行状态下，沿管道测量测试桩处及开挖点处的管地电位。管道阴极保护电位测量方法依据GB／T21246—2007《埋地钢质管道阴极保护参数测量方法》中5．3节所述方法。

3.3　土壤腐蚀性检测

采用ZC-8接地电阻测量仪对管道周围土壤进行腐蚀性调查。其基本原理是采用温特四电极法测试土壤的电阻率。ZC-8接地电阻测量仪主要由手摇发电机、相敏整流放大器、电位器、电流互感器、检流计、探针等构成。土壤腐蚀性检测方法依据GB／T 21246—2007《埋地钢质管道阴极保护参数测量方法》第11章所述方法测量。

3.4　杂散电流检测

管道上杂散电流检测主要为交流干扰检测和直流干扰检测。

①交流干扰检测

通过测量管道附近交流干扰电压来判断是否存在交流杂散电流干扰，对确认存在交流杂散电流干扰的管段进行交流电流密度检测，判断交流干扰对管道腐蚀性影响程度。交流干扰电压测量、交流电流密度检测采用SY／T 0032—2000《埋地钢质管道交流排流保护技术标准》附录A中所述方法测量。

②直流干扰检测

通过测量管地电位较自然电位正向偏移值来判定直流杂散电流干扰程度。当管地电位较自然电位正向偏移值难以测取时，可采用测量土壤电位梯度来判定直流杂散电流干扰程度。管地电位测量、土壤电位梯度测量采用SY／T 0017—2006《埋地钢质管道直流排流保护技术标准》附录A中所述方法测量。

4　检测结果分析与评价

4.1　防腐层检测

①管道外防腐层平均绝缘电阻率

通过管道测试桩施加多频信号电流在管道上，根据每段检测管道的长度不同，输入信号电流大小不同。现场每50m左右设1个检测点，测得电流值，把数据输入计算机，用PCM检测数据分析处理软件分析处理后，得到每段检测管道防腐层绝缘电阻率，计算得到整条管道防腐层平均绝缘电阻率为9000W·m²。衡量埋地管道防腐层质量好坏的重要参数为埋地管道防腐层绝缘电阻率，绝缘电阻率越高，则表明防腐层质量越好。按SY／T 5918—2004《埋地钢质管道防腐层修复技术规范》标准评价：绝缘电阻率在6000～10000W·m²范围时质量等级为良，则宜兴市城区埋地中低压燃气钢管防腐层总体平均质量等级属于“良”级别。

②管道防腐层破损点

本次共检测出防腐层破损点530处，平均破损点密度7处／km。

结合本次检测段的现场开挖验证状况，对PCM的电位梯度对数值检测数据进行分析，得到防腐层破损程度与电位梯度对数值初步判据：电位梯度对数值在40以下时，一般无破损点，防腐层破损程度等级为“轻”；电位梯度对数值为40～60时，存在破损点，防腐层破损程度等级为“中”；电位梯度对数值为60以上时，较为严重，防腐层破损程度等级为“严重”。从而得出，在检测的75.5km管道防腐层中：“严重”等级破损点48处，“中”等级破损点339处，“轻”等级破损点143处。

4.2　阴极保护系统检测

本工程埋地燃气钢管采用牺牲阳极阴极保护。根据CJJ 95—2013《城镇燃气埋地钢质管道腐蚀控制技术规程》中第4．4．2条规定：“正常情况下，施加阴极保护后，使用铜／饱和硫酸铜参比电极测得的管道极化电位应达到或负于-850mV。测量电位时，应考虑IR降的影响。”

测得530处防腐层破损点管道电位分布情况是：261处防腐层破损点极化电位为-950～-850mV，达到最小保护电位要求(-850mV)，破损点阴极保护电位达标统计见表1。

4.3　土壤腐蚀性检测

本次土壤腐蚀性检测，利用ZC-8接地电阻测量仪测试土壤的电阻率。管道周围土壤电阻率在20.0～75.2W·m范围。按照CJJ 95—2013《城镇燃气埋地钢质管道腐蚀控制技术规程》中土壤电阻率腐蚀性评价指标的划分(见表2)，埋地燃气钢管周围土壤腐蚀性在轻、中级别。

4.4　杂散电流干扰检测

①管道交流干扰检测

GB／T 50698—2011《埋地钢质管道交流干扰防护技术标准》中第3．0．5条规定：“当管道上的交流干扰电压不高于4V时，可不采取交流干扰防护措施；高于4V时，应采用交流电流密度进行评估。”高于4V时的交流干扰程度的判断指标参照GB／T 50698—2011《埋地钢质管道交流干扰防护技术标准》中3．0．6条(见表3)。

本次检测的管道交流干扰电压在8.2～343.0mV范围，远小于4V的标准，管道交流干扰较小，可不采取交流干扰防护措施。

②管道直流干扰检测

SY／T 0017—2006《埋地钢质管道直流排流保护技术标准》中第3．0．1条规定：“处于直流电气化铁路、阴极保护系统及其他直流干扰源附近的管道，应进行干扰源侧和管道侧两方面的调查测试。当管道任意点上的管地电位较自然电位偏移20mV或管道附近土壤电位梯度大于0.5mV／m时，确认为直流干扰。”第3．0．2条规定，管道直流干扰程度一般按管地电位较自然电位正向偏移值按表4所列指标判定；当管地电位较自然电位正向偏移值难以测取时，可采用土壤电位梯度按表5所列指标来判断杂散电流的强弱程度。

通过对各测试点处通电电位的连续监测，管道电位波动较小(偏移量小于20 mV)，整体较平稳，保护状况良好，无直流干扰。

5　宜兴市埋地燃气钢管防腐系统的修复

通过上述检测结果可以认为，管道周围的土壤腐蚀性不强，杂散电流干扰程度较轻。防腐系统的修复主要根据防腐层破损程度、破损点处阴极保护电位，并结合管道周围土壤腐蚀性来制定宜兴市燃气埋地钢管防腐系统修复原则。

SY／T 5918—2011《埋地钢质管道外防腐层修复技术规范》中第4．1条中规定：“经检测确认，埋地管道外防腐层发生龟裂、剥离、残缺破损，有明显的腐蚀和防腐层老化迹象，不能满足业主运行管理的安全质量要求时，应进行防腐层修复。”结合试验段开挖的情况，对于本次检测出的530处防腐层破损点，制定的修复原则根据防腐层破损点破损程度、破损点处保护电位是否达标分为3个等级：

①防腐层破损点等级为“严重”，且该处保护电位不达标(通电电位正于-850mV)的破损点，为“优先修复”级别。对“优先修复”的破损点进行修复后，在破损处(附近)增加牺牲阳极阴极保护。

②防腐层破损点等级为“严重”，但该处保护电位达标的破损点(通电电位负于-850mV)，以及防腐层破损点等级为“中”的破损点，为“计划修复”级别。对“计划修复”的破损点，按破损点阴极保护电位、破损严重程度、土壤腐蚀性进行排序，结合城市道路改造情况，按计划修复，对电位不达标且不具备修复条件的破损点，应在其附近合适位置追加牺牲阳极阴极保护。

③防腐层破损点等级为“轻”，在现场条件允许的情况下，应逐渐进行修复。在现场条件不允许的情况下，下一次检测周期继续检测。

6　结语

①对于新管道的检测，有必要在阴极保护系统运行前分段测试管道自然电位。新建管道应检测防腐层绝缘电阻率，便于日后检测的对比。

②外腐蚀是埋地管道失效的主要原因，基于防腐层检测、阴极保护状况检测、土壤腐蚀性检测、杂散电流检测的埋地燃气钢管防腐系统的完整性检测是全面评价管道腐蚀状况的有效手段。正确评价管道的腐蚀状况，有计划地维修，可提高管道安全可靠性。

③钢管防腐系统的完整性检测是埋地管道运行管理不可或缺的，随着管道服役时间的增长，其地位会越来越重要。

参考文献：

[1]车立新，孙立国．埋地钢管外防腐层直接检测技术与方法[J]．煤气与热力，2007，27(1)：1-4．

[2]肖炜，邝月芳．埋地钢质天然气管道腐蚀控制检测与对策[J]．煤气与热力，2010，30(8)：A34-A36．

[3]武维胜，黄小美，臧子璇，等．埋地管道腐蚀检测与评价技术[J]．煤气与热力，2012，32(10)：B37-B41．

本文作者：储强  宋桂平  钱建君  王湘宁

作者单位：大丰港华燃气有限公司

  宜兴港华燃气有限公司

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