埋地鋼質(zhì)管道陰極保護(hù)系統(tǒng)附屬設(shè)施定位檢測方法的實(shí)踐_金哲

1、2011年第6 期Pipeline Technique and Equipment 2011 No.6收稿日期:20111019埋地鋼質(zhì)管道陰極保護(hù)系統(tǒng)附屬設(shè)施定位檢測方法的實(shí)踐金哲1,劉宏1,董研1,孫丹2(1中國石油管道公司沈陽技術(shù)分公司,遼寧沈陽110031;2中國石油天然氣管道工程有限公司東北分公司,遼寧沈陽110031摘要:管道在運(yùn)輸和敷設(shè)期間,會(huì)造成防腐層的損傷,使管道防腐保護(hù)的第一道屏障部分失效。陰極保護(hù)是管道防腐保護(hù)的第二道屏障,其作用就是對這些防腐層缺陷處的金屬提供保護(hù),避免腐蝕的發(fā)生。陰極保護(hù)系統(tǒng)包括恒電位儀系統(tǒng)及其陰極保護(hù)附屬設(shè)施。近些年,管道陰極保護(hù)系統(tǒng)附屬設(shè)施的地面標(biāo)

2、識(shí)缺失或損壞,給陰極保護(hù)系統(tǒng)的正常投運(yùn)及日常維護(hù)工作帶來很大不便,也間接地影響了陰極保護(hù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。文中介紹了利用檢測儀器定位陰極保護(hù)系統(tǒng)附屬設(shè)施,保障陰極保護(hù)系統(tǒng)的完整性。關(guān)鍵詞:管道;陰極保護(hù)系統(tǒng);附屬設(shè)施;定位;PCM中圖分類號(hào):TE8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):10049614(2011060024030引言陰極保護(hù)是目前埋地管道采用的主要防腐措施,在無法確保埋地管道防腐層不存在破損的情況下,陰極保護(hù)系統(tǒng)起到的防腐作用更加重要。因此,需要加強(qiáng)日常的陰極保護(hù)管理,通過定期對沿線電位的調(diào)查和對陰極保護(hù)系統(tǒng)的維護(hù),使其工作在合適的工作狀態(tài),為管道提供有效的保護(hù)。常用的陰極保護(hù)方法有2種:犧牲

3、陽極法和外加電流法。外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)由于其驅(qū)動(dòng)電壓高、輸出電流大、有效保護(hù)范圍廣,廣泛應(yīng)用于被保護(hù)面積大的長距離、大口徑管道。12該系統(tǒng)主要由恒電位儀、陽極地床等附屬設(shè)施、被保護(hù)對象組成,除恒電位儀之外還有其他的附屬設(shè)施來確保陰極保護(hù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行,包括陽極地床、長效參比電極、絕緣法蘭、跨接電纜等,而陰極保護(hù)站的日常維護(hù)工作也是圍繞這些設(shè)施開展的。正常情況下,在這些附屬設(shè)施上方都有測試裝置和維護(hù)裝置,以便于維護(hù)人員定期對其進(jìn)行檢測,根據(jù)檢測結(jié)果及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行必要的維護(hù)和保養(yǎng)。3但由于某些原因,許多新建管道和運(yùn)行多年的管道的陰極保護(hù)系統(tǒng)附屬設(shè)施上并沒有這些測試裝置,無法對這些設(shè)施進(jìn)行測試

4、、維護(hù)和保養(yǎng),從而導(dǎo)致陰極保護(hù)系統(tǒng)故障頻繁,無法正常工作。在沒有施工圖紙和明顯的地面標(biāo)識(shí)情況下找到這些附屬設(shè)施的具體位置是確保陰極保護(hù)系統(tǒng)正常運(yùn)行的先決條件。管道電流測繪系統(tǒng)(簡稱PCM常用于管道定位和埋深測量,通過其應(yīng)用功能的拓展,可以實(shí)現(xiàn)對陰極保護(hù)系統(tǒng)附屬設(shè)施的查找定位。1恒電位儀系統(tǒng)輔助陽極地床的定位檢測1.1儀器的安裝關(guān)閉恒電位儀,在恒電位儀后部接線板上摘除陽極線和機(jī)殼接地線。PCM發(fā)射機(jī)的白色夾子(檢測時(shí)接管道一端接陽極線,綠色夾子(檢測時(shí)接地端接機(jī)殼接地線。利用機(jī)殼自身的接地裝置將信號(hào)發(fā)射到陽極的接線電纜上。1.2定位檢測首先將PCM接收機(jī)調(diào)整到相應(yīng)的頻率,用谷值法進(jìn)行大范圍定位,

5、然后用峰值法精確定位,一邊定位一邊讀取埋深值和電流值。一般情況下電纜上沒有電流的損失,所檢查的電纜沿線電流信號(hào)幾乎等同于發(fā)射機(jī)的發(fā)射信號(hào),沿著查找到的陽極電纜走向就可到達(dá)陽極地床所在的位置。判斷陽極地床位置的辦法是看電流衰減,由于在陽極電纜上電流信號(hào)幾乎沒有衰減,因此在遇到埋設(shè)的第一組陽極時(shí),電流信號(hào)會(huì)有明顯的衰減,此后每經(jīng)過一組陽極都會(huì)有明顯的信號(hào)衰減。而一旦離開陽極地床后,埋深立刻就沒有示值,電流值也隨之消失。此外,也可以利用A字架進(jìn)行定位檢測。該方法第6期金哲等:埋地鋼質(zhì)管道陰極保護(hù)系統(tǒng)附屬設(shè)施定位檢測方法的實(shí)踐25借鑒了查找管道防腐層缺陷的四向定位法。一般情況下,陽極電纜上A字架的信號(hào)

6、是一直指向站內(nèi)恒電位處發(fā)射機(jī)方向的,且dB值相對固定。在到達(dá)陽極埋設(shè)位置時(shí)信號(hào)會(huì)反向,并在4個(gè)方向有明確指示,隨著逐漸遠(yuǎn)離陽極,A字架的信號(hào)仍會(huì)指向陽極,但dB 值逐漸減小。1.3注意事項(xiàng)(1安裝發(fā)射機(jī)時(shí),利用機(jī)殼的接地達(dá)到良好的信號(hào)傳輸是個(gè)便捷的方法,但為了減少干擾保證信號(hào)的獨(dú)立性,應(yīng)單獨(dú)鋪設(shè)一組接地鋼釬。站內(nèi)地下電纜交錯(cuò)縱橫分布,且埋深較淺。因此,安裝接地鋼釬時(shí),要特別注意避開這些埋地電纜。(2定位檢測時(shí),盡量用峰值法進(jìn)行查找,并讀取埋深和電流值,通過這2個(gè)數(shù)據(jù)可以有效地排除許多錯(cuò)誤信號(hào)和異常指示。(3檢測過程中配合A字架使用,根據(jù)輔助信號(hào)強(qiáng)弱的判斷,可以準(zhǔn)確定位陽極地床的位置。1.4檢測

7、案例發(fā)射機(jī)安裝好后,發(fā)射600mA的電流,在陰極保護(hù)間外找到了陽極地床的電纜線,埋深1.12m,電流598mA由于利用了機(jī)殼自身的接地極,而接地極又與站內(nèi)的接地扁鋼連接,因此在出站附近產(chǎn)生一些干擾信號(hào),出院墻后這些干擾信號(hào)即刻消失。隨著查找到的電纜線排查,2m讀取一次埋深和電流值,A字架隨后排查,信號(hào)指向穩(wěn)定,電流值一直穩(wěn)定在發(fā)射電流值大小。繼續(xù)向前檢測,電流值突然下降,示值顯示為450mA,此時(shí)利用A字架在其右側(cè)0.5m處發(fā)現(xiàn)有明顯的4個(gè)方向指示;再前行2m多后,又出現(xiàn)1個(gè)明顯的電流下降,示值顯示為250mA左右,A字架在該處亦有明顯的指示;隨后2m處又發(fā)現(xiàn)1組電流衰減和A字架指示明顯位置。

8、再前行0.5m后,雖然定位信號(hào)仍有明顯的指示,但埋深值和電流值都沒有了,A字架信號(hào)指向陽極,dB值隨著逐漸遠(yuǎn)離陽極而減小。通過dB值的變化可大致確定陽極地床的埋設(shè)長度。2恒電位儀系統(tǒng)長效參比電極的定位檢測2.1儀器的安裝關(guān)閉恒電位儀,摘除恒電位儀后部接線板上的陽極接線和參比電極接線,PCM發(fā)射機(jī)的白色夾子(檢測時(shí)接管道一端接參比電極接線,綠色夾子(檢測時(shí)接地端接陽極電纜線。利用陽極地床將信號(hào)發(fā)射到參比電極的接線電纜上。2.2定位檢測由于參比電極一般埋設(shè)在進(jìn)出站絕緣法蘭外側(cè)10m左右的位置,因此參比電極接線電纜較短,承載不了太大的電流,因此,發(fā)射電流一般設(shè)為100mA的最低輸出電流檔。先采用峰值

9、法小范圍內(nèi)仔細(xì)查找定位參比電極接線電纜,并讀取電流和埋深值。由于其大多貼近院墻內(nèi)側(cè)鋪設(shè),附近的其他電纜和站場分布的接地排對信號(hào)影響很大,產(chǎn)生很多異常信號(hào),需要通過埋深和電流值的判斷來排除。此時(shí)可輔助使用A字架進(jìn)行配合查找,在經(jīng)過參比電極埋設(shè)位置時(shí),電流值和埋深值會(huì)有很大的變化,A字架在4個(gè)方向亦有明顯的指示,從而精確定位出埋設(shè)位置。2.3注意事項(xiàng)(1安裝發(fā)射機(jī)時(shí),利用陽極地床作為接地是個(gè)便捷的方法,不要使用機(jī)殼的接地裝置,因?yàn)闄C(jī)殼接地排和參比電纜線的埋設(shè)距離過近,會(huì)對信號(hào)造成影響;也不要使用單獨(dú)的接地裝置,站內(nèi)的其他裝置會(huì)屏蔽掉大部分發(fā)射信號(hào)。(2參比電極的電纜線一般不會(huì)超過150m,因此所能

10、承載的測試電流很小,有時(shí)100mA的最小測試電流也會(huì)導(dǎo)致發(fā)射機(jī)告警,但只要能發(fā)出信號(hào),短時(shí)間內(nèi)仍可以滿足測試需要。(3檢測時(shí),一定要用PCM峰值法查找,并利用電流值和埋深值來判斷參比電極接線電纜的真正位置。由于其他接地裝置和電纜線的影響,參比電極電纜線上的信號(hào)是有衰減的,但該線纜上的信號(hào)仍是最強(qiáng)的。(4由于參比電極電纜一般和零位接陰的電纜采用同一個(gè)套管從埋設(shè)位置引進(jìn)陰極保護(hù)間,因此檢測信號(hào)會(huì)通過零位接陰線感應(yīng)到管道上,過了埋設(shè)位置后仍會(huì)有一定的信號(hào)指示,所以不要盲目地跟隨檢測信號(hào)指示,一旦發(fā)現(xiàn)埋深陡降和信號(hào)突變,需要配合使用A字架進(jìn)行定位檢測。2.4檢測案例開始測試時(shí),先采用機(jī)殼的接地裝置作為

11、發(fā)射機(jī)的接地極進(jìn)行參比電極接線電纜的定位查找,結(jié)果發(fā)現(xiàn)最后信號(hào)都集中指向于接地排。此外,由于機(jī)殼接地裝置與站場的接地網(wǎng)連接,干擾信號(hào)很強(qiáng)。后經(jīng)試驗(yàn),改用陽極地床作為接地極,勉強(qiáng)可以發(fā)射出100 mA電流?？紤]到站內(nèi)接地線太多、信號(hào)比較雜亂,因此不能用谷值法,只能用峰值法。此外,再結(jié)合其埋深不26Pipeline Technique and Equipment Nov.2011會(huì)有太大變化的特點(diǎn)進(jìn)行定位查找,而且通過這2個(gè)數(shù)據(jù)可以排除掉很多異常信號(hào)。參比電極電纜一般會(huì)在出站ESD閥處,跟管道幾乎同溝鋪設(shè)出站。在站外找到這根電纜的信號(hào)繼續(xù)跟蹤,在出站25m處信號(hào)突然變小,埋深也變大,A字架的指示信

12、號(hào)一直是向前指,在該處也反方向指示,從4個(gè)方向定位,鎖定參比電極的大致埋設(shè)位置。找到參比電極大致的埋設(shè)位置后,在其上方安放一支標(biāo)準(zhǔn)硫酸銅參比電極,用引線引到陰極保護(hù)間內(nèi),用萬用表測試2個(gè)參比電極的電位差,標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定電位差不大于30mV,上下波動(dòng)不大于5mV則合格,否則需要考慮加水保濕或更換。3恒電位儀系統(tǒng)零位接陰電纜的定位檢測3.1常規(guī)測試方法零位接陰電纜線的定位與參比電極電纜的方法一樣,但由于零位接陰線與管道連接,因此不能準(zhǔn)確查找到其焊接位置,只能定位其電纜走向。此外,可采用下述評價(jià)電纜接線的完好性:(1恒電位儀開通狀況下,來回切換控制面板控制電位和保護(hù)電位的2個(gè)檔位,如果發(fā)現(xiàn)儀表顯示給定電位

13、數(shù)值沒有變化,則表明參比電極和零位接陰線完好;(2關(guān)閉恒電位儀,將零位接陰線從接線板上摘除,用參比電極分別測試零位接陰線和陰極線的電位,數(shù)值相同則表明其完好;(3用萬用表直接測量陰極線和零位接陰線的電位差,數(shù)值幾乎為零則表明其完好。3.2注意事項(xiàng)由于零位接陰線和陰極線焊接到管道上的位置很近,因此在施工時(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤連接,或通過一根電纜線引入陰保間后再分叉連接。這會(huì)直接導(dǎo)致恒電位儀運(yùn)行的不正常。因此,在測試期間除了要判斷其電纜線連接的完好性外,還要特別注意這2根電纜線是否通過單獨(dú)的電纜引入。其方法是:(1恒電位儀開通狀況下,分別測試零位接陰線和陰極電纜的電位,比較2個(gè)電位是否存在明顯的差值;(

14、2關(guān)閉恒電位儀后,再次測試2根電纜線,比較電位是否相同。因?yàn)殛帢O電纜線在恒電位儀運(yùn)行狀況下流通電流的原因,它的電位會(huì)比零位接陰電纜上的電位高出50mV左右,而關(guān)閉恒電位儀后,這個(gè)差值就不存在,2根電纜線的電位趨于一致,通過上述方法可以判斷這2根電纜線是否獨(dú)立。4跨接電纜走向定位檢測4.1儀器的安裝發(fā)射機(jī)需要安裝在站外的管道上,發(fā)射機(jī)的白色夾子接管道,綠色的夾子接地極。4.2定位檢測用接收機(jī)跟隨檢測信號(hào),由于其信號(hào)值強(qiáng),電流埋深指示明顯,可采用顯示明顯的谷值法查找,跟蹤信號(hào)一直到進(jìn)站端,信號(hào)一直沒有明顯的衰減。進(jìn)站后,可發(fā)現(xiàn)跟蹤信號(hào)沒有與露出地面的管道從同一方向進(jìn)入工藝區(qū),而是向出站方向延伸,最

15、后在出站端出站,出站后跟蹤信號(hào)又回到管道上,電流值沒有明顯的衰減。4.3注意事項(xiàng)由于一些原因,有些跨接電纜不是通過測試樁內(nèi)通過跨接片連接而是直接焊接到進(jìn)、出站兩端的絕緣法蘭外側(cè),這樣不利于維護(hù)。如果是測試樁內(nèi)有多根接線,不清楚哪根是跨接線的情況下,可以摘除后通過交流電位測試法來判斷。5絕緣法蘭的定位檢測5.1儀器的安裝發(fā)射機(jī)需要安裝在站內(nèi)的管道上,發(fā)射機(jī)的白色夾子接工藝區(qū)管道上,綠色的夾子接地極。5.2定位檢測使用站內(nèi)的接地排發(fā)射電流,但工藝區(qū)內(nèi)電流流失很嚴(yán)重,只能用峰值法跟蹤到微弱的信號(hào),此時(shí)埋深值和電流值均有顯示。沿管道方向慢慢移動(dòng)接收機(jī),發(fā)現(xiàn)在經(jīng)過絕緣法蘭后,信號(hào)立刻消失,且不再顯示埋深

16、值和電流值。另外,還可以利用A字架配合查找絕緣法蘭,因?yàn)樵诮^緣法蘭兩側(cè)信號(hào)都是指向法蘭外側(cè)而不是指向法蘭。通過上述2種辦法均可判斷絕緣法蘭的埋設(shè)位置。5.3注意事項(xiàng)(1由于有跨接電纜的存在,而且直連到管道上無法斷開,因此無法在站外安裝發(fā)射機(jī)進(jìn)行查找。如果跨接線可以斷開,查找絕緣法蘭將容易得多。(2管道上感應(yīng)到的電流很小,必須用峰值法才能找到,而且顯示的埋深值和電流值都不是真實(shí)的數(shù)值,僅可用于管道定位。(3站內(nèi)地面上的管道可以起到很好的參照作用。(下轉(zhuǎn)第29頁第6期樊一蒙等:油田小口徑管道內(nèi)壁腐蝕檢測技術(shù)29線鋼絲繩盤上的鋼絲頭從管道出口處牽引至管道進(jìn)口處。(8鋼絲繩頭與檢測小車連接,自動(dòng)排線電

17、纜盤與檢測小車尾部連接。操作控制箱檢查燈光、圖像、前進(jìn)、后退、速度快慢等項(xiàng)目,檢查機(jī)件是否松動(dòng)等,一切正常則進(jìn)行檢測。(9操作人員必須認(rèn)真觀測管內(nèi)情況,發(fā)現(xiàn)異常立即停車,仔細(xì)分析。(10檢測車走到盡頭,可以脫離鋼絲繩活絡(luò)鉤,檢測車用自動(dòng)排線電纜盤拖回,從管口取出6。通過室內(nèi)試驗(yàn),獲得令人滿意的效果。4功能和基本技術(shù)參數(shù)(1探測管徑:DN50、DN60、DN80、DN100。(2探測距離:250m、雙向行走。(3攝像系統(tǒng):450線CCD3感光泛焦鏡頭,防爆、防水、防泥沙侵入。(4照明系統(tǒng):亮度可調(diào)LED4照明。(5影像系統(tǒng):采用微型硬盤實(shí)時(shí)錄像,具有影像重放功能。(6顯示系統(tǒng):彩色液晶顯示器。(

18、7計(jì)米系統(tǒng):電子自動(dòng)顯示探測車位置距離,缺陷定位精度0.3m,并且設(shè)計(jì)了計(jì)米置零功能。(8行走系統(tǒng):采用速度可調(diào)的電動(dòng)雙向拖拉系統(tǒng)。(9輸出系統(tǒng):具有USB輸出,方便連接電腦進(jìn)行影視圖像編輯;同時(shí)具有AV信號(hào)輸出,方便連接其他顯示器。(10電源系統(tǒng):采用交流220V供電,經(jīng)過安全隔離和通過電源管理器取得低壓直流電控制整個(gè)系統(tǒng)。5結(jié)束語2008年,在大慶油田采油九廠龍虎泡作業(yè)區(qū)對1.1km的89mm摻水管線進(jìn)行檢測,為管線的維修提供了科學(xué)依據(jù),取得了很好的效果。油田管道內(nèi)腐蝕損壞程度及修復(fù)質(zhì)量視頻檢測車具有長距離、可拍攝錄像、傳輸、長期儲(chǔ)存圖像的管道內(nèi)窺檢測儀器,實(shí)現(xiàn)小口徑管道、長距離的檢測。它的研制開發(fā)將在小口徑管道清洗及修復(fù)工程上得到更加廣泛的應(yīng)用,同時(shí)為管道修復(fù)質(zhì)量提供技術(shù)保證。參考文獻(xiàn):1寇杰,梁法春,陳婧油氣管道腐蝕與防護(hù)北京:中國石化出版社,20082齊振林,周撫生石油腐蝕與管道防護(hù)學(xué)術(shù)會(huì)議哈爾濱:哈爾濱工程大學(xué)出版社,20073CJJ952003城鎮(zhèn)燃?xì)饴竦劁撡|(zhì)管道腐蝕控制技術(shù)規(guī)程4王桂增,葉昊流體輸送管道的泄漏檢測與定位北京:清華大學(xué)出版社,20105中國石油管道公司油氣管道腐蝕控制實(shí)用技術(shù)北京:石油工業(yè)出版社,20106中國石油管道公司油氣管道檢測與修復(fù)技術(shù)北京:石油工業(yè)出版社,2010(上接第26頁5.4