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西安捷通智创仪器设备有限公司
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利用英国雷迪公司生产的管线探测仪,探测出管道所有特征点的位置和埋深(如:拐点、三通、分支等),探测结果准确度符合“地下管线探测技术规程CJJ61—2003”行业标准要求。
1、管道位置、埋深、走向精确定位
(1)管道精确定位
所谓精确定位是指被测管道的位置已经有了大致的了解,而用精确定位法确定出管道确切的位置。精确定位管线非常重要,因为仪器测出的深度及电流值均受管道定位精度的影响。
A、峰值法
将接收机的灵敏度放在大致一半的位置上,若此时模拟指针满刻度,则逆时针方向调节增益,使指针在大致60%的位置。整个测量过程需及时调整灵敏度,使仪器的模拟指针保持在可观察范围以内。手持接收机,令机身平面与管道走向垂直,机身底部接近地面。在管道上方横向左右移动,以找到信号的最大响应点,并停在最大响应点。在获得最大响应的点上,转动仪器获得最大响应,如需要则调整增益。在上述位置上再将接收机向两侧轻微移动,找出峰值最大响应点。此时接收机所在位置即是埋地管道上方,且管线走向与接收机机身平面成直角。标出该点的确切位置,该位置就是管道所在的位置。
图1 峰值法示意图
B、零值法
在峰值法上的记号点将接收机设置为工作零值方式。根据左/右方向箭头指示,在管道上面再找到一个最小响应点。如果此点与峰值法重合,说明管道已被精确定位;如不重合,说明管道位置尚未“精确”地找到,或有干扰存在。两种方法定出的位置都偏离在管道的同一侧,那么该管道的真实位置应该接近峰值法所定的位置。
图2 零值法示意图
(2)管道埋深检测
对地下管道的定深方法有:直读法、45度法、70%法和极值法。本次检测采用的是直读法。
直读法是利用接收机中上、下两个水平线圈分别接收管道上磁场产生水平分量,该磁场分量在两个线圈中产生感应电动势。这个电动势的大小与线圈距离管道的远近有关,根据这种关系就能确定管线距离地面的深度。公式如下:
其中:h-管道埋深
ε-感应电动势
D-两个线圈间距
2、管线防腐层绝缘电阻率检测
图3 交变电流梯度法检测工作原理
PCM通过管中电流法和地面电场法实现管道外防腐层的检测和评价。PCM发送机给管道施加近似直流定位电流,接受机在地面管道上方跟踪、采集该信号,便能测绘出管道上各处的电流强度。由于管道防腐层存在弱而稳定的导电性,在管道外防腐层完好时,随着检测距离的增加电流强度呈指数衰减规律。在管径、管材、土壤环境不变的情况下,管道的防腐层的绝缘性越好,施加在管道上的电流损失越少,衰减越慢;如果管道防腐层损坏,绝缘性变差,管道上电流损失就越严重,衰减就越快。通过建立评价模型计算出防腐层绝缘电阻值Rg,按下表对管道的防腐层质量进行定量评价。
3、管道防腐层缺陷点检测
图4 地面电场法检测检测工作原理
地面电场法是将一个特定频率的检测电信号像阴极保护电流一样,加载到管道上时,通过管道的破损裸露点和土壤构成的电压梯度,在地面上随之建立了一个近似球状的电位分布。越接近破损点的地面,电压梯度就越大,管道正上方地面的电流密度就越大,电位也就越高。一般来说,管线的防腐层破损面积越大,其附近的电流密度越大,地面的电压梯度也就越大。
地面电场法是使用一个灵敏的毫伏表(A型架),测量插入地表的两个电极在地表水平的电压梯度平衡时的输出值。两个电极相距为55厘米,当其中一个极的电位比另一个高时,仪器就由此给出漏点方向并计算出电位的梯度值。
为了便于解释和消除管道自身、大地电流及其他的电干扰,该方法同时将两个频率的交变电信号加载到管道上。测量时,操作员沿管道的路由以一定的间隔,将电极插入地面,仪器的面板上会有一个方向箭头指示管线上破损点的位置,当跨过破损点时,箭头会变向,靠近破损点时,箭头稳定,并有相应的电场强度分贝值,指示出漏点的大小。当操作员继续前进而远离破损点时,而且电场强度的分贝值随着远离而逐渐变小返回复测,仔细追踪漏点,可以找到方向变化的确切位置,此时漏点就两个电极的中间位置。
同时对检测出的防腐层缺陷点按破损的严重程度划分成三类,划分标准为:一类防腐层缺陷点:防腐层破损严重,或破损面积较大,防腐层已经失去了防腐作用,相当于管道裸露在土壤中,这类破损点处,管道已经或正在发生严重腐蚀。
一类破损点,管道无论是否有阴极保护系统,必须对破损的防腐层立即进行修复,否则管道很快会发生腐蚀穿孔。
二类防层缺陷点:管道防腐层缺陷点处防腐层还存在,或防腐层和管道之间已发生了严重剥离,水已进入了防腐层与管道之间,基本已经失去防腐保护作用,有些点管道已发生了不同程度腐蚀。这类破损点需要在1年内进行修复。
三类防腐层缺陷点:管道防腐层严重老化,或有缝隙、或存在针孔漏电现象、或防腐层与管道间有轻度剥离,防腐层的绝缘面电阻很小(面电阻≤100Ω·m2)漏电严重,开挖裸露后用眼睛观察不出裸铁点,但用电火花仪检查时有火花产生。这类防腐层缺陷点,在有阴极保护系统时,保护电位达到保护标准情况下,可以暂不修复;但没有阴极保护或保护电位不达标时,3年内必需修复。
4、管道防腐层总体质量检测
采用电磁电流衰减法(PCM法)检测, PCM仪器由两部分组成:一部分是发射机,可同时向管道施加多个频率的电流信号;另一部分是接收机,可接收发射机所发射的不同频率的电流信号,可不受管道埋深的限制,追踪探测施加的电流信号强度并自动存储检测数据。
工作原理是管道施加一定强度的电流后,电流由管道向远方传递时会逐渐衰减。其衰减大小与防腐层的绝缘电阻率有关,平均绝缘电阻率高,电流衰减就慢,反之则衰减快,且关系式为:
I=I0e-ax
式中:I—管道中任意处的电流强度值;I0—发射机向管道施加电流点的电流值;x—测量点到供电点的距离;a—衰减系数(与被测管道的防腐层绝缘电阻率、管道的直径、厚度、材质有关)。
同一种材质的管道埋地条件相同时,防腐层的平均绝缘电阻率大的,衰减系数就小;反之平均电阻率小,衰减系数就大,也就是电流泄漏严重。
当管道的防腐层由同种材料构成,且各段的平均绝缘电阻率差别不大时,管道中电流强度的对数与管道远离供电点的距离成线性关系变化,其斜率大小取决于防腐层的电阻率。单位距离的衰减率与距离绘制成的二维图形是一条平行于X轴的直线。
即:Y=8.686α=Idb1-Idb2/x2-x1
Idbx=20lgIx 为x点的电流分贝值
Y—单位长度管道电流平均衰减率。
当管道的防腐层出现缺陷时,电流会通过破损点流失,在破损点附近电流衰减率值α会突变增大。在y-x的关系图上该段的图形出现上跃,由此可判定防腐层破损点的存在和位置。根据电流衰减率的大小变化,可以计算出两个测量点之间管道防腐层的平均绝缘电阻率值Rg(Ω·m2),根据电阻率值大小,按照SY/T0087.1-2006《钢质管道及储罐腐蚀与防腐调查方法标准》,可以判断管段防腐层的老化程度,由此评价防腐层的整体质量状况。