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埋地管道检测方案
埋地管道不开挖检测技术是管道无损检测技术关键分支，经过采取该技术能够立即了解管道运行整体情况，并为后面开挖检测提供依据。现在使用成熟埋地管道不开挖检测技术关键是针对管道外覆盖层和阴极保护系统等方面进行检测。经过对管道所处环境腐蚀性检测来预知和了解管道内外腐蚀程度及腐蚀原因，立即发觉管道所存在安全隐患，并采取科学手段，适时地对管道进行修复和改造，确保管道安全运行。埋地金属管道腐蚀性检测可分为管道外检测和管道内检测。
一、管道外检测
管道外检测关键工作以下：
（1）管道外部所处土壤环境腐蚀性检测(包含土壤土质、水质和杂散电流等)。
（2）管道外防腐绝缘层性能、完好程度、老化性能和使用寿命估计。
（3）管道阴极保护状态、保护电位和保护电流测定。
其中后两项内容检测应是管道管理者日常对管道监测关键内容和手段，这是因为这两种管道防护手段关系亲密，管道外防腐层防护是基础，阴极保护是其防护不足补充和辅助。假如金属管道外防腐层完整良好，则管体本身不会受到土壤溶液腐蚀和破坏，而一旦防腐层产生了缺点，则在缺点处会产生腐蚀破坏。此时假如阴极保护能在防腐层缺点处提供足够保护电流密度，则电化学极化将使该处金属表面极化到热力学上稳定态，不至于发生金属氧化反应(即钢腐蚀破坏)，而一旦阴极保护失效或不正常，则会造成该处金属表面破坏。所以用阴极保护管道电位值和阴极保护电流值可判定管道是否处于“保护”状态。由此可见，上述三项检测工作是确保埋地钢质管道无泄漏安全运行必需手段。
1、 管道外覆盖层检测技术
管道外覆盖层检测技术大多采取多频管中电流检测技术（PCM），它是一个检测埋地管道防腐层漏电情况检测，是以管中电流梯度测试法为基础改善型防腐层检测方法。其基础原理是将发射机信号线一端和管道连接，另一端和大地连接，由PCM大功率发射机，向管道发送近似直流4 Hz电流和128 Hz／640 Hz定位电流，便携式接收机能正确地探测到经管道传送这种特殊信号，跟踪和采集该信号，输入到微机，便能测绘出管道上各处电流强度。经过分析电流改变，可对管道防腐层绝缘性进行评定。图1为PCM埋地管道外防腐层状态检测仪，包含发射机、接收机和A字架。电流强度伴随管道距离增加而衰减，在管径、管材和土壤环境不变情况下，管道防腐层对地绝缘越好，电流衰减越小。假如管道防腐层损坏，如老化和脱落，绝缘性越差，管道上电流损失就越严重，衰减就越大。经过分析电流损失，可实现对防腐破损情况评价。

图1 PCM埋地管道外防腐层状态检测仪
PCM埋地管道外防腐层状态检测仪操作步骤：
1.发射机操作
1.1 连接信号输出线
白色信号线直接和管道连接(阀门、测试桩、凝水缸等)。
绿色信号线接在适宜地线（地极、阴保系统阳极或跳接管道绝缘法兰）上。
发射机电源线连接至220V交流电源，或20-50V直流电源（蓄电池）、15-35V由整流器提供直流电源，黑线接负极、红线接正极。
1.2选定检测频率。
连接电源。假如连接直流电源，检验蓄电池电压，必需时进行更换。
1.3连接发射机电源线
发射机电源线连接至220V交流电源，或20-50V直流电源（蓄电池）
、15-35V由整流器提供直流电源，黑线接负极、红线接正极。
1.4 设定电流强度。注意过大输出会影响蓄电池使用时间。
2.接收机操作
2.1 按下开关开启接收机，检验接收机面板上电池符号，当电量不足时，更换新电池。
2.2 设定探测频率，必需和发射频率工作在同一频率上。
2.3 置于峰值定位方法，对管道进行正确定位。转换零值工作方法，显示左右方向箭头，指示埋地管线中心点位置。
2.4 确定初始检测点。检测初始位置需在信号供入点10米以外，寻求目标管道。
2.5 峰值/零值法确定管道位置。当所测得峰/零位置不一样时，间距小于15
厘米检测结果才可靠。
2.6测深（正确测深读数表明周围没有干扰存在）
将管道中心位置确定后，将接收机底端触到地面上，按下测深键，仪器自动给出管道埋深值。
2.7按“定位电流”键读取“定位电流”值。
2.8确定管线位置后，按下CD键，接收机面板上显示出信号电流方向。再按CD键，退出CD方法回到定位功效。
2.9接收机测出电流读数后，存入磁靴内数据统计仪中。存放内容包含：序号、mA为单位电流值、dB为单位电流值、电流方向和埋深值。存放数据后，在图纸填上存放单元号。经过图纸来确定下一个测试点。
2.10用“零值”法，追踪管道抵达一个点定位。
2.11再用峰值/零值法定位，确定两个定位点相距在15厘米之内。
2.12 将接收机设置为浏览方法，用一条D型RS232串行电缆连接到计算机
（已安装雷迪企业提供“上载软件”PCM Upload Software）串口上，按测深键接收机将数据传入数据计算机。
2.13埋地管道防腐层检测数据处理系统（GDFFW）进行数据处理。
3. A型架操作
3.1连接发射机，打开电源开关，使用带电流方向ELF 或LF（4 和8Hz）频率方法。在有没有磁靴状态下，PCM接收机全部能够进行故障点定位。
3.2取下接收机磁力仪，将接收机安放在A型架上，将A型架连线3 针插头插入A型架接口，将多针连接头插入接收机附件插座内。PCM接收机开机后，开始自检并发出提醒音，液晶显示面板将标志置在附件插座位置。面板还将显示“FF ”。使用峰值/零值转换(Peak/null/accessory)键能够在管线定位和故障定位不一样操作方法之间转换。
3.3 将A型架以和管线平行方向插入管道上方土壤，标有绿色探针背离发射机，红色探针朝向发射机位置。
3.4 将A型架探针插入土壤后进行读数。接收机将自动调整信号水平，显示电流方向及分贝(dB)读数。注意：在测量过程中，面板上增益值将闪动，不需要操作者进行任何调整操作。
3.5 接收机面板上显示箭头方向是地面上高检测电位方向，箭头指示就是漏点方向。当没有箭头显示或无法稳定时，则表示周围没有漏点存在，或地面上电流太小，不足以给出信号电流（CD）方向，也可能是恰巧A型架处于防腐层破损点正上方。此时面板上还显示有信号电位差dB值。若读数在30dB 以下，周围防腐层通常没有破损点存在。
3.6沿管线方向移动A型架，重新将探针插入土壤。假如以前位置给出箭头方向是向前，而新位置上箭头方向是向后，则此时操作者已经跨过故障点。通常漏点会使接收机面板显示在40-60dB 范围，最大时可能超出70 dB。
3.7 以1米间隔沿管线走向退后检测，观察仪器面板dB 读数，数值上升、短暂下降、又上升，以后数值会逐步下降；当箭头改变方向位置，就是故障点边缘。
3.8 重新以更小间隔进行前后检测，直到找到电流方向改变点、dB 读数最低位置。此时能够肯定故障点就在A型架中点位置。将A型架转90 度，
也就是检测方向和管线方向垂直，反复步骤7，检测结果故障点在A型架正中央。用木桩或油漆记下故障点位置。
3.9分别记下A型架在和管线垂直方向时dB 读数值，用于比较管线上不一样漏点严重程度，决定管线维护次序。方法是：将A型架一极放在管线正上方，另一极远离管线，从距故障点1 米处开始，以25 厘米或更小间隔检测，记下此过程最大读数。对每个要检测管段进行以上步骤，直到完成全部检测工作，标识出管线上全部故障点，分贝数最大故障点破损最为严重。在故障点检测任何时候，全部能够将检测方法转换到电流梯度法检测。方法是从接收机附件接口拔下A型架连线，或使用峰/零值转换(Peak/null/accessory)键进行转换。
3.10保留检测数据。
按下“shift”键后,再按深度(depth)键可统计检测结果。注意此时面板左上角显示数据统计号是否正确。当完成全部检测工作后，能够将存放检测数据下载，但此时一定要将磁靴从接收机上取下，以后下载数据是故障检测数据而不是电流梯度法检测数据了。数据下载方法和下载4Hz 电流梯度法数据方法类似，使用程序也“upload utility ”，
结果数据文件名是FFDATA.TXT。
2、 阴极保护（CP）检测技术
阴极保护检测技术关键采取直流电压梯度检测技术（DCVG），其检测原理为在施加了阴极保护埋地管线上，电流经过土壤介质流人管道外覆盖层破损而裸露钢管处，在管道外覆盖层破损处地面上形成了一个电压梯度场。依据土壤电阻率不一样，电压梯度将在十几米至几十米范围内改变。该技术在国外已得到了广泛应用，在中国埋地管道外覆盖层缺点检测中研究和应用还处于起步阶段，缺乏系统研究。检测仪器有英国DCVG检测仪，关键包含一个灵敏毫伏表、两个Cu／CuS04手杖和一个测距仪等。直流电位梯度法就是采取灵敏毫伏表测量地面上在电场梯度内两饱和硫酸铜参比电极间电位差，而两电极间相距482．6 mm。因为两电极间电位存在电位差，所以可确定其电流方向，所以，能够判定管道在防腐破损点是否有腐蚀发生。在DCVG测量中，施加到管道上直流信号以1s为周期通断转换，其中止电2／3 S，通电1／3s，合成不对称直流信号能够施加到现场阴极饱和系统(CP)上，也能够在管道CP T／R电源一根导线上装设开关，以1 S为周期对一个T／R电源进行通断。检测人员拿两个探头，沿管道一前一后相距0．9～1．8 rn测量，每1．8 m测量一次，走近缺点时检测人员将发觉毫伏表开始有反应，走过缺点时指针反向偏转，远离缺点时，指针又慢慢返回。在往回检测时发觉，总会有一个位置使指针在零点，则此
时两电极中间位置为覆盖层缺点位置。在和管道相垂直方向上反复测量，两个零点交叉位置是电压梯度场中心，该点在防腐层缺点上方。缺点点测出后还可经过探头位置改变来确定钢管表面是否发生腐蚀。DCVG技术可正确定位管道表面防腐层，甚至是较小防腐层缺点。还可经过电流流人和流出正确判定管道阳极和阴极位置，同时DCVG法还可经过石头、混凝土或沥青路面缝隙来检测电位梯度。
DCVG检测仪操作步骤：
一、测前准备
1、将饱和硫酸铜溶液灌入CIPS 探杖中，探杖头在使用之前需用纯净水浸泡。
2、假如测量中碰到较为干燥环境，还需要准备充足水，给探杖和土壤接触处位置浇水，使探杖头和土壤充足接触。
3、检测前需要将断流器、主机、探杖手柄等设备充电。
二、断流器安装
1、关闭恒电位仪/整流器，将阴极或阳极连线断开，将断流器串联接入阴保系统中，需要注意是：要确保阴保电流从断流器正端（红色端）流入，从负端（黑色端）流出。
2、打开恒电位仪/整流器和断流器开关，阴保电流会根据一定规律进行通/断。这时能够依据测量方法选择对应中止档位。其中1-3 档适合于DCVG 测量，1-5 档适合CIPS测量。
3、假如需要卫星同时测量，在断流器上连接卫星天线，将卫星天线放置在上方空旷地方，打开断流器等候GPS 信号，当GPS 信号指示灯由红变绿后，断流器就完成了GPS卫星同时。
4、观察阴保设备中止情况，确保阴保系统已经正常中止。
5、需要进行检测管段两端要同时安置断流器，断流器要设置为相同中止档位，而且断流器实施卫星同时中止。
三、DCVG检测步骤
1、打开DCVG 主机箱，将探杖、探杖连线及DCVG 主机连接好，调整固定皮带长度使检测人员能够舒适观看DCVG 表盘，并使仪器能够固定在检测人员身上。
2、检测前打开DCVG 测量主机开关，调整到电池电量档位查看电池电量，确保电池电量充足。
3、将DCVG 主机开关调整“ON”档，打开一个探杖手柄上方开关，调到第一档，调整DCVG 量程，对指针进行调整使模拟指针指在刻度盘中心。
4、检测人员背着检测设备沿管线路由以固定间隔进行测量，测量过程中要确保左探杖一直放置在管线路由正上方，两个探杖能够在管线水平方向，也能够垂直方向检测。
5、在检测过程中假如发觉有破损信号响应，需要对破损点进行正确定位。在信号响应最大地方寻求等势点，两个等势点连线垂线经过破损点，经过两次等势点寻求就能够确定破损点中心位置。
6、确定了破损点中心位置后，需要进行破损点阳极倾向判定，左探杖放置在破损点中心右探杖放置距离破损点中心一米位置，观察模拟指针表摆动情况，经过指针摆动情况可判定破损点阳极倾向。
7、在破损中心垂直管线上方测量，破损点中心到远地点电压梯度。左探杖放在破损点中心，右探杖垂直管线方向测量，连续测量统计电压梯度值，当电压梯度值小于1mV 时就近似认为该点已经抵达远地点位置。该值能够用来计算破损点IR%降。
8、测量破损点等势点，描绘出等势线后能够判定破损点破损形态和破损点在管道环向位置。
9、正确定位破损点、测量破损点处阳极倾向和破损点中心到远地点电压梯度经过以上判定，可深入对管线情况进行评定。
10、测量完成，关闭电源，清理设备，将设备及连线整理后放入主机箱内。
11、填写使用统计。
3、外检人员配置
外检通常4个人就可进行，1个项目经理，2个项目组员，1个司机。
4、外检设备
PCM埋地管道外防腐层状态检测仪通常选择雷迪企业，参考价7万左右；
DCVG直流电压梯度检测仪也通常选择雷迪企业，参考价12.6万左右。
二、管道内检测
1、漏磁检测器结构
漏磁检测器由机械载体和电气部分组成，见图2。机械载体组成了漏磁检测器基础框架，包含检测器骨架、驱动皮碗、钢刷、永久磁铁及铁芯、万向节、里程轮和密封舱等。电气部分由探头(主探头和ID／OD探头)、信号集中处理模块(采取霍尔探头时采取)、电子包、电池包、里程传感器、温度压力差压传感器、线束(HARNESS)组成。

图2 漏磁检测器结构

2、漏磁检测技术原理
检测器本身携带磁铁将管壁饱和磁化，在管壁全圆周上形成一个纵向磁场回路。当管壁没有缺点时，全部磁力线将包容在管壁内。假如管内壁或外壁有缺点，管壁内磁力线将围着缺点重新分布，结果是一部分磁力线泄露出来，进入到周围介质，这就是所谓漏磁场（Magnetic Flux Leakage—MFL）图3所表示。泄漏磁场被在磁极之间、紧贴管壁磁场传感器检测到，输出对应感应信号。这些信号经过滤波、放大、转换等处理，被统计到大容量存放器中，检测结束后经数据分析系统处理，对其进行判定识别。

无缺点物质磁场 有缺点物质磁场
图3 漏磁检测原理
2.1 漏磁信号
主探头分为线圈式和霍尔元件式。线圈式探头工作原理是当探头经过漏磁信号区时，经过线圈磁通量发生改变，依据电磁感应定律在线圈两端感应出电压u：

式中：Φ为穿过探头单匝线圈磁通量；n为探头线圈匝数；“一”号指和磁通量改变趋势相反。
霍尔元件传感器经过霍尔效应原理对磁场强度进行直接测量。霍尔效应产生电压U由下式决定：

式中：Rh为霍尔系数；J为电流密度；B为磁通密度。
霍尔元件式探头能够测量静态磁场，不受检测器运行速度影响，直接将漏磁场磁感应强度转变成对应电压值，比线圈式探头适应性更强。
图4(a)、图4(C)为线圈不一样放置方法对缺点漏磁场信号作用。依据采样定理，应选择线圈垂直于管壁放置方法。这么在相同采样距离下有利于对漏磁场描绘，能够更真实反应缺点情况。图4(b)、图4(d)为用霍尔元件对缺点处漏磁场测量波形描述。这两种传感器作用全部是用来检测缺点处磁场改变。
线圈式优点是不受温度影响，不需要外界提供电源，同时经过改变线圈形式能够有效抑制噪音，缺点是线圈式传感器受检测器运行速度影响，其反
映是缺点处磁场对传感器磁通量改变率，不能直接反应缺点处磁场分布真实情况。
霍尔式传感器需要外部电源供给，每个霍尔传感器功耗大约为40 n1W，其对于电池电量消耗不利于超长距离管道检测。同时，霍尔元件输出还受
温度影响，通常情况下，每改变1℃输出改变10％。但霍尔式传感器直接测量缺点处磁场强度，能够更正确地反应缺点处磁场改变。

图4 漏磁信号特征
因为磁铁随检测器在管道内运行过程中，在管壁上产生涡流，受涡流影响，漏磁场磁场强度会降低，所以在实施检测前，模拟检测器在施工现场运行速度进行牵拉试验，建立数据模型是必需。
2.2 区分内外缺点
ID／OD探头原理是利用较弱局部磁场磁化管道内壁，形成局部小磁场区，当管道内壁出现缺点时，局部小磁场区磁场被扰动，经过ID／OD探头探测这种扰动，从而发觉缺点。因为形成局部小磁场区磁铁很弱，管道外壁缺点对该局部磁场区不能产生扰动，也就不能探测到管壁外部磁场，从而区分管道内外缺点。
2.3 里程传感器
里程轮是管道检测器关键组成部分，它为管道检测器提供采样脉冲信号，并为检测到管道特征提供正确里程定位。里程轮传感器通常是由磁铁和霍尔元件传感器组成。
2.4 地面标识系统
地面标识系统能够取得被检测管道每点相对位置信息。尤其是在对管道缺点进行维修时，要对其正确定位，除了依靠检测器里程传感器测量管道距离，还需要地面标识系统提供参考点，为需要开挖维修管道缺点提供近距离相对位置参考，提升定位精度。
检测器在管道内运行时，需要使用地面标识器沿管道上永久标识点对检测器进行跟踪设标。通常选择管道里程桩作为标识点。投运检测器前，首先利用基按时钟对地面标识器和检测器电子包时钟进行同时。检测结束后，将地面标识器所统计检测器在每个跟踪点上经过时间信息导入检测数据中，这么就得到了管道上每点到地面最近参考点相对距离。管道相对于参考点位置信息对于指导缺点点开挖修补、维护含有很关键作用。
2.5 数据分析系统
在管道检测实施前，必需经过牵拉试验建立针对被检测管道缺点数据库。酋先，在试验管道上设计人工缺点，模拟检测器在管道内可能运行速度进行
牵拉试验，然后对全部缺点数据进行量化统计，得到缺点量化模型，结合数据分析软件，完成对管道上缺点量化和统计，对含缺点管道进行完整性评价，使业主充足了解所经营管道运行状态，为管道运行单位提供完整性管理提议。含缺点管道完整性评价包含管道缺点评价，管道缺点剩下寿命估计和维护维修提议。
2.5.1 管道缺点评价
经过相成评价方法计算出缺点处最大安全压力，依据最大安全压力和管道最大许可操作压力 (MAOP)比值，得到缺点维修系数(ERF值)，维护维修系数是管道进行维护维修关键参考依据。
2.5.2 管道缺点剩下寿命估计
使用基于概率模型方法稳基于两次或数次检测间隔两种方法，对管道缺点进行剩下寿命估计。
管道缺点剩下寿命估计基础步骤：
(1)建立管线腐蚀速率概率分布模型，其方法是利用管道腐蚀检测数据和服役年限，经过统计分析，利用数学方法进行拟合，找出其概率分布规律；
(2)经过剩下强度评价，确定出缺点极限尺寸；
(3)计算得出管道失效概率随时间改变规律；
(4)给定目标可靠度，确定对应失效概率，经过确定适宜可接收失效概率就能够对管道剩下寿命进行估计，为管道再检测周期确实实提供依据。
2.5.3 维护维修提议
对管道强度计算和寿命估计后，依据管道维护维修标准，结合运行单位维修成本及维修计划、响应时间要求，在确保管道安全运行前提下，使用
分析软件维护维修提议模块为运行单位提供合理可靠服务，确保管道经济安全可靠运行。
3、 管道内检测步骤：

3.1 清管
在管道内检测之前，需对管道进行清理，管道清洗目标是净化管道、设备和工艺，以循序渐进方法从输油、输气管道中去除污物、沉淀物、氧化铁堆积物，对于减缓内腐蚀、提升管道输送量、保障管道安全运行全部有十分关键作用。同时也是检测做好准备，增加检测精度。
管道清管服务通常采取渐进式清管。渐进式清管，通常是在管道运行不停产状态下，经过逐步提升清管球尺寸大小和密度，按次序对管道进行清理，目标是在避免堵管风险情况下将管道清理洁净，确定管道含有经过几何测径检测器和智能检测器条件。从管道内清理出沉积物，能确保几何测径检测器取得可靠变形数据，还是智能内检测取得良好检测结果关键保障。少许碎片、油泥、结蜡，在检测过程中，累积在传感器周围会引发错误数据，甚至无数据。
管道沉积物
油气管道内常见沉积物：
– 结蜡
–沙
–油垢
清管器选型和清管次数：
序号
清管次序
清管器类型
1
第一步
标准双向清管器（双导向4密封皮碗）
2
第二步
磁铁清管器（双导向磁铁）
3
第三步
钢刷式清管器（双导向钢刷）
4
第四步
磁力钢刷式清管器（双导向钢刷磁铁）
5
第五步
磁力钢刷式清管器（双导向钢刷磁铁带测径盘）

3.2 几何测径（变形检测）
当确定管线清洁后，运行测径球，用于验证管线内径通球几何尺寸。不能被校准阀门、凹坑、弯头或其它障碍物/嵌入物全部会被检测出。假如要深入了解整条管线不一样位置内径几何尺寸改变，需要采取智能几何测径检测器进行检测，能够检测并统计每个几何改变程度和位置。智能几何测径检测器能够独立运行，或几何测径器功效包含在智能内检测器上，同时获取管道几何变形数据。

3.3 发漏磁检测器
具体步骤：
（1） 内检测器发送；

（2） 跟踪设标；
（3） 检测器接收；

（4） 转储并备份检测数据；

3.4 数据分析
（1）检验数据完整性，包含：各通道信号清楚、完整；地面标识数据应齐全；假如数据不完整，应该分析原因，重新检测；
（2）缺点数据分析整理。

3.5 提交汇报
汇报内容包含以下内容：
（1） 检测工程概述；
（2） 腐蚀检测器技术指标；
（3） 检测到缺点摘要和统计；
（4） 严重金属损失全方面描述表；
（5） 管道特征列表：金属损失、焊缝、弯头、三通、小开孔、法兰、阀门、套管、补丁、定位磁铁、贴近金属等；
（6） 地面定标点列表；
（7） 内检测缺点评定：明确管道实际情况、估计缺点增加率、制订对应修复计划、提出管道修复方法、确定管道再检测时间间隔、避免无须要修复或过多修复。
3.6 开挖验证

4、 内检测人员配置和车辆
通常需要15人，其中项目经理1人，机械工程师2人，电子工程师2人，跟踪人员4人，皮卡司机4人，货车司机2人。
车辆：皮卡4辆，货车2辆（装检测器、清管器、变形检测器、杂物）
5、 设备价格
小型内检测一整套需要300万-500万左右；
大型（1014mm）需要1500万左右；
中国品牌：中油管道检测技术有限责任企业
国外品牌：壳牌、英国AT企业、英国ADVANTICA企业