燃气管道防腐层检测时牺牲阳极的判断方法.doc

城市钢质燃气管道牺牲阳极的判断
丹阳奥恩能源科技发展有限公司

步入2000年后，中国的天然气事业得到了飞速的发展，许多城市引进天然气，城市的钢质燃气管道数量急剧增加。管道在役时间基本上超过5年，根据相关标准，必须进行管道防腐层检测，确保管道的安全运行。与长输管道相比，在进行管道检测过程中遇到最棘手的问题就是牺牲阳极，燃气公司在资料保护意识不强，许多公司在阴极保护竣工验收时根本没有要求施工单位出具阴极保护分布图，这对后期管道的阴极保护及牺牲阳极的维护，管道防腐层的检测都带来了巨大的困难。在管道防腐层检测过程中，许多检测单位对检测到的信号是防腐层破损信号还是牺牲阳极干扰，拿不出好的检测方案，基本上式凭借检测者的经验，而检测者为了避免造成误判（开挖后发现为牺牲阳极而非防腐层破损点），通常会将漏电信号的点排除，将其视为牺牲阳极，这样很可能会将大面积的防腐层破损点排除。目前国内使用的钢质管道防腐层检测设备主要有：1、英国雷迪的PCM+以及国内仿造的一些相关产品，2、皮尔逊法（国内主要用海安生产的）；3、C扫描埋地管线防腐检测系统；4、DCVG（澳大利亚，英国生产）；5、CIPS。在这些检测设备中，1、2、3原理基本相同，采用的是交流电流信号作为发射信号，只是发射的频率及信号接收的方式不同。应用最广泛的应是PCM+，该设备操作简单，价格较低，但是测量的精确度及抗干扰能力还是有待提高。皮尔逊法基本被淘汰，管道定位还可以，但防腐层检测抗干扰能力很差，对于城市燃气管道很难发挥效果。PCM中的A字架防腐层定位原理与皮尔逊原理一样，专业术语应该为交流电位梯度法（ACVG）。C扫描在信号接收与处理上下了许多功夫，抗干扰能力较强，但是价格昂贵（许多都是关税了），C扫描具有卫星定位功能，但是精确度为普通民用10米左右，基本上是摆设。DCVG和CIPS是采用直流电流技术，最佳的检测方案是两者联用，但是两者联用。欧美的长输管道都得用CIPS对管道阴极保护进行评价，但是国内的城市管道主要是采用牺牲阳极，使用CIPS的效果不大，并且操作非常复杂。使用PCM一天检测工作量，CIPS需要2-3天。DCVG比较适合于城市燃气管道，它采用的是直流电流梯度法，对城市内部各种各样的交流杂散电流干扰有很好的抗干扰能力。但是它的操作也比较复杂，需要前面有人探管指定管道具体位置；并且采用的是接触式测量方法，必须与大地接触，对于沥青路面下的钢质管道无能为力。
笔者对通过对上述几种检测仪器的使用情况来看，能够准确判断牺牲阳极的位置只有DCVG检测技术，其它几种技术基本是靠操作者的经验。下面主要介绍一下使用DCVG检测技术判断牺牲阳极。
目前国内城市燃气管道的阴极保护主要采用的是牺牲阳极技术，采用的大多为镁阳极，埋设方法有管道一侧距管道1-3m埋设阳极组，或者管道两侧分别埋设。埋设间隔在300-500米。但是目前许多燃气公司对这方面的资料保护意识不强，阴极保护竣工后，很少留下竣工图纸及牺牲阳极分布图。针对这种情况牺牲阳极的判断方法如下：
对于埋设在管道一侧的牺的开路电位牲阳极，当施加直流的DCVG检测电流后（施加电流的管地电位需大于牺牲阳极），在牺牲阳极处会出现漏电电流，使用PCM或C扫描用的是一定频率的交流信号，在任何情况下都会出现漏电现象严重的干扰了检测。现简单说明埋设在管道一侧的牺牲阳极判断方法。

图1管道一侧埋设有牺牲阳极
图中|AB|=|AC|=|BD|
从等电位线可以知道
|V1|=|V2|>|V1’|
而VAD=V1+V2=0
因此可以知道在埋设在管道一侧的牺牲阳极采用DCVG检测方法检测到的电位差值为：
管道正上方的小于管道一侧，管道一侧的读数大，管道正上方读数不为零，管道一侧会出现一个“零”值点，这个“零”值点就是牺牲阳极埋设点。
对于管道两侧同时埋设牺牲阳极的情况如下图2所示：
两支牺牲阳极的等电位线出现了叠加。图中带“ ’ ”的为阳极B的等电位差。
根据图中等电位线及电流相关知识我们可以知道图中相关等电位差之间的关系即：
距离关系：
CE=DE=CF
电位差关系:定义向右为正方向
|V4’ | <| V1’|=|V2’ |<V1=v2=|V4|<V3=|V3’ |
所以使用DCVG检测到的电位情况如下
|VCE| = |V1+ V1’ |= V1-| V1’ |；|VDE|= |v2+V2’ | = |V2’ | -v2
|VCD|= |V3+V3’ | = V3-|V3’ |=0
|VCF|= |V4+V4’ | = |V4|+|V4’ |
所以得到的关系应为：
|VCD|=0；|VCE| =|VDE|
|VCD|<|VCE| =|VDE|<|VCF|

图2、管道两侧埋设有牺牲阳极

因此两侧埋有牺牲阳极的情况下，DCVG表的读数情况为：
管道远处比近处读数大；在管道正上方读数会出现“零”值点。所以我们在检测过程中要注意，管道正上方出现“零”值点并非就是出现了管道防腐层破损，而有可能会是管道两侧埋设有牺牲阳极。

通过以上讲解我们可以归纳出利用DCVG方法判断牺牲阳极的方法：
判断两边有牺牲阳极的判断经验为：
管道远处比近处读数大；在管道正上方读数为零
埋设在管道一边的牺牲阳极判断经验为：
管道一侧的读数大，管道正上方读数不为零。
防腐层破损情况下的判断经验为：
管道近处比远处读数大。管道正上方读数为零。

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叶根银
15952950320
2011年8月