周小博
广东省特种设备检测检验院湛江检测院 广东湛江 524022
摘 要 本文主要介绍了一种新型埋地管道检测技术，即PCM检测。通过介绍PCM的工作原理，以及分析检测过程中的主要影响因素，并结合现场的埋地管道检验实例，对提高埋地管道的检测效率和检测精度提出了一些有益的建议
关键词 PCM 埋地管道 外防腐层
前言
管道输送,已经成为石油与天然气输送的主要输送的方式，埋地管道作为管道组成的重要一部分，由于埋地铺设，地理环境复杂多变，不适合运用常规方法进行检验。随着时间的推移，管道的防腐层会发生老化、发脆、剥离、脱落，造成管道的腐蚀、穿孔、从而引起泄漏，一旦发生事故，必然会给我们带来巨大的经济损失和人员伤亡。故埋地管道历来是管道检验中的重难点，必须引起我们的重视。
1、运用PCM对埋地管道检验
为了保证管道的安全运行，埋地钢质管道的保护主要是防腐层+阴极保护系统的模式。经过对埋地管道事故大量的统计分析表明，埋地钢质管道的腐蚀是一个普遍存在的问题，而且也是导致事故的重要原因。因此，对管道外防腐层的缺陷检测是管道安全检测的一个重点。
PCM是Pipeline Current Mapper的简称，即为管中电流法或多频管中电流法，主要是测量管道中电流衰减梯度，因此也称为电流梯度法[1]。它是一种通过分析地下管道中电流的变化来研究埋地管道防腐层状况的不开挖检测技术，既可进行管道定位又可用于管道防腐层状况检测，解决了以往埋地管道在非开挖状况下无法检验的难题。
2、PCM的检测原理
多频管线电流测绘仪(PCM)由发射机和便携式接收机组成。发射机将含有近于直流的4Hz电流信号的混频电流信号施加于被测管道上，接收机通过感应线圈或高精度磁力仪检测这特殊信号，得出管道电流的强度和方向。用信号发射机向管道施加某一特定频率或多个频率的激励信号，信号自发射点开始沿着管道两侧传输，管中电流信号强度将随着管道距离的增加而衰减，管道电流流经管道时，在管道周围产生一个磁场，利用接收机在管道上方按一定间隔检测管中激励信号的强度
当管道防护层性能稳定时，管中电流衰减的数值与距离成线性关系，其电流衰减率取决于涂层的绝缘电阻值，根据电流衰减率的大小变化可评价防蚀层的绝缘质量若存在电流的异常哀减段，则可认为存在电流的泄漏点或管道分支点，通过分析可判断出防蚀层的绝缘性能下降以及破损点位置
3、PCM检测的主要影响因素
3.1 地极的选择
由于地极是管中信号电流经由土壤流回发射机的途径，所以必须与目标管线绝缘良好。为了保证能够施加足够大的信号电流，地极点的选择应该考虑使回路电阻比较小，在把握原则的前提下，加地极的方法可以根据现场条件灵活运用。
3.2 检测信号频率的选择
进行防腐层检测，检测电流频率一般采用ELF带方向(128Hz+4Hz)或LF带方向(640Hz+
4Hz+8Hz)的信号供入。使用中当128 Hz的定位频率上干扰较强可能影响电流测量时，改用640 Hz的定位频率，以避开外界的干扰频率。当检测的管道很长，同时管道上的埋设条件不很复杂时，检测信号频率可采用EIF(128Hz+4Hz)。[2]
3.3 信号接入点的选择
在城镇复杂的电磁环境影响下选择发射机信号接入点时，尽量使信号电流流入待检测管道一端，而管道另一或者相邻的并行管道没有信号或者信号最小，因此当待测管道有多个信号接入点时，应尽量选择管道分布状况较好的位置。
3.4测量点附近若存在高压线路、大构筑物接地、金属物体等外界电磁干扰时，会产生类似于临近地下管线磁场的作用，使检测数据失真，所以在PCM检测中，要尽量避免这些检测点。
3.5 检测电流值大小
发射机的信号强度值要满足检测需求，但并非越大越好。当较大的信号强度太大时，会使发射机发热量过大，会缩短机器的工作寿命，但是管道中的传输电流会随着距离的增大而逐渐减小，信号强度太小则无法完成检测工作。经检测、验证，当低频交流信号的工作频率确定为128Hz，电流的大小必须保证在测试区间内管道有足够的剩余电流强度(>lmA)，才能较好地进行管道外防腐层整体性能评价，否则防护层等级划分结果便会失真。
3.6检测增益的选择
检测过程中接受机的增益量一般保持在50～70dB为宜，增益量过大或过小，都会影响检测的精度。
4、应用实例
湛江米克华能有限公司一埋地输油管线全长3.05km，管道材质为CrMo钢，钢管规格为Φ426×9mm螺旋焊接钢管，管线设计压力为5.39 MPa，管线大部分地区穿越厂区，部分穿越农田，另外穿越2条公路，到达输油码头。管道防腐层主要采用三层PE复合结构，穿越地段采用套管，防腐层厚度为2 mm。同时建有2个阴极保护站，采用外加电流阴极保护法来提高管线的防腐效果。2010年建成并于当年投产使用至今，2020年12月对其3.05 km的埋地管道运用了PCM检测仪进行了连续检测，对管道防腐层破损点及绝缘电阻值进行了检测、评价。
数据见表1
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图2 128HZ信号管道电流测绘曲线图
图2中横坐标x表示检测管线的距离，以m为单位表示；纵坐标Y表示检测电流的强度和检测电流的递减率，以dB／m为单位表示。从图4可以看出，在管线1250m、2350m处曲线迅速衰减68 mA与42 mA，而在其余管段平缓下降，可以判断管线防护层在此处存在漏电点。对这两处电流衰减较明显的地方，适当地增加测试的密度，经过“A字架”精确定位，指示箭头一处指向的管道的拐弯处，一处指示在穿越公路处。后经对检测到的两个漏电点经过开挖验证，证实电流衰减68 mA处有一个面积约100c㎡的防腐层腐蚀破损点。另一处则为非常典型的机械损伤，主要是下沟和回填时未能落实好保护措施，野蛮施工导致管线底部防护层损坏所造成。经修复后第二次对该管段重新进行检测，电流异常消失，绘制出的电流曲线为平缓下降(近直线)的曲线,检测合格。
5、结论
5.1 PCM作为一种新型埋地钢质管道检测技术具有很多优点，可对埋地管道防腐层的状况进行全面评价，在不开挖的条件下确定防腐层的破损点，同时也能精确定位管道的走向并准确测量管道埋深，延长管道的使用寿命并降低运营成本，保证了管道安全正常运行。
5.2能够有效地评价埋地钢质管道外覆盖层的安全质量状况的方法是进行安全质量分级，并按照不同级别确定相应的安全运行维护策略。
5.3当被测管道处于强干扰区(如地下相邻管线、临近高压线等)时，就无法工作。该系统在实际应用中，劳动强度大，尤其对故障定位较麻烦。对防腐层破损点的精确定位和判断仍有局限性，对破损面积较小的故障难以确定。
参考文献
[1] 吴晓畅．PCM在长输管道外防腐层质量检查中的运用[J].石油化工建设,2006，(28)：47-55.
[2]林守江．交变电流梯度法评价防腐层的模型及应用条件[J].石油化工腐蚀与防护，2002,(2):18
[作者简介]：周小博，1981年5月生，男，广东湛江，工学学士，机械工程师，现任职于广东省特种设备检测研究院湛江检测院，主要从事锅炉、压力容器、压力管道等特种设备检验工作。