DCVG技术在城市燃气管道防腐层检测oho.docx

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1、DCVGG技术在在城市燃燃气管道道防腐层层检测中中的应用用叶根银11，吴家家传2，臧桂桂宁2，解东东来3（1. 丹阳奥恩恩能源科科技发展展有限公公司，江江苏，221233002. 龙龙口港华华燃气有有限公司司，龙口口 266570003. 华华南理工工大学化化学与化化工学院院 广州州 55106640）摘要：阐阐述了DDCVGG（直流流电压梯梯度）技技术检测测金属管管道防腐腐层的技技术原理理及应用用方法。该该技术原原为长输输管道的的防腐层层检测而而研发。长长输管道道一般采采用外加加电流进进行防腐腐保护。城市燃气管道中普遍采用牺牲阳极对管道进行阴极保护，这些牺牲阳极会对DCVG的检测造成干扰。根

2、据DCVG检测技术原理及检测经验，提出了消除及判断牺牲阳极的四种方法，并在实践中得到了验证。为DCVG检测技术在城市燃气管道防腐层检测提供了工程经验。关键词：直流电电压梯度度，牺牲牲阳极，防防腐层, 完整整性评价价The Apppliccatiion DCVVG TTechhniqque on Towwn GGas Pippeliine Antticoorroosivve CCoattingg SurrveyyYe GGenyyin11, Wuu Jiiachhuann2,Zanng GGuinningg2, Xiie DDongglaii3(1, Alttereen TTechhnollog

3、iies Ltdd,Dannyanng, Jiaangssu, 21223000，2. LLonggkouu Hoong Konng aand Chiina Gass Coompaany Limmiteed，LLonggkouu, 226577003. SSoutthChhinaaUniiverrsitty oof TTechhnollogyy, GGuanngzhhou, 51106440)Absttracct：Thee prrincciplle aand dettecttionn meethood oof tthe apppliccatiion DCVVG (Dirrectt Cuurre

4、ent Volltagge GGraddiennt) tecchniiquee onn thhe mmetaal ttownn gaas ppipeelinne aantiicorrrossivee cooatiing surrveyy iss inntrooducced. Thhis tecchnoologgy hhas beeen ddeveelopped forr thhe llongg-diistaancee gaas ppipeelinne aantiicorrrossivee cooatiing surrveyy, wwherre eexteernaal ccurrrentt is

5、s wiidelly uusedd foor aantiicorrrossivee prroteectiion. Itt iss a commmonn prractticee inn thhe ttownn gaas ppipeelinne ssysttem thaat ssacrrifiiciaal aanodde iis oofteen uusedd foor ccathholiic pprottecttionn.Theese anoodess coouldd innterrferre tthe apppliccatiion of DCVVG. Bassed on thee deetecc

6、tioon pprinncipple of thee DCCVG tecchnoologgy aand acttuall teestiing expperiiencce, foour metthodds aare proopossed to eliiminnatee thhe iinflluennce of saccrifficiial anoode, annd hhaveen bbeenn veeriffiedd inn prractticee. TThesse ffourr meethoods proovidde aa poowerrfull exxploorattionn onn thh

7、e aappllicaatioon oof DDCVGG teechnniquue oon ttownn gaas ppipeelinne ccoattingg suurveey.Key worrds:Dirrectt Cuurreent Volltagge GGraddiennt, Saccrifficiial anoode, Annticcorrrosiive coaatinng, Inttegrratiion asssesssmennt1. 前言DCVGG（ Diirecct CCurrrentt Vooltaage Graadieent, 直流流电压梯梯度）检检测技术术，是目目前国内内

8、外公认认的先进进的埋地地金属管道道防腐层层检测技技术，在在管道完完整性评评价中得得到了广广泛的应应用。DDCVGG技术发发明之初初应用于于油气长长输管道道防腐层层检测，利利用管道道本身的的外加保护护电流，采采用同步步断路器使使管道外外加的阴阴极保护护直流电电流周期期性的通、断，在地地面管道道上方检检测直流流电压梯梯度，从从而判断断管道防防腐层是是否有破破损点。在在城市燃燃气管道道中，管管道阴极极保护普普遍采用用牺牲阳阳极，没没有现成成的外加加电流可可以借用用，所以以采用DCCVG检检测时必须对对管道外外加直流流电源。同同时管道道上连接接的牺牲牲阳极在在外加电电流的情情况下，本本身就是是一个漏漏

9、电点，会对管道防腐层是否破损的检测判断造成影响。如何在城市燃气管道防腐层检测中采用DCVG技术以及判断检测信号是否为牺牲阳极影响，是DCVG技术应用于城市燃气管道检测中的一个关键问题。2. DCVGG检测技技术原理理DCVGG技术是在在埋地管管道上施施加一个个直流电电源(如如阴极保保护电流流)，并并采用周周期性同同步断路路器使管管道上形形成周期期性通、断断的直流流电流。如如果管道道防腐层层存在破破损点，泄漏电流流将在破破损点周周围土壤壤形成一一个稳定定的直流流电压梯梯度场，其范围围将在十十几米至至几十米米之间变变化，对其进进行检测测可比较较准确的的发现破破损点。通通过在管管道地面面上方的的两个

10、CCu/CCuSOO4饱和和参比电电极以及及与电极极连接的的高灵敏敏度毫伏伏表来检检测这个个电位梯梯度,就可以以判断管管道破损损点的位位置和大大小。由由于DCCVG检检测技术术采用的的是周期期性的外外加直流流电流，不不受交流流电等杂杂散电流流的干扰扰3。 根据据DCVVG检测测的技术术原理，通通过对埋埋地管道道防腐层层缺陷处处地表电电场检测测，绘出出缺陷处处地表电电场等压压线轮廓廓形状，根根据绘制制的地表表电场等等电位线线可以判判断埋地地管道防防腐层缺缺陷的形形状以及及缺陷所所在管体体的位置置。典型型的电场场轮廓线线有图11所示的的几种1。图1.典典型的几几种管道道防腐层层缺陷地地表电场场等电

11、位位分布图图在检测过过程中，通通过检测测管地电电位的IIR可以以进一步步判断防防腐层缺缺陷的大大小。在在阴极保保护过程程中，外外加电流流在管线线上形成成的电位位差包括括管道通通过防腐腐层到土土壤的电电压降VVI和管道道边的土土壤到远远方大地地的电压压降VS。在管管线上加加电压后后，管线线的电压压降可由由图2所所示，他他们之间间的关系系可由下下式表示示1：VT=VVI+VS(1)其中：VVT管道道到远大大地点的的电位差差， VI 管道道通过防防腐层到到周边土土壤的电电位差VS 管道道边的土土壤到远远大地点点的电位位差采用DCCVG进进行检测测时，VVT为管道道的断电电电位VVofff与通电电电位

12、VVon的差差，VS可由DDCVGG的高灵灵敏度毫毫伏表直直接读取取。图2.管管道周边边电位分分布图在埋地管管道阴极极保护电电压降中中，VI是外加加阴极保保护电压压中真正正起到保保护管道道作用的的一部分分电压，VS是为克服土壤阻抗而损失的电压，对于保护管线并没有作用，所以要获得较好的阴极保护效果，VI应较大而VS较小，阴极保护的水平可以用VI的大小来衡量。然而在实际的检测中很难对VI进行测量，而较容易测量Vs的值，因此可以利用Vs值的大小来评价阴极保护的作用，通常是利用其占埋地管道外加阴极保护电压降的百分比进行表示，公式如下：(2)IR越大大，阴极极保护程程度越低低，也就就是说埋埋地管道道防腐

13、层层缺陷面面积越大大，因而而DCVVG能够够较准确确地预测测防腐层层缺陷面面积的大大小，并并能对整整个管道道的阴极极保护效效果做出出客观的的判断。3. DCVGG检测技技术在城城市燃气气管网中中的应用用城市燃气气管道与与长输燃燃气管道道相比，布布局复杂杂，支管管多，管管道周围围干扰因因素多，燃燃气泄漏漏造成的的危害大大，必须须对城市市燃气管管网进行行定期的的防腐层层检测，确确保安全全4。目前前我国的的城市燃燃气管网网阴极保保护主要要采取牺牺牲阳极极方法，而而DCVVG检测测技术需需要外加加电源，所所以应用用时须在在燃气管管道中加加直流电电流。直直流电源源的外加加如图33所示：可调节节的直流流电

14、源正正极接地地，负极极通过阀阀门测试试桩或阀阀门井与与燃气管管道壁连连接，负负极与燃燃气管道道之间接接电路通通断器来来实现管管路电流流的周期期性通断断。图3. 城市燃燃气管道道中外加加电流加加入图国家标准准埋地地钢制管管道阴极极保护技技术规范范（GGB/TT214448-20008）要要求管道道阴极保保护电位位（即管管/地界界面极化化电位）应应为-8850mmV（CCSE）或或更负，但但不能比比-12200 mV更更负55。所所以在牺牺牲阳极极阴极保保护良好好的管道道，管道道管地电电位已被被极化到到-8550-12000 mmV（CCSE）之之间。在在进行DDCVGG检测时时，由于于电源正正极

15、接地地电阻可可能会较较大，外外加在管管道上的的电位会会低于可可能会低低于牺牲牲阳极的的自然保保护电位位（对镁镁阳极，-15000 mmV），此此时管道道变为阳阳极，而而原先保保护管道道的牺牲牲阳极就就变成阴阴极，并并且由于于牺牲阳阳极是裸裸露于土土壤中，从从而会造造成牺牲牲阳极放放电现象象。则在在牺牲阳阳极处，管管道的IIR会变变得很大大，表现现为管道道的防腐腐层破坏坏，从而而对管道道的完整整性评价价造成误误判。另另外由于于牺牲阳阳极埋地地时间过过长也会会出现失失效而引引起镁阳阳极漏电电情况。如如何来判判断检测测到的信信号为管管道防腐腐层破损损还是牺牺牲阳极极放电造造成，降降低外来来因素干干扰

16、，对对检测结结果的真真实性以以及对整整个燃气气管网的的风险评评价有重重要作用用。通过DCCVG的的检测原原理及丰丰富的工工程检测测经验，我我们探索索了以下下几种方方法可以以判断、或或者避免免DCVVG检测测中的牺牺牲阳极极干扰。一, 阳阳极埋设设距离算算法：收收集管道道施工资资料，确确定牺牲牲阳极埋埋设的具具体位置置或者埋埋设距离离等，通通过检测测结果与与施工竣竣工图纸纸记录数数据进行行对比，确确认是否否为阳极极干扰。二, 在在管道上上加入外外加电流流时，避避免外加加电流对对管道的的极化电电位高于于牺牲阳阳极的自自然电位位（对镁镁阳极，-15000mVV）。三寻找找最大电电位梯度度法：国国家标

17、准准埋地地钢制管管道阴极极保护技技术规范范 (GB/T2114488-20008)对阳极极的埋设设规定为为：一般般情况下下牺牲阳阳极距管管道外壁壁3-55米，最最小不宜宜小于00.5米米，埋设设深度以以阳极顶顶部距地地面不小小于1米米为宜。成成组布置置时，阳阳极间距距为2-3米为为宜55。由由图4可可以看出出，当牺牺牲阳极极出现漏漏电情况况后，在在牺牲阳阳极周围围会出现现电位等等势线，通通过DCCVG探探测漏电电处电位位，绘出出简单的的等势图图，就可可发现最最大电位位梯度处处并不在在管道正正上方，而而在位于于偏离管管道一段段距离的的地方，从从而可以以确定此此处为牺牺牲阳极极干扰。图4. 管道上

18、上牺牲阳阳极埋设设处的电电位分布布图四计算算牺牲阳阳极IRRC法: 外加在在管道上上的电流流在与其其连接的的牺牲阳阳极上形形成的电电位差VVTC可通通过下式式计算：VTCVnc- Von(3)其中Vnnc为牺牲牲阳极的的自然保保护电位位。对镁镁阳极，为为-15500mmV。外加电流流在牺牲牲阳极上上形成的的电位差差类似于于在管道道上形成成的电位位差，只只是由于于管道上上有防腐腐层，由由于防腐腐层的高高阻抗，管管道对远远方大地地的电位位差主要要存在于于管对地地电压降降；而对对于牺牲牲阳极，阳阳极是裸裸露于土土壤，并并有阳极极填料，接接地电阻阻很小，所所以外加加电流在在牺牲阳阳极上形形成的电电位差

19、VVTC应约约等于牺牺牲阳极极旁的土土壤距远远方大地地的电位位差Vs。即VTCVs。可以以以下式式计算牺牺牲阳极极处的IIR降(4)如果IRRC接近或或大于1100，则可可判断此此处存在在牺牲阳阳极。如如果IRRC超过1100%很多，则则不排出出此处管管道上伴伴随有防防腐层破破损情况况。在这四种种方法中中，第一一种方法法最直接接，但是是许多施施工企业业在燃气气管道铺铺设时，并并没有将将阳极具具体埋设设位置绘绘制在施施工/竣竣工图纸纸上，并并且在牺牺牲阳极极埋设处处管道防防腐层也也有出现现破损现现象，特特别是阳阳极线与与管道焊焊接处。第第二种方方法能够够有效的的避免阳阳极漏电电，但是是在实际际操

20、作过过程中，临临时的接接地装置置接地电电阻较大大，为了了能够向向管道加加入适当当的电流流，管道道极化后后的电位位普遍要要大于牺牺牲阳极极的自然然电位，该该种方法法的实用用性不强强；第三三种方法法能够准准确的判判断阳极极干扰以以及阳极极所在位位置，但但是许多多公司在在施工过过程中，缺缺乏监理理，阳极极埋设位位置不符符合GBB/T2214448-220088 的规规定，有有的紧挨挨管道，这这就对第第三种方方法带来来困难。第第四种方方法受到到现场环环境，土土壤电阻阻率等因因素的影影响，外外加电流流在牺牲牲阳极上上形成的的电位差差VTC不等等于牺牲牲阳极旁旁的土壤壤距远方方大地的的电位差差Vs，并且且

21、牺牲阳阳极可能能会失效效等因素素造成阳阳极的自自然电位位Vnc的变变化。以以上4种种方法都都有各自自的局限限性，所所以在实实际检测测过程中中，必须须根据实实际情况况，四种种方法综综合判断断，才能能有限的的排除因因牺牲阳阳极漏电电而造成成的干扰扰。4. 工程检测测实例20100年5月月丹阳奥奥恩能源源科技有有限发展展公司与与华南理理工大学学联合组组成的管管道完整整性评价价小组采采用DCCVG技技术对山山东龙口口港华燃燃气公司司的次高高压，中中压管道道进行了了防腐层层检测，检检测中发发现牺牲牲阳极对对DCVVG检测测有很大大的干扰扰作用，通通过上述述的几种种方法有有效的排排除了牺牺牲阳极极漏电对对

22、DCVVG检测测结果的的影响。例例如在一一段长约约三公里里的次高高压管路路上发现现有122处漏电电现象，检检测结果果如表11所示，该该管段采采用镁阳阳极为牺牺牲阳极极，自然然保护电电位Vnc为为-15000mVV。在此段进进行检测测时，分分别在两两处测试试桩加入入外加电电流，第第一处，极极化后，通通电位VVon=-15550mVV，断电电位Vofff=-111500mV，管管道到远远大地点点的电位位差为VVT=4000mVV，牺牲牲阳极上上形成的的电位VVTC为550mVV， 118处处漏电点点由此测测试桩提提供的信信号检出出。由表表1中数数据可以以看出，除除7号点点外，检检测到的的牺牲阳阳极

23、旁的的土壤距距远方大大地的电电位差VVs与牺牺牲阳极极上形成成的电位位差VTC基本本相当，且且低于VVTC；77号点的的IRC为1220%, 怀疑疑此处或或伴有管管道防腐腐层破损损，待验验证。第二外加加电流处处，极化化后，通通电电位位Von=-15660mVV，断电电电位VVofff=-110100mV，管管道到远远大地点点的电位位差为VVT=5550mVV，牺牲牲阳极上上形成的的电位差差VTC为660mVV，912处处漏电点点由2号号测试桩桩提供的的信号检检出，由由表中数数据可以以看出，99号点检检测到的的牺牲阳阳极旁的的土壤距距远方大大地的电电位差VVs与牺牺牲阳极极上形成成的电位位差VT

24、C基本本相当，初初步判断断为牺牲牲阳极，随随后的开开挖验证证证实了了此判断断。9、110、112号漏漏电点的的IRC已经大大于1000%，所所以判断断这些点点连接有有牺牲阳阳极，但但不排出出伴随有有防腐层层破坏。其其中122号漏电电点的IIRC已经高高达1663%, 伴随随有管道道防腐层层破坏的的可能性性很大。恰恰好此处处具备开开挖条件件。开挖挖后发线线该处有有牺牲阳阳极， 同时伴伴随有管管道防腐腐层破坏坏，如图图5所示示。另外外，此112处漏漏电点相相隔距离离基本上上是相隔隔20004000米，这这也符合合一般牺牺牲阳极极埋设距距离，能能够为阳阳极信号号干扰排排除提供供依据。表1.龙龙口港华

25、华某管道道DCVVG检测测结果序号距起点距距离 (m)Vs(mV)IR (%)IRC(%)判断分析析118451190预测为阳阳极2341431186预测为阳阳极3605451190预测为阳阳极491936.558.573预测为阳阳极51113329758预测为阳阳极11700测试桩11，信号号加入点点，VT=4000mVV, VTC=550mVV61220030860预测为阳阳极7182006015120预测为阳阳极, 或伴有有管道防防腐层破破损，待待验证821200481296预测为阳阳极9240227614127预测为阳阳极, 或伴有有管道防防腐层破破损，待待验证102719972141

26、20预测为阳阳极, 或伴有有管道防防腐层破破损，待待验证29144测试桩22，信号号加入点点，VT=5550mVV, VTCC=600mV1130533551292开挖验证证为阳极极12322669818163开挖验证证为阳极极并半随随有防腐腐层破损损点图5. 12号号漏电处处开挖验验证的管管道防腐腐层破损损点照片片5. 结论及未未来工作作针对DCCVG在在城市燃燃气管道道防腐层层检测中中的应用用，提出出了四种种方法以以判断、消消除管道道连接的的牺牲阳阳极对检检测信号号的干扰扰。通过过在龙口口港华的的实际检检测，初初步验证证了上述述方法的的有效性性。 由由于开挖挖条件的的限制， 尚没有有对所有

27、有的怀疑疑为牺牲牲阳极的的漏电点点进行开开挖验证证。 未未来将对对这四种种方法的的有效性性做进一一步的验验证。同同时，将将对这些些方法进进行量化化研究，如如IRC在多大大的范围围内可以以认定为为牺牲阳阳极，在在多大的的范围内内可以认认定为牺牺牲阳极极伴随管管道防腐腐层破损损等。城城市燃气气管道完完整性评评价是一一个复杂杂的系统统工程，除除了检测测设备的的有效，更更需要操操作的人人的工程程经验，以以及燃气气公司能能够提供供可靠的的工程竣竣工图等等资料。参考文献献1. DCVGG Lttd., DCC Vooltaage Graadieent Pippeliine Coaatinng SSurvv

28、ey Equuipmmentt Opperaatioons Mannuall MM 20009, 8-223.2. 胡士信，阴阴极保护护工程手手册，北北京：化化工工业业出版社社，19999年年1月第第一版3. 周琰，靳靳世久，孙孙墨杰，肖肖昆埋埋地管道道防腐层层缺陷DDCVGG检测技技术研究究及应用用J管道道技术与与设备，220011(5)，388-400.4. SY/TT 00087.1-220066，管制制管道及及储罐腐腐蚀评价价标准埋埋地钢质质管道外外腐蚀直直接评价价S北京京，石油油化工出出版社，220066.5. GB/TT214448-20008，埋埋地钢制制管道阴阴极保护护技术规规

29、范SS220088.2作者简介介：第一作者者：叶根银银（19984- ），男，丹阳阳奥恩能能源科技技发展有有限公司司，管道安安全部经经理。地址：(2123300) 江苏苏丹阳开开发区留留学生创创业园。电话：15966519983227。E-mmaill：gyyyeaalteerenn.coom.ccn。第二作者者：吴家传传（19666- ），男，龙口港港华燃气气有限公公司工程程总监。地址：(26557000) 山山东省龙口市黄城九九鼎大厦厦八楼。电话：053358879991388。E-mmaill：wu.jiaachuuantowwngaas.ccom。第三作者者：臧桂桂宁（19800- ），男，龙口港港华燃气气有限公公司工程程及生产产运营部部经理。地址：(26557000) 山山东省龙口市黄城九九鼎大厦厦八楼。电话：15116577352216。E-mmaill：zanng.guinninggm。第四（通通讯）作作者： 解东来来（19770- ），男，工学学博士，副副教授；20001年毕毕业于加加拿大英英属哥伦伦比亚大大学，获获博士学学位。现现任华南南理工大大学化学学与化工工学院能能源工程程系主任任。电话话：(0020) 22223669855。 EE-maail：dlxxie。13