摘　要：介紹多頻管中電流法的檢測(cè)原理，對(duì)多頻管中電流法檢測(cè)的影響因素進(jìn)行分析，提出了建議。

關(guān)鍵詞：多頻管中電流法(PCM)；  防腐層檢測(cè)；  檢測(cè)原理；  影響因素

Analysis on Influencing Factors of Pipeline Current Mapper Detection

Abstract：The detection principle ot pipeline current mapper is introduced．The influencing factors of pipeline emTent mapper detection are analyzed，and suggestions are put forward．

Keywords：pipeline current mapper(PCM)；anticorrosive coating detection；detection principle；influencing factor

目前，對(duì)燃?xì)夤艿婪栏瘜拥臋z測(cè)主要以地面非開(kāi)挖檢測(cè)為主，常見(jiàn)的檢測(cè)方法有多頻管中電流法(PCM)、人體電容法、交流電位梯度法(ACVG)、直流電壓梯度法(DCVG)等^[1-3]。

多頻管中電流法在燃?xì)夤艿婪栏瘜訖z測(cè)中具有快速、準(zhǔn)確、高效的特點(diǎn)，在業(yè)內(nèi)得到了越來(lái)越廣泛的使用。多頻管中電流法主要是通過(guò)測(cè)量管道中電流隨測(cè)量距離的衰減情況，來(lái)評(píng)估和分析管道防腐層的質(zhì)量。從實(shí)際應(yīng)用效果看，城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿乐車(chē)沫h(huán)境較為復(fù)雜，影響因素較多(特別是低頻干擾信號(hào)、土壤電阻率、管道埋深等因素)，多頻管中電流法在檢測(cè)過(guò)程中，很容易受到外界環(huán)境的影響。因此，采用多頻管中電流法檢測(cè)城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿婪栏瘜訒r(shí)，合理選擇檢測(cè)頻率和避免外界環(huán)境干擾十分重要。

1　多頻管中電流法的檢測(cè)原理

多頻管中電流法檢測(cè)設(shè)備(見(jiàn)圖1)由信號(hào)發(fā)射機(jī)和信號(hào)接收機(jī)兩部分組成。檢測(cè)時(shí)，將發(fā)射機(jī)的一端與管道連接，另一端與大地或陽(yáng)極床(犧牲陽(yáng)極)連接，由發(fā)射機(jī)向管道發(fā)射4Hz或128Hz的電流。信號(hào)接收機(jī)能探測(cè)到經(jīng)管壁傳送的電流信號(hào)，并跟蹤和采集該電流信號(hào)，將采集到的電流值、管道埋深等輸入到分析軟件系統(tǒng)中，繪制信號(hào)電流隨著測(cè)量距離(本文中的測(cè)量距離均以發(fā)射機(jī)所在位置為起點(diǎn))變化的電流衰減曲線。通過(guò)分析電流衰減曲線和電流衰減率，實(shí)現(xiàn)對(duì)防腐層破損點(diǎn)的定位和評(píng)估^[4]，并參考CJJ 95—2003((城鎮(zhèn)燃?xì)饴竦劁撡|(zhì)管道腐蝕控制技術(shù)規(guī)程》，對(duì)防腐層的質(zhì)量情況進(jìn)行評(píng)價(jià)、分級(jí)。

在防腐層的評(píng)價(jià)模型中，管道中的信號(hào)電流與測(cè)量距離成指數(shù)變化關(guān)系，見(jiàn)式(1) ^[5]：

I=I0^-ar       (1)

式中I——管道防腐層檢測(cè)點(diǎn)處的信號(hào)電流，A

I0——發(fā)射機(jī)向管道發(fā)射的電流，A

a——衰減系數(shù)

r——測(cè)量距離(管道防腐層檢測(cè)點(diǎn)與發(fā)射機(jī)所在位置的距離)，m

管道中的信號(hào)電流隨著測(cè)量距離變化的一般規(guī)律為：信號(hào)電流隨著測(cè)量距離的增大而衰減，在其他條件不變的情況下，防腐層的絕緣性越好，電流損失越少，衰減越慢；反之，若防腐層損壞，如老化、變質(zhì)、脫落等，絕緣性能越差，電流損失越嚴(yán)重，衰減也就越快。

2　影響因素分析

①管道本身因素

管道通過(guò)三通、彎頭等管件時(shí)，由于材質(zhì)差異，管道的電阻會(huì)發(fā)生變化，使得信號(hào)電流在管道傳輸過(guò)程中形成一定的衰減。樓前庭院管道與單元立管之間的管道出地面處，無(wú)電絕緣裝置或電絕緣裝置絕緣性較差，一旦用戶支管與大地連通，則樓前庭院管道中的大部分信號(hào)電流會(huì)泄漏至單元立管中，形成嚴(yán)重的電流衰減。

另外，在三通、法蘭、彎頭等位置，受這些管件形狀的限制，在管道防腐層涂覆過(guò)程中，防腐層往往不能很好地貼合在這些管件表面上，導(dǎo)致管道中的信號(hào)電流在流經(jīng)這些區(qū)域時(shí)，會(huì)形成一定的衰減，因此在這些區(qū)域進(jìn)行防腐層檢測(cè)時(shí)容易產(chǎn)生誤判。在遇到類似特殊的環(huán)境和條件時(shí)，應(yīng)不斷地通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試、反復(fù)對(duì)比來(lái)積累檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)，必要時(shí)應(yīng)綜合其他檢測(cè)手段相互驗(yàn)證，以使檢測(cè)結(jié)果更加可靠準(zhǔn)確。

②外界低頻電流

一般情況下，管道內(nèi)的信號(hào)電流應(yīng)該隨著測(cè)量距離的增大而不斷衰減，但是當(dāng)存在外界低頻電流干擾時(shí)，4Hz的信號(hào)電流會(huì)出現(xiàn)突然反彈或者波動(dòng)的現(xiàn)象，受到外界低頻電流干擾時(shí)的4Hz信號(hào)電流衰減曲線見(jiàn)圖2^[6]。外界干擾的低頻電流會(huì)與檢測(cè)中使用的4Hz低頻信號(hào)電流互相作用，產(chǎn)生疊加或抵消，當(dāng)疊加時(shí)，會(huì)出現(xiàn)圖2中信號(hào)電流反彈升高的情況；當(dāng)?shù)窒麜r(shí)，會(huì)出現(xiàn)信號(hào)電流驟然變小的情況。無(wú)論是疊加還是抵消，都會(huì)對(duì)防腐層的檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生很大影響，甚至嚴(yán)重失真。

③周?chē)渌芫€

采用多頻管中電流法檢測(cè)時(shí)，應(yīng)根據(jù)管道所處的環(huán)境合理地選擇測(cè)量電流信號(hào)，如果選用的電流信號(hào)頻率較高，管道表面、外防腐層、大地將形成阻抗模型，當(dāng)外防腐層破損后，信號(hào)電流會(huì)透過(guò)阻抗進(jìn)入到土壤之中。管道周?chē)绻衅渌芫€，泄漏電流會(huì)進(jìn)入這些管線之中，形成新的電流通道。因此在燃?xì)夤艿婪栏瘜訖z測(cè)過(guò)程中，周?chē)⑿谢蛘呓徊娴墓芫€可能會(huì)對(duì)檢測(cè)產(chǎn)生很大的影響，導(dǎo)致檢測(cè)時(shí)無(wú)法正確區(qū)分燃?xì)夤艿篮推渌芫€。

另外，一些電纜與燃?xì)夤艿啦⑿袝r(shí)，如果電纜的絕緣性較差，也會(huì)在一定程度上產(chǎn)生感應(yīng)電流，這些感應(yīng)電流可能會(huì)進(jìn)入燃?xì)夤艿?，與燃?xì)夤艿乐械男盘?hào)電流疊加或抵消，使信號(hào)電流衰減曲線產(chǎn)生很大波動(dòng)，導(dǎo)致誤判斷。

④土壤電阻率

在對(duì)管道防腐層破損點(diǎn)進(jìn)行定量評(píng)估時(shí)，一般把破損點(diǎn)假設(shè)成圓形，則破損點(diǎn)的電阻R計(jì)算公式為：

R=r/2d        (2)

式中R——破損點(diǎn)的電阻，W

r——破損點(diǎn)附近的土壤電阻率，W·m

d——破損點(diǎn)的直徑，m

管道中的信號(hào)電流在破損點(diǎn)處的泄漏量與破損點(diǎn)的電阻有著直接的關(guān)系。當(dāng)破損點(diǎn)電阻較大時(shí)，信號(hào)電流在破損點(diǎn)處衰減較?。划?dāng)破損點(diǎn)電阻較小時(shí)，信號(hào)電流在破損點(diǎn)處衰減較大。因此，由式(2)可知，管道中的信號(hào)電流在破損點(diǎn)處的衰減情況與破損點(diǎn)直徑和破損點(diǎn)附近的土壤電阻率有很大的關(guān)系。

在計(jì)算防腐層面電阻率時(shí)，一般都是假設(shè)土壤的電阻率均勻一致。但是從實(shí)際檢測(cè)情況來(lái)看，一方面在城市建設(shè)過(guò)程中，往往都是使用回填土，不同位置、不同時(shí)期的回填土各不相同；另一方面，不同的城鎮(zhèn)區(qū)域，從事生產(chǎn)與生活的環(huán)境和結(jié)構(gòu)不同，導(dǎo)致土壤中的離子含量、水含量、酸堿度等各有差異。這些都會(huì)造成管道周?chē)耐寥离娮杪拾l(fā)生變化。

⑤管道埋深

一般地，城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿栏魈幝裆畈煌?。不同的管道埋深將?huì)對(duì)防腐層破損點(diǎn)處泄漏電流產(chǎn)生的電場(chǎng)產(chǎn)生很大影響。假設(shè)管道防腐層的破損情況相同、周?chē)寥离娮杪首兓淮?，?dāng)管道埋深較小時(shí)，從防腐層破損點(diǎn)向外傳導(dǎo)的電流相對(duì)集中，在地面上檢測(cè)到的電流較大；而當(dāng)管道埋深較大時(shí)，在地面上檢測(cè)到的電流較小(見(jiàn)圖3)。

3　建議

①應(yīng)在進(jìn)行管道防腐層檢測(cè)前熟悉被測(cè)管道的基本情況，了解相關(guān)管道設(shè)施，盡量避免相關(guān)因素干擾，以防誤判。

②在管道防腐層檢測(cè)過(guò)程中，應(yīng)合理地選擇檢測(cè)方法。在有低頻信號(hào)干擾的環(huán)境中，使用多頻管中電流法檢測(cè)時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮128Hz的電流信號(hào)，這樣能夠有效降低環(huán)境對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響。

③在實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中，特別是在干擾比較嚴(yán)重的地區(qū)，如果出現(xiàn)防腐層質(zhì)量比較差的情況，應(yīng)該采取多日多次測(cè)量的方式，對(duì)每次測(cè)量的結(jié)果進(jìn)行比對(duì)和分析，最終得到較為準(zhǔn)確、合理的結(jié)果。

④在管道敷設(shè)階段就應(yīng)對(duì)其進(jìn)行初檢測(cè)，建立系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，以便后期檢測(cè)時(shí)通過(guò)綜合對(duì)比得出更加可靠準(zhǔn)確的結(jié)果。

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本文作者：王小璐  和宏偉

作者單位：北京市公用事業(yè)科學(xué)研究所

  北京市燃?xì)饧瘓F(tuán)研究院