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地下管道故障检测中部分疑难问题的解决

2016/8/29 5:54:24
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地下管线探测分为地下管线探查和地下管线测量。地下管线故障检测除包括上述内容外,还包括管体腐蚀、外防腐层、阴极保护状况检测;输关介质泄漏点的具体定位等。后者的检测难度要比前者更大。除市政规划部门,管道施工部门需要进行管线探测,单项作业外,大多本文仅对探管测漏中解决部分疑难问题的方法进行交流,供同行参考。 


1. 关于一次场问题 


在管线探测检漏中,由于发射机及发射线 , 接地线,接地点附近的介质所产生的一次场,在某一范围内往往大于目标管线的二次场,使该区的管位及漏点难以探测。为能探测出此区域内的管位及漏点可采用以下方法: 

( 1 )降低发射功率:降低发射功率可使一次场减小,其影响范围亦会缩小,在其影响范围外的管线位置和漏点可测定。 

( 2 )移动发射机位置:将发射机移到远离目标管线位置,在发射机接线时将发射线拉直并与目标管线垂直,机身离目标管线 10m 以上,采用最大法接收目标管线信号,此时探头的方位与发射机发射线平行,不接收发射线产生的信号,就可将该区的管线位置及漏点探查定位出。 


2. 探测信号偏移及解决办法 


( 1 )发射机接地处管位信号的偏移:当发射机接地不对称,目标信号磁场会被推向接地线相反的一方。此种现象对于埋土深度 1.5m 以上的管道尤其明显,管道越深偏移误差越大;越靠近接线点,偏离误差越大。解决此类问题的方法如下: 

① 对称接地法,将发射机置于与目标管线一致的位置上,由发射机引出两根线分别接到目标管线的两边,观察两边接地电阻,通过打深、拔浅接地棒或浇水湿润等办法使俩边接地效果一致。 

② 单边接地管位修正法:城市水泥路面,房屋围墙等接地条件受限制,只能采用单边接地此时在管道接线点与接地点之间的范围内,管位信号点位置向接地点一边偏移了其管深的 20% 。 

( 2 )管道拐弯处信号位置的偏移:在管道拐弯及三通四通处,由于多根管道磁场的相互影响,会使目标管线信号偏移,在地表用最小法探测时,往往会将直角弯,探成弧形弯。且在拐角附近直线段末端的目标管线异常,均向两边外侧推移。这可采用分另探测各条管线走向,然后再用直线交绘法来确定管道拐弯位置。 

( 3 )平行管道使管位信号偏移 

在油田生产的中后期,大多油井采用热洗或掺水法采油,每口单井均有两根管道与计量站相连进行输油和输水,此两根管道采用同沟敷设且距离很近,探测管道时一般由单井那一边施加发射机信号,这样信号电流比较比较集中,此种两根管道在井架那端电性相连,电流方向相同,采用最大法探管时,管位会定在两根管线的中间,由于两根线在沿线破损、埋深等原因,使回路状况不一致,用最大法与最小法定位时,管位不一致,此时可采用折中修正法,方法是以最大法定位为主,向最小法一边修正 1/3 后定位,或以最小法定位点为准,向最大法一边修正 2/3 后定位。 


3. 多根管道同沟敷设时确定目标管道漏点位置的方法 

多根平行管道从搭接一端或有均压线一端施加信号时,有可能被当作一根管线来探测,尤其是近距离敷设,埋土又很深时更是如此,此种情况可通过查防腐漏点来确定管位。方法是在防腐层破损精确定点时,除去破损点上方乱砖碎石,刮平破损点上方泥土,消除地表因介质不均匀对检漏效果的影响,然后沿管线上方地表与管线走向垂直方向,测试电位,电位最大的那一点下面即为目标管线的防腐层破损点。 


4. 阴极保护电缆焊点泄漏电流与阳极地床泄漏电流的区分 


在阳级地床处,检漏时会有很大的泄漏电流,此时降低接收机的灵敏度,精确定位泄漏电流的最大点,再结合探管仪进行管位定位,如果最大泄漏点与管位一致,即可判断是焊接电缆与管位交接处未防腐,应重新作防腐处理。如果与管位不一致,就是阳极地床处泄漏电流,属正常现象。 


5. 防腐层破损点位置的判断 


当管道埋土较浅,管径较大,尝试与管径之比达 2 : 1 时,就可以判断防腐破损点在管道上、下、左、右的位置。方法是:在管线定位以后,再用检漏仪检测泄漏,将泄漏中心点与探管定位点点位进行比较,作出判断,见图 1 。 



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图 1 防腐层破损点位置判断示意图


     

( 1 )检漏中心点与探管定位点一致,均在图一中 2 处时,破损点在管道上方。(图 1 中 4 处) 

( 2 )检漏点中心点与探管定位点不一致,在图一中 1 处,破损点在管道左边。(图 1 中 5 处) 

( 3 )检漏点中心点与探管定位点不一致,在图一中 3 处时,破损点在管道右边。(图一中 7 处) 

( 4 )检漏电流分别从图一中 5 、 7 处辐射到图一中 1 和 3 处,当 1 和 3 处两边电位相等时,破损点在管道底部。(图 1 中 6 处) 


6. 防腐层破损点大小的判断 


防腐层破损点大小的判断,通常是采用在地表检测到的电位差来估算,但检测到的电位差往往会受到多种因素的影响,因此必须通过综合分析来确定其大小。确定大小的方法如下: 

( 1 )数字直读法:按地表检测的破损异常中心点电位与大地零电位的电位差值来确定: 300-600mV 为小破损, 600-900mV 为中等破损,大于 900mV 为大破损。 

( 2 )辐射距离法:破损处泄漏电流辐射到地表形成平面圆形电位场,该平面圆的直径与破损点大小有关。直径在 10m 以上为大破损点,直径在 3m 之内为小破损点,直径介于两者之间的为中等破损。 

统计图表法:以泄漏电位差为纵坐标,辐射距离为横坐标作图,在破损点附近会出现一个一个三角形的图形,三角形面积的大小,近似反映了管道上破损点的大小,见图 2 。 




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图 2 统计图法示意图



( 4 )公式修正法:用人体电容法检测破损点时,接收的信号强度受管道埋深、破损处的辐射距离(直径)、两检测者之间的距离、管道沿线土壤的介电常数等多种因素的影响,实测读数往往与破损大小不一致。将这些因素集中在一起可通过下列数学公式进行修正,修正后的泄漏电位差值,就比较接近实际值。 

修正的公式如下: 

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式中: ΔV 为修正后的破损大小数的数值( mv ) 

ΔV/ 为实测时的显示值( my ) 

D 为管道埋土深度( m ) 

L 泄漏点正上方地表辐射距离(直径)( m ) 

L/ 检测时两检测者之间的距离( m ) 

F 为土壤介电常数修正系数,特干土取 0.5 ,湿润土取 2 ,一般土取 1 


7. 气体泄漏位置定点方法 


地下输气管道发生泄漏以后,会沿着地下裂缝、电缆沟、暖气沟等地下通道窜流到很远的地方,从裂缝、孔洞处再冒出地面,尤其是石油液化气,其比重大于空气,泄漏后会窜流到很远的地方或滞留到低外,甚至流到河里,对于这类泄漏定点难度较大,可采用逐步缩小范围的方法来探查,将查漏范围由线缩小为点(防腐层破损点),如果在此范围内破损点只有一个,则在此处打孔,再用气敏仪查漏,就可确定该漏点位置,如果有两个或两个以上的破损点,则通过比较泄漏电位的大小,在大破损点处进行开孔查漏。这对运行 10 年以上的钢质防腐管道特别适用。 


8. 输水管道泄漏难点探查 


常规的自来水泄漏,可采用听音仪和相关仪器查找,但对油气管道的水压试验渗漏点;石化装置区的自来水泄漏点,北方地区埋设在冻土层以下的管道泄漏点,以及低压水管泄漏点;采用听音仪器却难以奏效。但由于泄漏处水的渗透作用,使得泄漏处周围土壤的导电率与无渗漏的地方有所不同。对于钢质防腐管道而言,泄漏点就是防腐层严重破损点,通过地下管道处防腐层破损点的查找并根据下列情况进行分析就可判断泄漏点: 

( 1 )泄漏电位大小:防腐层破损不一定漏水,而水部分防腐层必有破损,其泄漏电流大,影响范围宽,加上漏点周围土壤潮湿,导电性好,泄漏异常更为明显,由此可将中、小破损点引起的异常剔除,即可初步确定泄漏点位置。 

( 2 )土壤干湿程度:自来水泄漏后会沿着一定通道扩散,如果附近没有排水管道,就有可渗入地下或溢出地表,泄漏点周围土壤一定比其它地方湿润,干旱区域的泥土尤其明显。 

( 3 )温度异常分析:地表温度的变化,年较差和日较差都比较大,而自来水水源大多来自地下深处,其温度比较恒定。在冬秀有冰冻,有霜时,有泄漏的地方无霜且会有雾气出现。 

( 4 )观察作物生长:干旱时,树木花草由于阳光暴晒,中午树叶花草会变蔫枯,而有水泄漏的地方,花草树木生得和很茂盛;相反,在下雨时,其它地方树木花草正常生长,而泄漏地方树木会淹黄,小草被淹死。 

( 5 )水流量分析法:在泄漏区,自来水管入口流量与出口流量会不一致,根据流量计输差的大小可判断泄漏量的大小。 

( 6 )压力大小分析:在自来水泄漏的地方,管输压力会下降。对装有压力表的自来水管,只要关闭两端阀门,就会观察到泄漏段压力的变化情况。 


9. 输油管道盗油卡子的精确定位 


( 1 )调查分析方法:不法分子打卡盗油,输油管道防腐层受到了破坏,用防腐层地面检测仪将这些被破坏的漏点检测出来,再通过调查对各种因素进行分析,就可判断是否盗油卡子。主要从以下几方面进行分析: 

① 漏点大小:因卡子泄漏电流比较大,可将中小漏点进行剔除,找出其中的大漏处。 

② 时间长短:防腐层老化,破损点变大是一个缓慢的过程。一般需要几年到十几年才能由小针孔变为大漏点:而卡子则是一夜即可装上,如果前期进行了普查,将破损处查出后,与前一次进行对照,新增加的大漏点即为盗油卡子。 

③ 交通条件:盗油者需用车辆进行运输,如果大泄漏点处运输车辆通行方便,又具有一定的隐蔽性,该处就有可能已装上盗油卡子。 

④ 土壤疏松程度:在测出的大泄漏点处用接地棒往土中扎,老管道的上方经过多年日晒雨淋,人畜踩踏,车轮辗压,土壤比较密实,而被开挖刚回填的地方则比较疏松,据此可判断是否被开挖过已装上盗油卡子。 

⑤ 管道埋深:对埋土太深的管道难以开挖寻找,犯罪分子一般不会花高昂代价购买专业仪器探测,而那些处暴露地表的管线,或埋土很浅的管线,跨越沟渠附近管线,可推断位置的管线,极有可能被除数打孔盗油,在些地段外防腐层有漏电信号处也应重点分析。 

( 2 )磁场异常分析法:此法可通过由探管仪接收探测来完成。正常完好管道等磁位梯度呈圆柱形分布,信号随着测试距离的延伸将会按一定的距离有规律衰减,在管道装有卡子的地方,磁力线就会发生异常,在此若排除阀门、焊疤存在的可能性,就可判断是否存在盗油卡子。 

( 3 )改变探头方向探测:装有金属支管的卡子处,在支管处将会分流部分发射的信号,如果在此将探头平行于主干线,并提高接收机增益,进行管线探测,若有管线异域常即可探得分支管。 

上述几种办法笔者曾在长庆油田采油二厂,胜利油田东辛四矿,胜利油田油气集输公司,大庆油田天然气公司,杏一联至助剂厂输氢烃管线等管线上探查出许多盗油的卡子和一根长约 500m 的盗油支管。 


10. 水下管线探查检漏 


在海洋,河流,湖泊水下进行地下管线探查检漏时,首先应采用大功率发射,最好能够由两端分别发射信号,使其发射信号末端电磁波信号能辐射到水面上,以便探头与接收机进行管位导向。 

其次,检漏仪接收机连接的检漏线要加长,末端用一根接线鼻接着,与检漏线相连,投入水中,由检测船拖着沿管线前进,当接线鼻拖到水下管道的防腐层破损处时,仪器便有很强的反应。 

当水层过深,电磁信号不能充分辐射到检测船以上时,则可采取用多台同型号仪器同时观测,将各台探测仪的接收天线分别置入棒形容器内,进行防水密封,并沉入水中,接收管道电磁信号,采用最大法探测。数台接收机中,接收到最大信号的一台,管线就位于其探头底下。采偏移。检漏时也用数台接收机,采取与用一台接收机同样的方法进行,这可有效避免因水上检测存在惯性,船尾左右摆动偏移目标管线而造成的漏检。 

以上是笔者近年来用地下管道防腐层探测检漏仪进行教学与工程检测实践中的几点体会,错误在所难免,在此提出供同行探讨。


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