将A型架的一极放在管线的正上方,另一极远离管线,从距故障点1米处开始,以25厘米或更小的间隔检测,记下此过程的最大读数,或用按下“shift”键后,在不放开的同时,再按深度(depth)键的方法,记录检测结果。注意此时面板左上角显示的数据记录号是否正确。对每个要检测的管段进行以上步骤,直到完成全部检测工作,标识出管线上的全部故障点。
当完成全部检测工作后,可以将存储的检测数据下载,但此时一定要将磁靴从接收机上取下,之后下载的数据是故障检测数据而不是电流梯度法的检测数据了。数据下载的方法与下载4Hz电流梯度法数据的方法类似,使用的程序也是“upload utility”, 结果的数据文件名是FFDATA.TXT。
在进行故障点检测的任何时候,可以将检测功能转换进行电流梯度法的检测。方法是:从接收机的附件接口上拔下A型架的连线,或使用峰零值转换(Peak/null/accessory)键进行转换。
使用RD4000PDL 进行漏点定位的方法与PCM类似,RD4000接收机不具备数据存储功能。
4.2.2、注意事项
当管线处在市区或水泥/沥青路面下时,将A型架的探针插入大地会遇到困难,解决方法一是在偏离管线上方有土壤的位置进行检测;二是在路面上浇点水,使得探针能够采集到地面的电压信号。当检测管线上方的土壤较为干燥时,适当地浇一点水会提高检测的精度和检测的效果。A型架的使用应在电流梯度法的检测基础上进行,这样会提高检测的工作效率。当A型架的检测效果不理想甚至检测不出漏点时,应检查发射机是否发射的是带有方向的频率信号,这一点经常会被遗忘。
4.3、关于RD-PCM 的补充说明
英国雷迪的PCM是一种管道防腐检测专用的外业仪器,它与管道防腐软件GDFFW xp组合构成最为普及的防腐层检测系统,这种系统对评价有外加电流保护的长输管道更具有特别的优点。为当前最为广范应用的防腐层检测仪器。??????
4.3.1、技术特点
RD-PCM具有150W大功率发射机,及超低频的信号电流测量,对于外防腐层好的管线,仪器能一次测量30Km的目标管线。4Hz信号电流可以模拟出直流保护电流的衰减规律,而不必考虑分布管道电容及电感的影响。这样从Y值解决Rg就特别方便与可靠。
????仪器特别适合发现长输管线与其他管道的不正常搭接,或管线个别地段的防腐层破损,个别地段的防腐层老化退化。用它测量长输管线电保护系统可以测出个别管段过保护(引起防腐层起泡剥离),也可测出个别管段保护不足(引起管道腐蚀)。
4.3.2、PCM与MF5的比较
????PCM基本保持了MF5(RD4000PDL)的各种功能,但采用更低的频率。
????发射机采用三种方式发设叠加电流。
1) ELF : 4Hz 128Hz 其中:128Hz供定位用 2) ELF↑ : 4Hz 8Hz 128Hz 其中:8Hz供测定信号方向用 ↓3) LF↑ : 4Hz 8Hz 640Hz 其中:640Hz供定位定向用 ↓????发射机可采用三种电源:
220V 50HZ 市电
220V 50Hz 整流器,15-30V电源 20-50V 直流电源
????发射机采用恒流输出:分六档:100mA 300mA 600mA 1A 2A 3A
(注:接收机的液晶显示板上电流数值是4Hz信号强度,其他频率按不同的信号模式与4Hz电流强度有一定比例倍数的关系。)
????PCM发射机由于采用更低的信号频率,不具有感应发射信号的方式,只能用直连的方式发射检测信号。PCM接收机,保持了与其他型号相同的外观样式及轻便性,下加带座的磁力仪探头(磁靴),专门为4Hz检测以及存储检测数据之用。
????接收机还有CPS及8KHz的接收功能, CPS 功能是直接检测外加电流阴极保护电流上带有的100Hz的交流信号,该信号是阴保站内的整流器发出的;8KHz检测频率是为使PCM接收机与其它雷迪定位仪的兼容性而设置的。
????当发射机供带方向频率电流时,接收机能同时自动读出电流强度和电流方向。
4.4、交变电流梯度法的检测应用
交变电流梯度法应用较为简便。检测时将发射机发射的检测信号供入管道,在地面上沿管道路由记录管道中各个测点的电流值;观测数据经过软件处理即得出检测结果。图形结果可直接显示破损点位置,也可定性地判断各段防腐层的老化状况。若要定量地测量防腐层的状况,则可用不同频率的信号电流进行类似测量,将测量数据通过GDFFW xp 软件,便可算出各段防腐层的绝缘电阻值Rg,对异常管段计算检测信号的衰减率及异常显度,用以判别故障的类别及严重程度。参照相应标准即可判定防腐层的质量级别,检测的原始数据及分析结果可以作为防腐数据库的原始资料。
4.4.1、检测中的注意事项
根据电流梯度法的检测原理、测试设备的性能特点、经过大量的现场检测、验证、参数修正,不断提高仪器的应用经验。在使用中要注意以下问题: 1)测点布置与图示问题
在进行测点布置时,要根据检测的任务要求决定检测间距,并基于大比例尺的地形/管线图,确定出信号供入点的大致方位。施工过程中的实际检测点一般要根据现场的检测条件适当调整。为便于检测数据进入埋地管线腐蚀与防护信息系统(CPGIS)进行数据库管理,所测管道需按顺序统一编号,利用被检测管道的检修井、设施井、管道的出露点(或阀门井、泄水井、放气阀等)或测试桩作为检测工作的起点和终点,自起点以距离为单位按自然顺序编出测桩号码,且在地面钉牢,以标定出测桩的位置。用测绳测量检测间距时,闭合差应不大于管线长度的5‰。
检测信号通过信号线与被测管体直接连接或与测试桩的引线连接。为保证测试结果的稳定性和可靠性,接地电极采用不锈钢接地钢钎,电极表面和接管贴片表面保持光滑洁净,以减小接触电阻。通过地线和接地钢钎构成检测电流回路,接地钢钎应与土壤接触良好,为减轻信号干扰,地线布置在垂直于被测管道的方向。
2)检测参数的确定
当现场检测选用PCM时,发射机使用24或48伏蓄电池作为动力电源,其输出功率为150W,信号传播距离远,提高了检测的信噪比,保证了检测精度。经验证实,采用超低频信号的128Hz工作频率较为理想。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(末端>
10mA),才能较好地进行管道外防腐层的整体性能评价。初始输出电流可选1A左右,此时建议采用48伏直流电源给发射机供电,24伏蓄电池可能会出现供电不足的情况,检测时间过短。
根据检测区内的管线敷设密度,经现场对比分析,可在30-50米的范围内选择检测间距。一般为30m较为恰当。该间距即可保证外防腐层的检测精度,又可降低检测的工作量。
3)检测信号电流大小的调整
检测人员在沿管道进行电流梯度检测时,接收机的分贝电流读数要求大于20dB,但不超过80dB, 信号读数(通过调整增益)在30-70之间,检测精度良好;使用PCM检测时当信号良好,电流读数大于1000mA时接收机自动改为以安培(A)为单位。当读数过小时增大激励电流,必要时移动发射机位置;对管道进行直读测深时,深度值可读至厘米精度。
4)检测结果的重复性
为保证检测结果的数据精度,在每个测点上可进行重复观测,两次观测相对误差不超过5%时取其之一或者两次观测值的平均数作为该点的观测结果;在干扰较大或者读数不稳的测点上多次观测,取其偏差最小的2-3个读数的平均值作为该点的观测结果。
5)防腐层漏点的初步判定
现场检测过程中,操作者可以通过检测两个检测点之间的电流变化,初步确定出防腐层漏点的大致位置。确定漏点的准则不应简单地通过检测信号的衰减值来判定,而是可以通过计算信号衰减的百分比,一般衰减百分比在20%以上就应判定为该段信号异常衰减。例如,30米间距的两个检测点信号衰减了100mA, 并不能确定是否是防腐层存在缺陷,若检测的初始点信号值为1000mA,衰减率为10%,若初始点信号为300mA, 则衰减率高达33%了,若没有支管等管道设施,该段内就存在严重破损或管道的金属搭接。通过加密检测或A型架可以精确将管道的缺陷定位。
6)防腐层缺陷的判定和定位
防护层质量分为防护层局部缺陷和整体老化两种类型。在普查检测阶段,防腐层缺陷的确定应采用50米间距的dB值的递减率,根据dB值递减率,按下表判定其防腐层缺陷类型。
利用dB值递减率初步判定防腐层局部缺陷类型
dB值递减率(dB/km) < 30 60-110 300-500
在初步判定为防腐层局部缺陷的区段,通过加密测试间距,重测该管段,并计算各区段的dB值递减率。如果至少有一段,其dB值递减率大于2倍的区间dB值递减率,则确定该点为防腐层局部缺陷位置段。否则,该区段为防腐层整体失效,失效程度参照SY/T5918-2004标准中防腐层整体质量评价方法确定。
7)适用范围及评价参数的确定
根据埋设的土壤类型,将土壤的含水量分为五级:特干、干、中、湿、特湿,GDFFW软件会自动进行防腐层绝缘电阻率计算参数设定,分布电容一般在0.03- 0.003之间取值;从而提高了计算Rg的速度及精度。
防腐层局部缺陷类型 正 常 局部防腐层破损 严重破损或搭接 说 明 基本完好。防腐层无明显的缺陷 防腐层有局部缺陷 存在交叉管线 五、交变电流梯度法检测结果的解释
在应用电流梯度法进行埋地管线外防腐层检测时,由于受管道规格、敷设年代、土壤环境等变化因素的影响,没有任何两条管线能够得到完全相同的检测结果。在仪器的使用过程中,结合现场的实际情况,理解方法原理、有效地使用仪器,对检测结果做出科学、合理的解释,对于发挥仪器的作用是至关重要的。嘉信公司自1997年推广英国雷迪公司PCM以来,配合用户进行了大量的现场检测,公司的技术人员也作过一系列的试验,从中积累了一些实地经验。这些经验可为刚开始使用仪器提供一些必要的参考,帮助用户正确使用,并对PCM检测结果进行合理准确的解释。
应该说明的是:当操作者具有了自己的实地经验,尤其是通过对同一管道进行的重复测量,对有疑问的管段进行开挖验证,会大大地提高他在解释管线测量这一领域的专业技巧和技能。结合现场不断总结、反复验证是提高使用水平的有效途径。
5.1、检测的准备工作
在开始测量一条管道之前,应尽可能多地了解关于这条管道的相关信息,这对于正确地完成检测任务很有帮助的。这些准备工作包括:
1) 一张大比例的地图(1:5000或更大),来了解目标管线的情况,这个区域内的其它管线、所有支管、阀门、阴极保护检测桩、牺牲阳极的位置、管线连接点的大致位置以及其它相关的资料。检测者也应该参考一些管线的历史记录:管道铺设的日期、防腐层的自然状况、施工质量、所有近期的检测报告(包括其他方法测查的结果)、阴极保护电位大致的测量结果、管道曾被开挖和进行过防腐层维修的时间和地点、以及开挖过程中发现破损的有关报告等等。
2) 要准备好相应的记录本,或使用天津嘉信公司专用的防腐数据记录仪。现场除必须逐点记录距离X读数及信号电流读数外,应经常记录管线检测过程的峰/零值一致性,埋深,拐弯位置及管道设施(闸井、支管、分水器等等)等情况。如果用双频观测,应同时留有记录两个频率电流位置,并详细记录两次检测的相关情况。
3) 要准备好发射机用的蓄电池以及接收机用的干电池及其它必备器材。
5.2、检测的工作规划
5.2.1、信号供入点的选择
在开始检测之前,特别是对于还未用PCM进行检测过的管线来讲,尽可能地在地图上标出管线的参考位置和信号输入点的位置,将是很有帮助的。信号必须用直连法施加到目标管线上。信号输入点的位置可以是在阴极保护的检测桩上、阴保站内的保护电流输入点位置(此时应关掉恒电位仪或整流器,去掉连接线)、管线上可能的阀门设施、或其他易于施加信号的位置等。当要选择信号供入点时,必须牢记的是:靠近信号输入点的位置附近是不能进行检测的(至少10米以外)。但是如果当管线与一条道路或河流的交汇点可能存在着破损点时,发射机就不能接在附近的阴保测试桩或相邻的位置上,而要连在较远的另一个接线桩上,以保证能够检测出可能的破损点。
5.2.2、检测信号频率的选择
应用电流梯度法进行防腐层检测应用的仪器,可以是RD-PCM,也可以是RD400/4000PDL/PXL仪器。它们的应用范围以及适用的管线类型略有不同,PCM较适用于长输管线,一次施加信号可
以检测距离较长的管线,但对于单纯进行管线的定位则有些不便。而PDL/PXL则检测的距离较短,较适用于城市管线的检测,对于要兼顾城市管线定位的单位,则是一种较为适用的选择。
在测量之前,选择合适的检测信号频率,对于成功、快速地完成检测工作是至关重要的。对于使用PCM进行检测的用户来说,当检测的管线很长,同时管线路由上的埋设条件不很复杂时,检测信号应采用ELF档,此时的发射机共发射两个频率:4Hz及128Hz,两种信号的比例关系是4Hz占35%,128Hz占65%。这种信号的分配比例,有利于采用128Hz的信号进行长距离管线的检测。(注意:PCM发射机上的显示液晶板上显示的数值总是4Hz的信号电流大小,而ELF模式的定位信号电流大约是显示值的1.8倍。而其它档位上几个频率的电流值大体相当)。
当管线路由上埋设条件较为复杂时,建议采用ELF↑ 或LF↑↓ 的信号供入档。ELF↑↓ 的发射信↓号频率为三个:4Hz、8Hz 及128Hz 它们的比例关系为4Hz占35%、8Hz占30% 及128Hz占35%; 而LF↑ 挡的发射信号频率也为三个:4Hz、8Hz 及640Hz 它们的比例关系同为4Hz占35%、8Hz↓占30% 及640Hz占35%;可以看出:对于三种不同信号发射方式,4Hz信号都有,且电流大小不变。就应用场合来说,ELF↑ 与LF↑↓ 信号供入档的应用条件没有差别,只是在一档的定位频率上↓干扰较强时换入另外一档,以避开外界的干扰频率。
细心的用户可能会发现,PCM的接收机并没有提供8Hz的检测模式。发射机发射8Hz信号电流是提供与4Hz配套的倍频,用于确定检测电流的方向。注意:接收机上有8 kHz的检测模式(不是8Hz),它是为与其他定位仪器的兼容而设置的,并非检测由PCM发射机发射的8Hz信号。也就是说用户可以使用RD系列的发射机发射信号,由PCM接收机进行8kHz频率的检测。
PCM接收机提供了两个检测信号电流的按键:测定PCM电流(4Hz),它是可以进行数据存储的;另一个检测电流键称为定位电流检测键,它根据接收机处于的不同模式,测定定位电流(128或640Hz)。在实际检测应用中,由于4Hz信号时采用磁平衡原理进行检测信号的电流测定,它的检测精度较低(< 5%),当发射机施加较小的检测信号时,4Hz的检测效果较差。而定位电流的测定是采用传统的双线圈方法,检测精度很高(现场进行的重复精度测试表明,此种的检测重复精度 < 0.5%)。对于使用单频法进行防腐层检测的用户来说,128/640Hz是一个很明智的选择。遗憾的是,定位电流的检测数据无法存入PCM接收机。
此外,对于要同时应用A型架进行防腐层精确定位的用户来说,发射机的信号频率只能放在两个带电流方向的档上。这一点十分重要,如果没有采用带电流方向的检测频率,A型架无法检测出防腐层的漏点。
对于采用RD400/4000PDL/PXL进行埋地管线防腐层检测的用户,信号的选择较为简单,除非LF信号(640Hz)频率的干扰很大,一般采用640Hz的频率,并且要用直连法给被测管线施加检测信号。当有干扰时,可以采用8kHz的检测频率。但此频率的有效检测距离将会大为缩短。
5.2.3、破损点的可能位置
防腐层破损点的位置大多数分布在:河流或小溪下的管道;岩石中的管道要比松软泥土中的管道防腐层先破损;管线在公路下面的穿越;当管道敷设竣工之后,在其临近位置又进行了开挖(如土木工程或其它管道的施工)的地方等。需要检测的区域还包括:管道的连接位置,这主要是指由不同的单位在不同时间施工的管件连接部位;管线的小半径弯头等部位。建议在这些地区,检测点的间距应该相应的小一些。
此外,当将发射机的信号供入检测管线的中间地段时,用接收机在供入点的两侧分别读取信号电流的数值,从中可以判断出两侧防腐层的大致状况,也就是说信号电流大的一端防腐层