埋地钢管的腐蚀：外防腐层破损的检测方法--直流电压法

外防腐层破损检测丨管道腐蚀状态评价丨直流电压梯度法丨特点丨破损点丨破损程度丨密间隔电位法丨有助于评估管道整体阴极保护的情况

　　外防腐层破损检测和管道腐蚀状态评价的另一个前沿研究领域就是直流电压梯度法(DCVG)，其特点是利用现有的阴极保护直流信号或临时向管道施加直流信号，然后在防腐层破损点检测到管对地极化电压的异常，从而确定破损点和破损程度。而采用密间隔电位法(CIPS)全面测量，有助于评估管道整体阴极保护的情况。这两种技术的结合(DCVG+CIPS)代表了这一领域的发展方向，也符合国际防腐蚀工程师协会(NACE)标准RP0502—2002的基本要求。

　　①密间隔电位测量法

密间隔电位法CIPS主要用于测定CP系统的效果，间接反映防腐涂层状况。CIPS法沿管道以间隔1.0～1.5m采集数据，绘制连续的开/关管地电位曲线图，反映管道全线阴极保护电位情况。当防腐层某处存在缺陷时，该处电流密度增大，使保护电位正向偏移，当这种偏移达到一定数量，在地表就可检测到，当电位(铜/硫酸铜参比电极)低于-850mV时，管道就会发生腐蚀。

CIPS法不能检出涂层破损的准确位置，实际上是一种管地电位检测技术并非涂层缺陷检测技术，涂层状况是通过电位分析获得的，因此通常要与DCVG配合使用。用CIPS判定CP不足或过保护具有独到之处。

　　②直流电压梯度法

　　直流电压梯度法(DCVG)是由JohnMulvaney在澳大利亚首先提出，最初应用在通信电缆外护套破损的确定，而后广泛地应用在埋地钢管外防腐层破损的直接检测和评价领域，至今已经有逾30a历史。其基本原理是当把一个直流信号(比如阴极保护信号)施加到带防腐层的管道上，就能在管道的防腐层破损点裸露的管体和大地之间，由于土壤的电阻作用，建立起电压梯度，即土壤的电压降ΔU。依据土壤的电压降占管道对地电压的百分比来计算涂层缺陷的大小和破损点的严重程度，越靠近管道的破损点电压的梯度越大，流失的电流也越大。其判断标准为：小破损点：(0～15%)ΔU;中破损点：(16%一35%)ΔU;大破损点：(36%～100%)ΔU。

　　依据此原理，直流电压梯度法使用高灵敏度的电压表头在管道防腐层破损点上方的地面上测量两个铜/硫酸铜半电池电极的电位差。如果在一个电压降之内两个电极有一段距离(1～2m)，一个半电池电位比另一个电位要高，这样就可以确定电位梯度的大小和电流的方向。

　　为了更容易区分管道上其他直流信号，如长线电池、杂散电流以及其他阴极保护系统，应用直流电压梯度法测量时，要通过特殊设计的中断器，以1/3S(开)和2/3S(关)的比例，向管道施加一种不对称的直流信号。这种直流信号可以从现有的阴极保护系统起点的变压整流器(T/R)上注入。如果管道不带阴极保护，则可以在管道的测试中，用电池或直流发电机临时建立这种系统。

　　测量时把一个电极探头放在管道正上方，另一个探头放在管道的一侧，两探头相隔1～2m，沿管道走向每隔一定的距离测量一组数据。如果测量到离防腐层破损点足够近，就可以检测到直流电压梯度，并且越接近破损点，高灵敏度的表头对开/关(ON/OFF)脉冲电流反应越强烈，越过最强点后，电压降逐渐减少，退回以不同的角度重做圆形探测，两个电极探头电位平衡点之间中点就是破损点中心。

　　先进的DCVG检测设备带有数据存储功能和GPS引擎，既能存储测量数据，也能存储地理坐标(经纬度)数据。所有这些数据都能传输到计算机中，专用的分析软件可直观地显示测量结果和防腐层异常情况。这方面的专业设备和软件的开发，是我们今后的一个发展方向。

　　DCVG法对于准确确定破损点位置和破损的程度非常有效，但要全面掌握管道的腐蚀情况，还要用CIPS法对管道阴极保护状态进行测量。

　　现在国际上最前沿的技术是把直流电压梯度法和密间隔电位测量法结合起来使用，即DCVG+CIPS技术。一旦对选定的管道作一系列这样的检测，就能够对破损点的严重程度和整个管道的腐蚀状况作一个评估。