交变电流梯度法的原理

钢质管道防腐层评价模型的发展交变电流梯度法林守江(天津市嘉信技术工程公司)摘要：外防腐层性能的评价是埋地钢质管道防腐蚀检测技术的重要内容。评价模型的完普与发展是近年来业界关注的重点.作者在多年推广应用管道外防腐层检测系统、开发管道防腐数据处理E心软件经验的基础上，结合多年研究成果，完普和发展了基于交变电流梯度法的防腐层评价模型。一、引言随着我国对埋地管道运行安全重视程度及管理水平的日益提高，外防腐检测设备的应用越来越普及，也要求相关的检测方法和技术不断发展和完善。自1996年嘉信公司推出埋地管道防腐层数据处理软件GDF℉W以来，在我国的石油、化工、城市燃气及管道输送行业已有百余套检测系统应用，对相关行业所属管线的维护检测工作发挥了重要作用，为广大用户取得了可观的社会、经济效益。但是，随着应用领域的扩大，使用经验的增加，我们逐渐发现基于多频管中电流法的评价模型，由于埋地管道防腐层检测评价问题的复杂性，以及受当时的技术条件、开发者经验的局限，采用的方法存在适用管道防腐类型少、参数选择困难、所需采集数据的工作量大、物理数学模型不完备等问题。近两年来，嘉信公司在解决用户应用中发现的问题、广泛吸收总结用户经验的基础上，对多频管中电流法进行了重新研究和完善，开发出了交变电流梯度法的防腐层数学评价模型，并将防腐层数据处理软件升级为Estec xp版。二、交变电流梯度法的原理2.1交变电流梯度法简介交变电流梯度法是通过在管道和大地之间施加某一频率的正弦电压，给待检测的管道发射检测信号电流，在地面上沿路由检测由管道电流产生交变电磁场的强度及变化规律。采用这种方法不但可找管定位，还在很大程度上排除了大地的电性和杂散电流的干扰，具有很好的实用性。同时，通过管道上方地面的磁场强度换算出管中的电流变化，可以判断出管道的支线位置或破损缺陷等。其原理是：管道的防腐层和大地之间存在着分布电容耦合效应，且防腐层本身也存在着弱而稳定的导电性，使信号电流在管道外防腐层完好时的传播过程中呈指数衰减规律，当管道防腐层破损后，管中电流便由破损点流入大地，管中电流会明显衰减，引发地面的磁场强度的急剧减小，由此可对防腐层的破损进行定位。在得到检测电流的变化情况后，根据评价模型可推算出防腐层的性能参数值Rg。然而，这是一个相对比较的过程，该过程受到不同检测频率、管道结构等因素的影响。为消除包括管道规格、防腐结构、土壤环境等因素的影响，将均匀传输线理论应用于管一地回路，建立相应的数学模型，可以有效地分析及消除上述影响，定量地对管道的防腐层质量进行综合评价。2.2多频管中电流法存在的问题