申耀東 曹 強 鄧寶信 李雪陽
（國家管網集團西南管道有限責任公司南寧輸油氣分公司，廣西 南寧 530000）
江河水下穿越管道因地質條件、施工等狀況使得管道外防腐層損傷嚴重，目前對這部分管道還未開展過全面檢測，僅靠岸邊測試樁檢測數據評估，詳盡的腐蝕與防護效果不清楚，更談不上對腐蝕與防護安全狀態的管控。
目前國內外對水下管道檢測的技術手段主要包括潛水員水下作業、FieldSens技術、ONE-PASS技術和ROV技術[1]。基于水下管道檢測環境的特殊性、人員的安全性和數據的全面性考慮，只有ROV技術能夠全面實現水下管道的檢測需求。利用River-ROV檢測系統將接收器和參比電極搭載到機器人上，通過推進器控制其移動，可下潛到水底在河床上（更靠近管道位置）對水下穿越管段實施路由定位、防腐層破損檢測、陰極保護效果評價等項目[2]。River-ROV檢測系統屬于多功能水下檢測技術，可潛入水下深度50m，水底河床定位覆土深度超過40米，適用環境尤為廣泛。
River-ROV系統整合管道定位、埋深測量、陰保電位CIPS測量、電位梯度DCVG檢測、視頻和聲吶成像探測等技術手段，實現對江河穿越管道外防腐與陰極保護狀況等多方面的檢測。
1.1 管道電磁法定位、測深技術
應用有源電磁探測方法，可實現對陸上及水下管道的探測。探測原理是：應用發射機為管道施加交變的電流信號，在管道周圍會產生交變的磁場，使用電磁法感應線圈在管道上方測量所施加信號的分布情況，依據信號分布規律可精確定位管道的位置，同時通過該信號值可以探測管道的埋設深度[3]。管道埋深的測量是應用兩個相同的有固定間距的水平磁感應線圈，分別測出兩個線圈的磁感應強度Et和Eb，如圖1所示可計算出埋深數值。
圖1 管道埋深測量原理
1.2 DCVG防腐層檢測技術
直流電位梯度法（DCVG）檢測過程是使用一個靈敏的毫伏表，兩端連接兩個測量電極，測量兩個電極在電場中產生的水平電壓梯度輸出值。當管道防腐層存在破損時，陰極保護電流從破損位置流入管道，形成球形電場，根據測量的橫縱向電位梯度分布曲線，如圖2所示，來判斷水下管道防護層的缺陷位置。
圖2 電位梯度示意圖
圖3 水下檢測裝置CIPS檢測示意圖
圖4 2D成像聲吶檢測圖
1.3 CIPS陰保檢測技術
檢測裝置一端使用帶絕緣層的金屬導線與水下管線的測試點連接，使管線與檢測裝置內部的自動電位記錄儀相連接，記錄儀的另一端與飽和的硫酸銅參比電極相連構成測量的回路。在陰保系統施加斷流器后，檢測裝置定位在水下管道的正上方河床時，所測得的斷電電位即為管道的保護電位。使用該系統可以測量管道沿線的電位分布狀況，通過電位的分布狀況可以判斷管道的陰極保護狀況，并間接分析管道上防護層是否存在缺陷。
1.4 聲吶檢測技術
聲吶是一種利用聲波水下傳播特性，通過電聲轉換和信息處理，完成水下探測和通訊任務的電子設備，屬于聲學定位范疇[4]。在水質較差能見度較低的情況下，River-ROV裝置的視頻檢測系統只能在較短距離的可視（約為50cm），通過BlueView的2D聲吶可以觀察ROV周圍的環境情況，一方面可通過聲吶判斷ROV在水下的位置及運動狀態為用戶提供水下環境狀況，起到避障作用；
另一方面可以通過對環境的觀察判斷管道埋設環境的情況。
River-ROV檢測系統對水下穿越管道進行檢測時，首先需要對穿越管道進行現場勘查，確定入水/出水點處管道位置及深度，確定River-ROV投放和檢測結束位置；
其次在投放位置附近對下水前的調試及檢查工作，完成以上工作后將River-ROV投放入水中，由操控人員通過岸上操控系統控制River-ROV在水下實施檢測工作；
最后獲取現場檢測數據，使用專業數據分析和評價軟件對管道的腐蝕與防護狀況進行綜合評價。
2.1 檢測基本情況
為了驗證River-ROV的實際應用效果，分別在中緬天然氣管道欽州支線遷安江穿越段和欽南柳成品油管道大田寮水庫穿越段進行了River-ROV檢測，對管道的埋設位置、覆土深度、水深情況、鋪設環境、外防腐層完好性、陰保有效性等項目進行相關檢測和評價。
這兩個穿越管段都是采用大開挖的穿越方式，其中遷安江穿越段管道投產于2014年7月6日，設計壓力10MPa，管道規格為φ813×16.8mm，管道材質X70鋼，管道防腐層為三層PE外防腐層，應用外加電流陰極保護方式對管道實施電法保護；
欽南柳成品油管道大田寮水庫穿越段管道投產于2018年8月，設計壓力8MPa，管道規格為φ457×7.9mm，管道材質X60鋼，管道防腐層為三層PE外防腐層，應用外加電流陰極保護方式對管道實施電法保護。
2.2 檢測結果
（1）中緬天然氣管道欽州支線遷安江穿越段檢測結果
水下管道埋設深度在3.17～4m之間；
且各水下測點處皆進行了聲吶攝像勘察，未發現河床環境異常，該穿越管段未出現管道懸跨現象。針對管道外防腐層破損點檢測，現場應用ACVG和DCVG相結合的方式實施。未發現防腐層破損點。水下管道電位梯度在7.9～9.5mV，通斷電位梯度差值最大為0.3mV，無防腐層破損跡象。在河流兩側岸邊使用ACVG方式驗證，破損指示箭頭皆指向背離發射機方向，據此判斷檢測兩條管道水下測段無外防腐層破損點。同時應用電流衰減法計算管道外防腐層絕緣電阻率，檢測管段整體評價結果為 “一級”，外防腐層整體狀況良好。針對陰保有效性檢測，管道斷電電位值在-935～-1099mV之間，根據GB/T 19285-2014《埋地鋼質管道腐蝕防護工程檢驗》規定斷電電位需在-850～-1200mv范圍內，穿越段管道陰極保護狀態符合標準要求；
（2）欽南柳成品油管道大田寮水庫穿越段檢測結果
水下管道埋設深度在1.97～2.31m之間，且各測點處皆進行了聲吶攝像勘察，聲吶勘查發現底部有類似管狀物懸浮現象，經現場排查發現該疑似管狀物體為攔網底部繩子，河床環境無異常，該穿越管段未出現管道懸跨現象。針對管道外防腐層破損點檢測，現場應用ACVG和DCVG相結合的方式實施。未發現防腐層破損點。水下管道電位梯度在-0.6～-2mV，電位梯度較小，且電位梯度值在管道兩側皆為負值，無防腐層破損跡象，且在河流兩側岸邊使用ACVG方式驗證，破損指示箭頭皆指向背離發射機方向，據此判斷該水下測段無外防腐層破損點。同時應用電流衰減法計算防腐層絕緣電阻率，檢測管段整體評價結果為“一級”，外防腐層整體狀況良好。針對陰保有效性檢測，管道斷電電位值在-1054～-1195mV之間，根據GB/T 19285-2014《埋地鋼質管道腐蝕防護工程檢驗》規定斷電電位需在-850～-1200mV范圍內，穿越段管道陰極保護狀態符合標準要求。
集電磁法+CIPS+DCVG+聲吶等多種技術于一體的River-ROV檢測系統。
（1）能夠全面獲取管道覆土深度、水深以及埋設位置GPS坐標等管道位置信息；
（2）能夠全線獲取水下穿越管段每處的陰保電位，評價陰保狀況；
（3） 能夠全程檢測水下穿越管道外防腐層附近處的地電位梯度，評價外防腐層完好性。
通過對兩個不同現場的實際應用，證明水下穿越管道檢測評價系統River-ROV技術成熟、功能齊全，可以為水下穿越管段腐蝕與防腐評價提供更為全面的檢測數據，為管道的運行維護、成本控制、安全保障提供強有力的技術支撐。可在水下穿越管道腐蝕與防護檢測領域內推廣應用，為其他水下穿越管道的安全運營管理提供借鑒。
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