海底管道在海洋油氣資源開發(fā)中承擔(dān)著傳輸運送油氣的重要責(zé)任，其運行狀態(tài)與運行壽命不僅關(guān)系到油氣開發(fā)企業(yè)運營經(jīng)濟效益，與企業(yè)發(fā)展也有一定關(guān)聯(lián)。開展海底管道施工時，涂刷防腐涂層是降低管道腐蝕危害的重要舉措，為了保證防腐涂層防護作用的長期發(fā)揮，還需要開展高水平的腐蝕防護狀態(tài)檢測，目前我國已經(jīng)擁有多項管道內(nèi)檢測與外檢測技術(shù)，海底管道檢測單位與相關(guān)作業(yè)人員應(yīng)重點考慮如何實現(xiàn)海底管道腐蝕防護狀態(tài)檢測方法的高效應(yīng)用。

圖片來源：管道保護

這種檢測技術(shù)雖然有效性較好，但是技術(shù)本身有許多限制性因素，不宜大范圍推廣。一般陸地管道檢測中經(jīng)常采用這種技術(shù)，檢測海底管道期間應(yīng)用較少，原因在于它應(yīng)用期間的數(shù)據(jù)采集無法確保足夠的信號分辨率，傳輸速率無法適應(yīng)檢測工作需要。而且它的應(yīng)用流程還存在較大缺陷，至今行業(yè)沒有這方面的統(tǒng)一性標(biāo)準(zhǔn)，因此它適用的檢測范圍只有極少數(shù)幾種產(chǎn)品規(guī)格，無法對所有類型的管道開展檢測。再加上海底管道檢測非常困難，應(yīng)用這項技術(shù)開展檢測，有些設(shè)備不能用于海底檢測。

這種技術(shù)應(yīng)用的檢測器包括超聲波、電池、傳感以及數(shù)據(jù)等模塊，其裝置組成包括動力源、萬向節(jié)、信號發(fā)射及接收裝置，存儲器以及里程輪等。利用超聲檢測技術(shù)檢測海底管道缺陷，屬于一種直接方式，能夠進行很準(zhǔn)確的缺陷量化，它的局限性在于檢測常規(guī)裂紋或管壁厚度期間，只對液體輸送管道適用，而檢測輸氣管道還須通過電磁超聲波檢測器或者段塞法進行。

它的檢測裝置由動力源、磁鐵回路、記錄設(shè)施、萬向節(jié)、傳感器以及里程輪等組成，對油氣管道都能進行有效檢測，檢測過程不對傳感器和管壁進行耦合介質(zhì)的特殊要求。這種技術(shù)目前在國內(nèi)得到廣泛應(yīng)用，是經(jīng)過中海油驗證的有效技術(shù)，利用漏磁檢測技術(shù)對管壁變薄情況進行檢測，檢測結(jié)果和現(xiàn)場實際相一致，其有效性可見一斑，同時檢測單位對結(jié)果也非常滿意。而且，中海油在應(yīng)用這項技術(shù)期間持續(xù)投入研發(fā)與優(yōu)化，目前已經(jīng)構(gòu)建起系列化的檢測設(shè)備系統(tǒng)。

用于對埋地管道進行外部腐蝕檢測的技術(shù)類型比較多，包括組合電位測試、短間歇電位檢查法、直流電壓梯度法以及Person檢測法等，都是常用的技術(shù)類型。如果要檢測海底管道目前的防腐蝕狀況，由于作業(yè)環(huán)境條件的特殊性，適用的檢測技術(shù)不多，通常對管道表面保護電位進行檢測來進行。

這種檢測的傳統(tǒng)作業(yè)方式，通常是把一根地線一頭與管道和平臺接近交接點的部位進行連接，另外一頭與電位計連接，再把一個參比電極連接到電位計的另一頭。檢測期間把參比電極與海底管道無限接近，注意二者不得接觸，記錄電位數(shù)據(jù)，并比對行業(yè)規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)臨界保護電位數(shù)據(jù)，就能估測出當(dāng)前管道防腐蝕狀況的實際工況。

這種技術(shù)優(yōu)點是操作簡便易行，缺陷是測試超長海底管道時的地線達不到作業(yè)所需長度，而且如果海底管道埋設(shè)很深，這種技術(shù)就不能檢測。

利用非接觸式檢測方法可對遠(yuǎn)距離參比電極進行簡便易行的電位差測試，它規(guī)避了地線長度限制因素，需要測試兩種電場參數(shù)，一是遠(yuǎn)地參比電極標(biāo)定電位，二是遠(yuǎn)近兩種參比電極環(huán)境存在到電位差。

⑴ 在檢測遠(yuǎn)近兩種參比電極的電位差時，選取靈敏電位計和參比電極各兩個，對海底管道陰極保護系統(tǒng)環(huán)境電位差進行檢測。期間選擇離管道比較遠(yuǎn)的某處海水，設(shè)置成0電位梯度區(qū)域，以懸浮設(shè)施裝入?yún)⒈入姌O放于該處，即構(gòu)成遠(yuǎn)地參比電極電位，位置非常穩(wěn)定。下潛設(shè)施裝入一個參比電極，放于海底管道電位動態(tài)變化的區(qū)域后開始沿著管道前移，進而測得管道防腐蝕狀況近地參比電極電位的動態(tài)變化數(shù)據(jù)。前移期間以靈敏電位計對二參比電極的環(huán)境電位差進行同步跟蹤記錄，最終獲得全部海底管道區(qū)域介質(zhì)電位的具體分布情況。

⑵ 在測試遠(yuǎn)地參比電極標(biāo)定電位時，通過近地檢測設(shè)施攜帶的探針，于檢測前接觸犧牲陽極或者海底管道，構(gòu)成地線，通過電位計測得遠(yuǎn)地參比電極和管道存在的相互電位差。此刻遠(yuǎn)地參比電極放于0電位梯度區(qū)，測得的管道電位數(shù)據(jù)非常穩(wěn)定，就視為遠(yuǎn)地參比電極標(biāo)定電位。

利用邊界元方法的數(shù)值模擬軟件，在其他工程中應(yīng)用良好。對海底管道進行仿真模擬時采取了下列參數(shù)：以某處海底輸油管道為例，總長接近37.5 km，管道以X60鋼材制成，管道通過犧牲陽極達到陰極保護的目的，整套管道鋪設(shè)完成后以海泥掩埋。鋁合金材質(zhì)的鐲式犧牲陽極保持75.2 m的間距，管徑762 mm，犧牲陽極在管道上進行包裹，有0.8 m的內(nèi)徑和1.2 m的外徑，沿海管1 m長。海水的電導(dǎo)率是5 S/m，海泥的電導(dǎo)率是1.5 S/m，模擬的管道1.5 m埋深，模擬時對管長進行了截取，長度964.6 m，包括13個犧牲陽極。

為了確保計算模型有足夠的長度，模型中的海水網(wǎng)格是8 m的大網(wǎng)格，除此之外的區(qū)域全部是1 m的小網(wǎng)格，模型以深色代表海泥，淺色代表海水，海底管道以白色代表，位于中間，管道全部以海泥掩埋，為海泥環(huán)境，埋深從泥沙面向下深達1.5 m。該區(qū)段海底管道有下列工況：海底管道正常運行期間，全部陽極保持正常運行；只有一個失效陽極；一半陽極在正常運行；海底管道保護系統(tǒng)不利工況是：只對中間一個陽極進行有效工況模擬。

① 海管正常運行期間

② 海管欠保護時

圖4 單陽極有效電位分布數(shù)值曲線

對于海洋油氣資源開發(fā)企業(yè)來說，保證海底管道持續(xù)正常運行和延長管道使用年限的意義非常重大，受所處環(huán)境的影響，海底管道防腐涂層一旦出現(xiàn)防護能力缺陷，海底管道就會受到腐蝕侵害，出現(xiàn)快速老化等問題，從而縮短其運行壽命，所以海洋油氣資源開發(fā)企業(yè)應(yīng)高度重視海底管道腐蝕防護狀態(tài)檢測，相關(guān)部門也需要切實加大管道腐蝕防護狀態(tài)檢測和評估技術(shù)研究。