地下钢质燃气管道电磁法探测技术应用

地下钢质燃气管道电磁法探测技术应用

刘冲

淄博绿博燃气有限公司 山东 淄博 255000

摘 要：地下钢质燃气管道是城镇燃气经营企业管道系统的的重要组成部分，其运行的安全和质量直接关系到企业的安全效益和经济效益，是城镇燃气经营企业赖以生存和安全发展重要的燃气供气设施。近年来，燃气设施布局和建设较快，城镇燃气经营企业燃气工程资料与现状不符、管线资料不全、数据不准确、管理不规范等情况的存在，易造成燃气经营企业摸不清已投入运行的地下燃气管线位置、埋深等情况。采用电磁法是准确获取地下燃气管线的位置以及埋深的重要方法。本文分析了地下钢质燃气管道探测电磁法探测原理，并结合实际工作阐述了电磁法探测技术在地下钢质燃气管线的探测应用。

关键词：钢质燃气管道；电磁法；管线探测；技术应用

1 概述

城镇燃气管网系统包括城市门站、城镇燃气管道、阀门、区域调压站、用户调压站等设备设施，其中燃气管道是系统的主要组成部分，特别是埋地钢质燃气管道承压高，大多埋地敷设在城镇道路两侧，周围分布有城市供水、供热、排污、电力电缆、通讯光缆等城市基础设施，地下状况较为复杂。在管道运输、吊装、布管、组对焊接、下沟敷设等施工过程中，由于施工装备使用不当或施工管理不到位，误将已损坏外防腐层的管道埋设在地下，留下了管道防腐层破损事故隐患，另外在管道在运行中，第三方在管道周围进行挖掘作业施工时，由于历史和现实的各种原因，造成燃气管道埋深位置、深度等保存数据不准确，原始资料不全，管理混乱，或第三方未对施工现场安全距离范围内的燃气管道情况进行调查或调查不充分，管道易被挖损，造成管道及外防腐层的损坏，每年都有城镇燃气埋地管道被挖损的事故案例。为了确保燃气管道在设计寿命周期内的安全稳定运行，城镇燃气经营企业必须定期对埋地钢质燃气管道进行探测，准确获取地下燃气管线的位置以及埋深信息，对城镇燃气经营企业的安全运营和城市经济发展具有重要的意义。

淄博绿博燃气有限公司成立于2001年，天然气输配业务覆盖淄博市的五区一县，在淄博市高新区、周村区和博山区建有3座天然气接收门站和杨寨液化天然气中心调峰站。目前已敷设燃气管线300余公里，埋地管道外防腐层多采用三层结构聚乙烯防腐层（简称：3PE）技术，地下管道敷设距离长，覆盖范围广，经常会遇到第三方交叉施工、并行施工、占压等危及管线安全的情况。

2 管线探测仪探测原理

在实际运用中我公司选用的是一台英国雷迪公司出品的RD8000系列管线探测仪，该设备响应速度快、准确性高、可靠性强，适应范围更广，是一款性能先进的定位仪器。

RD8000管线探测仪的工作原理主要为电磁法，各种金属管道或电缆与其周围的介质在导电率、导磁率、介电常数上有较明显的差异，这为利用电磁法探测地下管线提供了有利的物理前提。由电磁学知识可知无限长载流导体在其周围空间存在磁场，而且这磁场在一定空间范围内可被探查到，因此如果能使地下管线带上电流，并且把它理想化为一无限长载流导线，便可以间接地测定地下管线的空间状态。在探查过程中通过发射装置对金属管道或电缆施加一次交变场源，对其激发而产生感应电流，在周围产生二次磁场，通过接收装置在地面测定二次磁场及其空间分布，然后根据这种磁场的分布特征来判断地下管线所在水平位置和埋藏深度。图1为电磁法探测原理示意图。

图1电磁法探测原理示意图

3 电磁法的功能

3.1平面位置的确定

电磁法确定管线平面位置有极大值法和极小值法两种。

（1）极大值法：亦称为峰值法,地下管线在场源激发下产生一定强度电流时，在管线正上方，地下管线形成的磁场水平分量值最大，即在管线的地面投影位置上出现极大值。极大值法又分为双水平天线（窄峰法）和单水平天线 （宽峰法）。

（2）极小值法：亦称零值法,在地下金属管线的正上方，管线所形成磁场垂直分量最小,即为“0”，也就是说地下金属管线所形成的磁场垂直分量在管线的地面投影位置上出现零值点，在垂直管线走向的方向上，用管线仪的水平线圈接收此垂直分量，根据极小值点位来确定管线的平面位置。极小值法只能确定管线的平面位置，无法测量管线的深度。

3.2 埋深的确定

直读法：直读法是利用接收机中上、下两个垂直线圈（线圈面垂直）测定管线产生的磁场水平分量梯度，而磁场水平分量梯度与管线埋深直接相关，通过在接收机中设置的按钮，将埋深数据显示在接收机表盘上，探查人员可从表盘上直接读出管线的埋深。

4探测仪的实际应用

4.1将探测仪的发射机与管线上方的阴极保护装置链接，并保持良好的接地，接地效果的好坏会影响到管线探测的距离以及定位和定深的准确性。

4.2 当链接完成后打开发射机和接收机的电源对管线进行探测，刚开始时手持接收机沿着被测管线走向对信号进行搜索，当接收机靠近管线时会发出蜂鸣声显示器会出现一个指向管线的峰值箭头，这时我们可以判断出管线的大体位置，沿着这个方向继续搜索，随着接收机与管线不断靠近蜂鸣声会越来越强烈，之前显示器上的峰值箭头也会慢慢变短，这时显示器中间的罗盘与埋地管线的走向是基本平行的。

4.3 在确定管线的基本位置后将接收机进行细微位置调整，直至显示器上左右峰值箭头都指向中间，罗盘显示与管线完全平行，这时我们测得的位置便是地下管线的确切位置，将接收机稳定后显示器的右下角会出现一组数字（单位：m），代表管线的埋深。这里需要注意的是，为了能够使测得的数据更加准确，在探测时不受其他地下管线的干扰，应将信号强度调至最高。图2为地下管道位置和深度探测图

图2地下管道位置和深度探测图

5影响探测信号的因素

影响探测信号的因素包括以下方面，管材：管材的导电性好，传输距离远;导电性差，传输距离则相对较近。管径：较小的管径传输距离远。埋深：管道埋土浅，信号强；埋土深，信号弱。距离：管道测试距离长，功率衰耗大，信号也会随之减小；管道测试距离短，信号强。接头：接头处若有绝缘法兰，信号传不过去，影响管道探测。套管：管道外围有套管或地表有钢板，将会屏蔽磁场，使信号变弱。涂层：防腐层好则传播距离远，防腐层大量被损坏信号会大量流失，使信号变弱。

6结束语

随着城市建设现代化的迅速发展，对于市政基础设施建设的投入将进一步加大，地下管线探测工程也越来越多，对于地下管线探测技术也将会提出更高的要求。特别是进入二十一世纪以来，新材料技术迅速发展，为地下管线的精确探测带来巨大的难题，地下非金属管线探测制约着整个行业发展。发展地下非金属管道探测技术、研制新型探测设备，具有探测灵敏精确、轻便高效和价格合理的特点，已经成为迫待解决的技术问题。由于地下管线技术目前还不完善，尤其对于非金属管线探测、小间距并行管线探测等技术难点尚没有良好的解决手段。因此，进行地下管线探测的技术研究是一个长期的问题。

参考文献：

[1] 城市地下管线探测技术与工程项目管理 洪立波 李学军 中国建筑工业出版社 2012

[2] CJJ61-2003，城市地下管线探测技术规程

[3] 城市地下管线探测与管理技术的发展及应用 李学军 （山东正元地理信息工程有限责任公司 山东济南 250101） 洪立波（中国城市规划协会地下管线专业委员会 北京 100038）

[4] 城市地下管线探测技术手册 周凤林 洪立波 北京：中国建筑工业出版社，1998

[5] GB50028《城镇燃气设计规范》

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