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埋地管道腐蚀检测

一、国内外防腐蚀检测现状


目前,对长输管道埋地钢质管道外腐蚀防护系统的检测主要以地面非开挖检测为主,常见的检测方法主要有:Pearson检测法、直流电位梯度法(DCVG)、交流电位梯度法(ACVG)、多频管中电流法(ACCA)、密间隔极化电位法(CIPS)以及CIPS/DCVG联合检测技术等,相应的检测设备主要有2818、5028、PCM+、DM等。这些检测技术各有特色,但是由于单一的检测方法获得的防腐层缺陷数据不够全面和准确,不能对防腐层的缺陷进行定量分析,更不能对防腐层缺陷处的管体是否存在腐蚀行为作出准确的判断,仪器在操作和使用的过程中依赖检测人员的经验和技能,容易造成检测数据的偏差,从而导致检测数据的不确定性。因此,很多检测公司一般采用多种检测方法开展检测,希望通过获取更多的数据,再由经验丰富的检测人员依据相关标准主观分析和评价。


二、Spectrum XLI 管道综合外检测技术原理


加拿大PureHM公司在传统技术的基础上研发了Spectrum XLI管道综合外检测系统,后经与中石化长输油气管道检测公司合作,对检测仪器进行现场应用、调试、改善和提升,开始应用在国内长输油气管道检测中。Spectrum XLI 是一款集所有间接检测技术为一体的设备,包括GPS管道中心线定位、管道埋深、GIS数据采集、AC电流衰减、AC和DC电压梯度、阴极保护密集电位等。该技术整合了管道走向绘图(GPS中心线) 和外腐蚀直接评估(ECDA) 、间接检测技术(IIT), 由GPS定位系统(有惯导数字路由模型和激光测距两种),数字相机+ GIS 路权库指标系统、定位仪、四个独立电压通道(DC/ CP PSP、过滤的50/60Hz AC 电磁感应、DCVG、 ACVG以及数据采集系统组成,如图1。在数据的收集和评价方面,Spectrum XLI管道综合外检测技术通过GPS和惯性绘图装置不间断地记录管道检测数据,而且记录文件一旦生成,加密的原始文件不会被覆盖,电脑软件会客观评估检测数据,具有良好的真实性和可追溯性。


( Spectrum XLI组成结构图)


现场数据采集软件“Field Mouse”,将在windows操作系统的PDA上运行,能够实时显示检测数据。


现场检测数据通过采集软件屏幕上显示(环境和定位)



现场检测数据通过采集软件屏幕上显示(某一点各检测项目数据)



如果外管道检测环境比较复杂,在无法检测到的区域,也能在评价软件系统里体现。


现场无法检测到的区域显示


三、现场检测结果及评价


利用Spectrum XLI 管道综合外检测技术在宁波管网某Φ711管道进行7公里检测,该管线与其他5条管线同沟敷设。

管线分布情况及检测现场(检测方向从岚山站-镇海炼化)


原测试桩埋设按岚山站至镇海炼化油流方向从右至左依次为:Φ711岚山-国储线、Φ711大榭岛来油线、Φ711镇海联络线、Φ762来册子岛来油、Φ762来册子岛来油、Φ711去白沙湾。相邻管道间最近距离在75cm左右,共用一台恒电位仪;所检管道采用环氧粉末、强制电流和牺牲阳极两种阴极保护方式联合防腐,沿线设置均压线,由于竣工资料缺失,均压线具体位置和数量不清楚,管道途经区域的地表地物较为复杂,主要为入厂公路、沼泽地、芦苇地、绿化带、荒地、灌木丛、小树林、公路和河流等。


本次检测首先在恒电位仪安装一通断电流器,设置通断周期为5s(通4s,断1s),这个以保证所测量目标管道的断电位值的真实性,并且干扰测试从上游到下游对所有并行管道的每个测试点(或露管体)进行电位通断采集; 然后在目标管道架设电流发射机,设置输出频率为1KHz,输出电流在1000~2500mA范围内,避免管线附近其他频率的交流电流干扰,使接收机接收的信号更加平稳。按照Spectrum XLI技术设计要求,ACVG所需电流应在100MA或以上为准则,预订检测段及开始端与结尾端,统计所有障碍区域(如河流,高速,钢筋建筑,茂密植被覆盖区),在干扰严重或电流衰减大的管段,使用无源检测方法确定管线的具体位置后增加测试桩,本次全线共新增两个测试桩,确保全线信号平稳。经检测发现Φ711大榭岛来油线、Φ711镇海联络1#测试桩标注互串,管道敷设按岚山站至镇海炼化油流方向从右至左依次应为:Φ711岚山-国储线、Φ711镇海炼化线、Φ711大榭岛来油线、Φ762来册子岛来油线、Φ762去白沙湾站线、Φ711去白沙湾站线;1#测试桩+517.67m处的测试桩已坏,检测时输油处新栽测试桩。岚山输油站出站800m处牺牲阳极桩连接线接到国储管线上,检测过程中输油处进行整改。


检测结果共发现防腐层异常点298处,其中经过综合数据分析评价,选择7处综合评价为“严重”和“较严重”的异常点进行开挖验证,检测数据如下表。

本表为外防腐层不开挖检测典型异常点



(1)1#探坑开挖验证情况:1#探坑断电电位-1.061V,阴极保护电位满足标准要求【1】,电流信号衰减值为54dB,从数据初步判断该异常点位置防腐层破损较严重,但无腐蚀在发生。经开挖发现顺油流方向2点钟-4点钟位置发现大面积破损,破损面积大约1100×50mm;在9点中位置有3处防腐层破损,面积分别为80×60mm、60×25mm、30×25;该位置管体未发生腐蚀。现场开挖情况如图5和图6。


(2)2#探坑开挖验证情况:2#探坑断电电位-1.056V,阴极保护电位满足标准要求,电流信号衰减值为48dB,DCVG数值IR%为39.39%,从数据初步判断该异常点位置防腐层破损较严重,且破损点位置有腐蚀在发生。经开挖发现该异常点位置防腐层出现大面积气泡,顺油流方向3点钟位置两处补伤,面积分别为700×300 mm、200×200mm;0点钟-3点钟位置有3处防腐层破损,面积均约为150×100mm;在1点钟位置有1处防腐层破损,面积为100×10m。管体0点钟位置发现1处锈蚀坑,面积为30×20 mm,腐蚀坑最深深度为2.5mm。现场开挖情况如图7和图8。

(3)3#探坑开挖验证情况:3#探坑断电电位-0.888V,阴极保护电位满足标准要求,电流信号衰减值为64dB,DCVG数值IR%为62.11%,从数据初步判断该异常点位置防腐层破损严重,且破损点位置有可能有腐蚀在发生。经开挖发现在管道顺油流方向0点钟位置发现一处法兰和一处卸油压力阀,均未做防腐;在3点钟位置防腐层破损,面积80×40mm;法兰螺丝多处锈蚀,管体轻微腐蚀。现场开挖情况如图9和图10。


(4)4#坑开挖验证情况:4#探坑断电电位-0.906V,阴极保护电位满足标准要求,电流信号衰减值为62dB,DCVG数值IR%为0;从数据初步判断该异常点位置防腐层破损严重,但破损点位置无腐蚀发生。经开挖检测发现顺油流方向0点钟位置有一处法兰,法兰1点钟-4点钟范围有4处防腐层破损点,面积分别为10×10mm、15×10mm、15×10mm、20×10mm;3点钟位置有一处补板焊缝,面积1200×15cm,焊缝咬边;法兰螺丝多处锈蚀,管体无腐蚀现象。现场开挖情况如图11和图12。


(5)6#探坑情况:6#探坑断电电位-0.839V,阴极保护电位未满足标准要求,电流信号衰减值为60dB,DCVG数值IR%为23.44%;从数据初步判断该异常点位置防腐层破损严重,阴极保护电位不达标,该破损点位置有可能发生腐蚀。顺油流方向1点钟位置防腐层机械划伤,面积800×200mm,管体受机械划伤,面积800×200mm,划伤最大深度0.5mm,划伤处有锈斑。现场开挖情况如图13和图14。




(6)7#坑情况:7#探坑断电电位-0.843V,阴极保护电位未满足标准要求,电流信号衰减值为51dB,DCVG数值IR%为0;从数据初步判断该异常点位置防腐层破损较严重,虽然IR%为0,但由于该处阴极保护电位未达标,怀疑破损点位置有可能发生腐蚀。经开挖检测,顺油流方向9点钟位置多处防腐层连续破损;0点钟位置有一处防腐层鼓泡,面积10×10mm;11点钟位置有一处防腐层破损,面积60×35mm;9点-12点钟位置管体出现大面积锈蚀,面积40×20mm,腐蚀坑最大深度0.2mm。现场开挖情况如图13和图14。



四、结论

国内目前埋地管道外防腐层非开挖检测多采用PCM+ACVG与密间隔电位测试(CIPS)和DM+ACVG与密间隔电位测试(CIPS)这两种组合模式,通过基于层次分析与专家打分两种模糊综合评价方法对腐蚀防护系统的综合评价【1】,根据评价等级结合资料调查确定探坑开挖数量和位置,检测数据和结果对检测人员现场检测技能和经验依赖性比较大,且不能在同一位置同时取防腐层缺陷数据和阴极保护电位数据。Spectrum XLI 管道综合外检测技术通过在某一点位置将GPS管道中心线定位、管道埋深、GIS数据采集、AC电流衰减、AC和DC电压梯度、阴极保护密集电位等进行同时间同地点采集,与传统的检测技术相比,一方面,多检测项目的整合节约了人工成本;另一方面,在某一点同时提取多项检测数据,提高了数据的可靠性和真实性,让管道使用者更加了解管道状况,避免了后续的盲目开挖。本文通过对Spectrum XLI 管道综合外检测技术进行现场试验应用,并进行开挖验证,检测数据和验证结果基本相符。该技术目前在国内刚开始使用,由于国内外管道敷设环境的差异性、管道基础数据可追溯性的程度不一、以及管道管理理念的不同等,因此需要在不断的应用中寻找切合点,解决国外检测技术“水土不服”的问题。随着大量的检测数据积累和开挖验证,以及检测人员在国内管道检测技术水平的提高和经验的不断积累,在加上该评价软件的不断融合、改善和升级,该技术将在国内长输油气埋地管道外检测领域得到日益广泛推广和使用。


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