埋地管道外腐蝕直接評價方法

1、埋地鋼質(zhì)管道外腐蝕直接評價方法與檢測的實施過程林守江（天津市嘉信技術(shù)工程公司 天津 300384）摘 要 埋地鋼質(zhì)管線的腐蝕檢測和評價是確定腐蝕狀況、 制定維修方案的基礎(chǔ)， 外腐蝕直接評 價方法提供了對不適合內(nèi)檢的管道腐蝕檢測和評價的實施方案。在腐蝕檢測過程中間接檢測方 法的配合使用，對保證檢測結(jié)果的可靠性、減小單一方法的局限性非常重要。本文結(jié)合工程實 際就腐蝕檢測及直接評價方法的實施過程中檢測項目的確定，工具的選擇等問題進行了探討。關(guān)鍵詞鋼質(zhì)管道、腐蝕檢測、ECDA腐蝕直接評價一、引言埋地鋼質(zhì)管線的腐蝕檢測及評價是指對管線的防腐層、陰極保護狀況、管體腐蝕損傷、土 壤腐蝕條件進行全面檢測之后，

2、結(jié)合管道的運行歷史，對管道腐蝕進行現(xiàn)狀評價的過程。準(zhǔn)確 地掌握防腐層的缺陷、陰極保護的有效性及土壤腐蝕條件等狀況，通過實施必要的開挖驗證， 進而確定管體的腐蝕缺陷程度，是成功地實施腐蝕直接評價的關(guān)鍵。近年來，在新行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 推動下，我國越來越多的管道單位開展了外腐蝕直接評價（ECDA ）方法的實踐。推動了管道的安全管理工作水平提高，取得了令人矚目的進展。由于埋地管線所處地區(qū)的不同，土壤腐蝕環(huán)境、管道防腐層的狀況、陰極保護有效性、管 道運行條件等差異的原因，導(dǎo)致了管體腐蝕損傷狀況的不同。這些差異使得在腐蝕檢測的過程 中，實施檢測項目的重點應(yīng)有所不同，也可能需要采用不同的間接檢測工具和方法。特別是

3、我 國的絕大多數(shù)管線以前從未實施過 ECDA 方法，管道的歷史數(shù)據(jù)缺乏，加之很多檢測工程受預(yù) 算經(jīng)費的限制，不可能完全照搬 ECDA 標(biāo)準(zhǔn)中的做法。但是，通過貫徹 ECDA 方法中的先進理 念和技術(shù)原則，對于解決我國腐蝕檢測評價中存在的方法單一，數(shù)據(jù)可靠性不高，實施隊伍技 術(shù)水平參差不齊等問題，提高腐蝕控制水平，有效保證管道的運行安全，提高管道資產(chǎn)的效益 等方面都會起到重要的推動作用。二、腐蝕檢測的實施范圍在早先的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) SY/T 0087-95 鋼質(zhì)管道及儲罐腐蝕與防護調(diào)查方法標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了對 管道的腐蝕調(diào)查方法分為：全線普查、重點調(diào)查以及日常調(diào)查三類。其中全線普查涉及到檢測 的范圍最為廣泛

4、，應(yīng)用的儀器方法最多。而重點調(diào)查是在普查的基礎(chǔ)上加深、細(xì)化和擴展某些 檢測項目。日常調(diào)查則主要是對管道的陰保設(shè)施運行、排流設(shè)施進行常規(guī)巡檢，涉及內(nèi)容較為 簡單。但在新版SY/T0087.1-2006的標(biāo)準(zhǔn)中引入了 ECDA的理念，強調(diào)的是腐蝕檢測和評價的持 續(xù)性和周期性，而不再將檢測和評價分成不同的類型，這是管道運行管理理念的飛躍1 。ECDA方法是由美國腐蝕工程師協(xié)會提出的，在其NACE SP 0502標(biāo)準(zhǔn)中對實施ECDA檢測評價的流程、適用儀器及檢測方法做出了明確的闡述。標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定對不同的管道條件在一個 ECDA分段的管道上至少要使用兩種間接檢測工具，以達到檢測結(jié)果相互驗證的目的2。ECD

5、A將外腐蝕直接評價的實施過程分為四個階段，即預(yù)評價、間接檢測、直接檢查和后評價，本文 所闡述的內(nèi)容主要集中在前三個階段上。 防腐層機械理化性能的測定3、陰極保護運行狀況的檢測 全線的陰極保護電位測量 陰極保護故障的檢測 犧牲陽極狀況的檢測4、管體腐蝕狀況的檢測管體腐蝕損傷檢測點的布置 管體的機械損傷及缺陷形態(tài) 管體最小剩余壁厚測量 管體的應(yīng)力疲勞測量仔細(xì)閱讀 ECDA 標(biāo)準(zhǔn)的文本會發(fā)現(xiàn)，進行管道外腐蝕直接評價是一個相當(dāng)復(fù)雜的過程。要 有效地實施 ECDA ，對管道實施的檢測范圍是很寬泛的。除了新近竣工的大型管道工程之外， 在我國多數(shù)管道上完全照搬 ECDA 標(biāo)準(zhǔn)是相當(dāng)困難的，但這不應(yīng)當(dāng)成為拒絕

6、應(yīng)用先進理念和原 則的借口。管道的管理和運行單位完全可以基于 ECDA 的思想，結(jié)合我國管道腐蝕檢測的工程 實際，在保證腐蝕評價有效性的前提下， 本著循序漸進的思路， 開展 ECDA 方法的應(yīng)用和實踐。 根據(jù)天津嘉信多年從事管道腐蝕檢測和評價的實踐經(jīng)驗，推薦出一般腐蝕檢測的項目范圍：1、管線腐蝕環(huán)境的檢測 土壤電阻率的測定 氧化還原電位（細(xì)菌腐蝕）的測定 管-地電位測定 土壤及水的pH值測定 直流雜散電流干擾的測定2、管線防腐層狀況的檢測 管線路由的精確定位、測埋深 精確定位管道外防腐層的破損點 防腐層完好性能的測量和評價三、腐蝕檢測的實施方法和儀器應(yīng)用在腐蝕檢測工程中，根據(jù)管道的運行歷史數(shù)據(jù)

7、和現(xiàn)場條件制定出詳細(xì)的檢測方案，屬于ECDA 的預(yù)評價階段。 ECDA 預(yù)評價過程主要是在了解管道建設(shè)歷史、運行維護歷史以及當(dāng)前 狀況的基礎(chǔ)上，確定是否可以進行 ECDA 評價和如何實施。檢測方案應(yīng)包括如下內(nèi)容：管道檢 測實施的項目、應(yīng)用的檢測方法、使用檢測儀器以及相應(yīng)的附加資料。在附加資料應(yīng)包括：負(fù)責(zé)檢測部門的組織和人員資料。檢測管線、管段和檢驗區(qū)的基礎(chǔ)資料。管道事故、進行檢測和維修的歷史資料這些附加資料對于檢測人員了解管線的敷設(shè)條件、歷史情況是十分重要的，因為只有全面、 細(xì)致、準(zhǔn)確地掌握這些情況，才能科學(xué)高效地開展檢測工作。1土壤環(huán)境的檢測 首先應(yīng)從管線的腐蝕環(huán)境調(diào)查入手。對于管線運行年限

8、較長，地面環(huán)境等許多因素會發(fā)生 變化，土壤環(huán)境的腐蝕性調(diào)查是非常必要的。土壤腐蝕性的經(jīng)典評價方法有“失重法”和“最 大孔蝕深度法”，盡管這些方法更準(zhǔn)確科學(xué)， 但要通過埋設(shè)試片等待較長的自然腐蝕時間， 受工 期和經(jīng)費等因素的局限，在實際工程不大可能使用。實際工程中往往依據(jù)歷史資料結(jié)合當(dāng)前管 線條件，對土壤腐蝕性的主要影響因素進行儀器測量。采用土壤電阻率測量，參比電極測量氧 化還原電位、管地自然電位，測量含水率和土壤酸堿度是常規(guī)的土壤腐蝕性檢測評價方法。土壤電阻率是表征土壤導(dǎo)電性能的指標(biāo)，常用作判斷土壤腐蝕性的基本參數(shù)。其測量方法 可采用四極法的土壤電阻率測試儀，沿管線布點進行測量。也可用電磁測量

9、儀沿管線整個路由 進行測量。pH值代表了土壤的酸堿度，可以使用 pH測量儀進行現(xiàn)場測量，也可應(yīng)用專用試紙測定。在強酸性土壤中，通過 H+的去極化過程直接影響陰極。對于缺乏堿金屬、堿土金屬而大量吸附H +的pH值小于5的酸性土壤，通常被認(rèn)為是腐蝕性土壤。土壤的含水率是反映土壤腐蝕性的另一指標(biāo)。腐蝕性是隨著土壤的濕度增加而增強，到達 到某一臨界濕度時為止，濕度再進一步升高腐蝕性反將會下降。此外，大地中雜散電流對管道的干擾會造成管道局部劇烈的腐蝕。雜散電流按其造成的干 擾表現(xiàn)性質(zhì)可分為交流干擾和直流干擾。直流雜散電流主要是由電氣化鐵路、直流電機、電解 和電鍍等直流電氣設(shè)備接地裝置等引起的。盡管交流雜

10、散電流也對金屬陽極有加速溶解作用， 但對管體的腐蝕危害方面相對較小。雜散電流的空間分布來源復(fù)雜、流動方向和強度變化多種 多樣，又可將其分為靜態(tài)和動態(tài)兩種。由于第三方管道上外加電流保護系統(tǒng)不合理的設(shè)置，也 有可能形成直流電性干擾，這樣的干擾形態(tài)穩(wěn)定屬于靜態(tài)雜散電流；而電力機車給管道造成的 干擾會隨著機車的運行而變化屬于動態(tài)干擾。傳統(tǒng)的檢測設(shè)備及檢測方法較陳舊，測量數(shù)據(jù)的 用途有限，不能對動態(tài)雜散電流進行有效測量。英國雷迪的雜散電流測繪儀 SCM 能夠準(zhǔn)確測定影響管線的雜散電流干擾位置、危害程度。 還能夠檢測出雜散電流在管道上分布狀況， 測定由雜散電流影響的管段， 配合 PCM 可精確定出 雜散電

11、流的流出點和流入點，是檢測評定管線上是否存在動態(tài)雜散電流的一個有效方法。可快 速評價出從地表至管線間的雜散電流，分辨雜散電流的頻率和方向，辨別雜散電流的干擾源。2管線防腐層完好狀況的檢測外防腐層的檢測是當(dāng)前開展最為廣泛、技術(shù)成熟、檢測成本較低的項目，可應(yīng)用的儀器也 具有較多選擇。按防腐層檢測的方法上劃分可分為防腐層漏點檢測、絕緣電阻Rg計算的老化狀況評估兩類。采用的檢測方法有地面電場法和電流梯度法兩類。介紹相關(guān)方法的資料較多，儀 器的選擇和相應(yīng)評價條件可參考資料 3。防腐層檢測儀 PCM 的應(yīng)用已經(jīng)很普及，具有使用相對方便，可同時進行防腐層漏點精確定 位和評價完好性檢測的優(yōu)點。 交變電流梯度法

12、的評價軟件 （最新升級為ESTEC xp）已經(jīng)很成熟。 國產(chǎn)的人體電容法防腐層查漏儀具有檢測效率高，應(yīng)用簡便的特點。對于環(huán)境簡單的檢測，特 別對高土壤電阻率的地區(qū)是一個較好選擇。 它與 PCM 配合使用，形成高低搭配，提高檢測效率 的同時可降低檢測工程的成本。隨著管理和檢測技術(shù)水平的提高，近年來 DCVG 檢測方法在國內(nèi)的應(yīng)用越來越廣泛。該技 術(shù)是NACE SP0502標(biāo)準(zhǔn)中首推的防腐層檢測方法。盡管檢測技術(shù)復(fù)雜程度大于PCM方法，但所能提供的管道信息也大大多于其他設(shè)備。 DCVG 檢測防腐層缺陷的形狀和在管道上的環(huán)向位 置、及破損的形狀和等效面積 IR等功能是其他方法無法比擬的4。對于有陰保

13、的管道使用起來 更為方便，對于沒有陰保的管道同樣可以通過直流發(fā)電機建立臨時陰保來完成檢測。3管道陰極保護狀況的檢測陰極保護方法是實施埋地管道腐蝕控制的常規(guī)手段。通常通過兩種方法來實現(xiàn)，一是將管 道與直流電源的負(fù)極相連， 利用外加保護電流進行陰極極化， 這種方法稱為外加電流陰極保護； 二是在管道上連接一個電位更負(fù)的金屬（如鋅、鎂）作陽極，與管道在電解質(zhì)溶液中形成大電 池，而使管體陰極極化達到管道處于不受腐蝕的狀態(tài)，這種方法稱為犧牲陽極保護。在日常的管道運行管理中，測量陰保的運行狀況常規(guī)方法是用萬用表測量管地電位。但由 于IR降的影響、以及測試樁的位置局限，在實施腐蝕檢測的工程中則需要測量整條管道

14、的斷電 位，應(yīng)用的檢測儀器是密間距電位檢測儀 CIPS這種檢測方法不但可以測量任意位置上的保護 電位，而不受測試樁位置的局限，還可以有效地消除 IR降的影響 5。應(yīng)用PCM檢測儀進行陰保設(shè)施的故障查找和定位效果相當(dāng)好。PCM 不但可以準(zhǔn)確地找出管道因與其它金屬搭接造成保護電流流失的位置，連接處絕緣失效等故障，還可以通過它特有的 近直流信號，模擬管道上直流保護電流的分布狀態(tài)。這是因為導(dǎo)致保護失效的主要故障是管道 上應(yīng)有的電絕緣設(shè)施失效，致使保護電流的大量流失，使部分管段未能達到保護電位。測量管 道絕緣的最直觀方法是給管道施加一個特定的交流信號，通過檢測信號的分布狀況，找出電流 流失的位置和原因。

15、此外，還可以通過典型管段上信號電流的損耗情況計算外加電流保護所需的保護電流密度，為新建陰極保護設(shè)施提供設(shè)計依據(jù)。4 開挖驗證和管體腐蝕狀況的調(diào)查在確定出防腐層漏點和電位過低段的位置后，ECDA過程中進入直接檢查階段。該階段主要通過開挖的方法確定管體腐蝕狀況以及驗證防腐層間接檢測方法的準(zhǔn)確程度，完成管體腐蝕 缺陷的程度和腐蝕原因的分析。管體腐蝕損傷是管道腐蝕與防護及安全評價中最為直接、最為 重要內(nèi)容。近年來廣泛興起的管道風(fēng)險評價和管道適用性評價技術(shù)，就是根據(jù)管體腐蝕的狀況,通過可靠性分析，解決管線的進一步維修、安全操作壓力調(diào)整、確定管線能否繼續(xù)服役等問題。對管體腐蝕狀況的調(diào)查，主要的檢測技術(shù)和手

16、段基本上都是在開挖條件下進行的。在開挖后可以采用超聲測厚儀、涂層測厚儀以及卡尺等基本工具完成腐蝕缺陷的測量。參照標(biāo)準(zhǔn)SY/T6151對腐蝕損傷進行評價分級。此外，還要根據(jù)腐蝕發(fā)生的形態(tài)，腐蝕生成物的分析，調(diào) 查分析出發(fā)生腐蝕的原因。在綜合管體腐蝕缺陷狀況和腐蝕條件的基礎(chǔ)上，可以計算管體的腐 蝕速率以及管道剩余壽命的重要參數(shù)。四、腐蝕檢測及評價的工作流程在管道腐蝕檢測評價的實施過程中，外業(yè)/內(nèi)業(yè)分工協(xié)作是非常重要的，工程組織者一定要注意各個環(huán)節(jié)之間的銜接和配合，盡可能保證環(huán)節(jié)中數(shù)據(jù)的完整性可靠性。其工作流程如下：5五、結(jié)束語 埋地管道腐蝕檢測評價工作是一項復(fù)雜艱苦的系統(tǒng)工程，這對檢測評價工程的組

17、織和實施 提出了很高的要求。特別是外業(yè)檢測工作不但需要扎實的技術(shù)功底，還需要現(xiàn)場經(jīng)驗積累的過 程。在 ECDA 標(biāo)準(zhǔn)的理念和流程的引導(dǎo)下，結(jié)合具體的工程實際規(guī)劃出合理有效的檢測方案， 對可能實施的檢測項目進行必要的取舍，通過檢測工具的合理選用，取得必要的、科學(xué)準(zhǔn)確的 腐蝕和防護數(shù)據(jù)至關(guān)重要。腐蝕評價的過程則是依照科學(xué)的評價模型和方法，使用評價工具和 軟件得出反映管道真實腐蝕狀況的描述信息和數(shù)據(jù)，并在此基礎(chǔ)上制定出管道的維修方案，取 得管道腐蝕控制的有效途徑。管道的腐蝕控制過程實際上是三分技術(shù)七分管理的工作。實施管道的腐蝕檢測和評價是有 效地提高運行管理水平，減少維護費用的有效途徑。相信隨著新標(biāo)準(zhǔn)、新理念、新技術(shù)方法和 設(shè)備的應(yīng)用，可以有效地提高管道檢測工程的資金效用；通過科學(xué)合理的管道維護方案的制定 和實施，可以實現(xiàn)控制管道的腐蝕進程，延長管道的服役年限，促進我國的管道腐蝕與防護評 價及運行管理水平達到新的高度。參考文獻1 SY/T 0087.1-2006 鋼質(zhì)管道及儲罐腐蝕與防護調(diào)查方法標(biāo)準(zhǔn) -埋地鋼制管道外腐蝕直接評價方法 2 NACE SP0502-2008 Pipeline External Corrosion Direct Assessment Methodology（ECD）A3林守江埋地鋼質(zhì)管道腐