管道外腐蝕直接評價(jià)技術(shù)及應(yīng)用(Tarim管道隊(duì)李騰飛)

管道外腐蝕直接評價(jià)技術(shù)第一部分概述埋地鋼質(zhì)管道在土壤中會(huì)發(fā)生腐蝕。腐蝕是導(dǎo)致管道失效的主要原因之一。

管道的外防腐系統(tǒng)目前廣泛采用防腐層并附加陰極保護(hù)的方法進(jìn)行管道的腐蝕控制。如果存在雜散電流，則可能還需增加排流保護(hù)等干擾防護(hù)措施。防腐層、陰極保護(hù)和干擾防護(hù)設(shè)施構(gòu)成了管道的外防腐系統(tǒng)。管道的外防腐系統(tǒng)為什么需要進(jìn)行檢測為避免管道發(fā)生腐蝕，必須確保管道外防腐系統(tǒng)始終處于有效狀態(tài)。要做到這點(diǎn)，需要對管道的外防腐系統(tǒng)進(jìn)行檢測和評價(jià)。目的是找出外防腐層、陰極保護(hù)系統(tǒng)以及防干擾系統(tǒng)的缺陷并加以修復(fù)和改進(jìn)，以提高管道的完整性，保證管道的安全。外腐蝕直接評價(jià)就是主要的檢測技術(shù)之一。

外腐蝕直接評價(jià)外腐蝕直接評價(jià)（簡稱ECDA）是評價(jià)外腐蝕對管道完整性影響的一種方法。ECDA按照一個(gè)規(guī)范化程序，通過外檢測手段獲取管道外腐蝕及防腐系統(tǒng)的現(xiàn)狀信息，并結(jié)合開挖檢查結(jié)果和管道相關(guān)資料的收集和分析，對管道外防腐系統(tǒng)提供一個(gè)系統(tǒng)而全面的評價(jià)。

ECDA檢測對象管道外防腐層陰極保護(hù)系統(tǒng)相關(guān)附屬設(shè)施缺陷點(diǎn)處的管體管道周邊環(huán)境干擾防護(hù)系統(tǒng)ECDA相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)2002年，美國腐蝕工程師協(xié)會(huì)（NACE）首先頒布了RP0502-2002《管道外腐蝕直接評價(jià)推薦做法》。2006年國內(nèi)修改采用該標(biāo)準(zhǔn)，形成了SY/T0087.1-2006《埋地鋼質(zhì)管道及儲(chǔ)罐腐蝕評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)埋地鋼質(zhì)管道外腐蝕直接評價(jià)》標(biāo)準(zhǔn)。2008年，美國腐蝕工程師協(xié)會(huì)又重新修訂了0502-2002標(biāo)準(zhǔn)，由原來的推薦做法上升到了標(biāo)準(zhǔn)做法0502-2008最新版。第二部分檢測與評價(jià)過程ECDA過程預(yù)評價(jià)

間接檢測直接檢查后評價(jià)檢測結(jié)果收集分析現(xiàn)有的數(shù)據(jù)劃分ECDA管段選擇檢測工具評估ECDA方法的可行性確定是否存在動(dòng)態(tài)直流干擾

預(yù)評價(jià)階段的工作收集分析現(xiàn)有的數(shù)據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)物理信息設(shè)計(jì)施工腐蝕控制環(huán)境數(shù)據(jù)運(yùn)行數(shù)據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)劃分ECDA管段管道原始物理特性管道施工因素運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)的問題

地面檢測方法管段的重要性

自然地理位置

地貌環(huán)境特點(diǎn)

土壤類別

采用的外防腐措施

雜散電流情況

需考慮的因素所謂ECDA管段是具有相似物理特性和操作記錄并且可使用相同的地面檢測工具的一段或幾段管道。劃分ECDA管段的目的是為了使各具特性的不同管段都得到最準(zhǔn)確的檢測與評價(jià)。地貌環(huán)境沙漠戈壁高原

山地水網(wǎng)平原例如自然地理、地貌環(huán)境特點(diǎn)選擇地面檢測工具

檢測工具檢測對象CIPSACVG，DCVGPearsonACAS帶防腐層漏點(diǎn)的管段21，221，2裸管的陽極區(qū)管段2333近河流或水下穿越管段2332無套管穿越的管段21，221，2帶套管的管段3333短套管2222鋪砌路面下的管段3331，2凍土區(qū)的管段3331，2相鄰金屬構(gòu)筑物的管段21，231，2相鄰平行管段31，231，2雜散電流區(qū)的管段21，221，2高壓交流輸電線下管段21，223管道深埋區(qū)的管段2222（有限的）濕地區(qū)管段21，221，2巖石帶/巖礁/巖石回填區(qū)的管段3332目前兩種工具的組合使用較多。評估ECDA方法可行性防腐層剝離引起的電屏蔽部位、石方區(qū)等特殊管段的考慮ECDA確定有無動(dòng)態(tài)雜散電流動(dòng)態(tài)雜散電流ECDA過程預(yù)評價(jià)

間接檢測直接檢查后評價(jià)檢測結(jié)果防腐層缺陷檢測

腐蝕活性測試

陰極保護(hù)有效性檢測

交直流干擾檢測土壤腐蝕性調(diào)查

其它異常檢測

間接檢測階段的工作需注意的問題結(jié)果分析防腐層缺陷檢測

使用地面檢測工具（如DCVG、ACVG等）確定管道防腐層存在缺陷的位置和缺陷嚴(yán)重程度。（對于某些管道還需分段測試防腐層絕緣性能），并用另一種適用的地面檢測工具進(jìn)行驗(yàn)證性測試。防腐層缺陷點(diǎn)處還應(yīng)測量GPS座標(biāo)和管頂埋深，并做好標(biāo)記。

現(xiàn)場照片現(xiàn)場照片現(xiàn)場照片現(xiàn)場照片現(xiàn)場照片現(xiàn)場照片現(xiàn)場照片

防腐層缺陷

防腐層缺陷

防腐層缺陷防腐層缺陷腐蝕活性測試

對于發(fā)現(xiàn)的防腐層缺陷點(diǎn)通過DCVG等方法判斷其是否具有腐蝕活性并確定其類型。

陰極保護(hù)有效性檢測●管道陰極保護(hù)電位；●強(qiáng)制電流陰極保護(hù)運(yùn)行參數(shù)；●犧牲陽極陰極保護(hù)運(yùn)行參數(shù)；●其它相關(guān)設(shè)施情況?，F(xiàn)場照片現(xiàn)場照片土壤腐蝕性調(diào)查

通過測量土壤電阻率評價(jià)土壤的腐蝕性，對于已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的腐蝕活性點(diǎn)可測試其附近土壤的腐蝕電流密度，或采樣分析土壤的腐蝕性?，F(xiàn)場照片交直流干擾檢測

對可能存在干擾影響的地區(qū)進(jìn)行交、直流干擾檢測，查明干擾分布和變化規(guī)律，調(diào)查干擾來源，評價(jià)干擾影響?，F(xiàn)場照片現(xiàn)場照片其它異常檢測

在上述地面檢測中，可能會(huì)發(fā)現(xiàn)一些意外短路搭接等異常現(xiàn)象，應(yīng)詳細(xì)記錄并分析原因。

間接檢測需要注意的問題在間接檢測開始前，應(yīng)對預(yù)評價(jià)確定的所有ECDA管段的邊界進(jìn)行確認(rèn)并作好標(biāo)記。在間接檢測中，要選擇足夠小的測量間距以滿足評價(jià)的需要要注意檢測現(xiàn)場環(huán)境條件的差異對于檢測結(jié)果的影響。對于同一ECDA管段，其檢測作業(yè)安排要盡量緊湊，不要間隔太長時(shí)間，特別是不要在檢測期間有管道的改造施工、陰保狀態(tài)的調(diào)整及較大的土壤環(huán)境的變化。間接檢測需要注意的問題進(jìn)行CIPS測試時(shí)（CIPS常與DCVG聯(lián)合測試），要特別注意要在所有影響到所測管段的陰保系統(tǒng)上安裝電流同步中斷器，否則測試結(jié)果會(huì)有較大偏差。

在檢測中往往要記錄位置數(shù)據(jù)，目前有些測試?yán)脙x器集成的GPS定位功能采集位置數(shù)據(jù)，有些測試則采用手持GPS采集位置數(shù)據(jù)，這些不同儀器采集的定位數(shù)據(jù)之間可能會(huì)存在一定差異，因此，在比較不同測試儀器測試結(jié)果時(shí)要特別注意它們之間的位置偏差，否則會(huì)給檢測結(jié)果的分析帶來極大困難。

間接檢測結(jié)果的分析間接檢測結(jié)束后，要對測試結(jié)果進(jìn)行分析，給出防腐層缺陷嚴(yán)重程度、陰極保護(hù)是否有效、干擾范圍和程度等評價(jià)結(jié)果。

防腐層缺陷間接檢測結(jié)果的評價(jià)指標(biāo)檢測方法輕微中等嚴(yán)重直流電位梯度法（DCVG）電位梯度IR%較小，CP在通／斷電時(shí)均處于陰極狀態(tài)電位梯度IR%中等，CP在斷電時(shí)處于中性狀態(tài)電位梯度IR%較大，CP在通／斷電狀態(tài)均處于陽極狀態(tài)音頻信號(hào)檢漏法或交流電位梯度法（ACVG）低電壓降中等電壓降高電壓降密間隔電位法（CIS）通/斷電電位輕微負(fù)于陰極保護(hù)電位準(zhǔn)則通/斷電電位中等偏離并正于陰極保護(hù)電位準(zhǔn)則通/斷電電位大幅度偏離并正于陰極保護(hù)電位準(zhǔn)則交流電流衰減法（ACAS）單位長度衰減量小單位長度衰減量中等單位長度衰減量較大確定開挖點(diǎn)的位置

首先對地面檢測結(jié)果指示的防腐層缺陷點(diǎn)和腐蝕活性點(diǎn)進(jìn)行排序，根據(jù)其嚴(yán)重程度確定缺陷維修的優(yōu)先順序，將最可能出現(xiàn)腐蝕活性的區(qū)域確定為開挖點(diǎn)。此外，每個(gè)ECDA管段還應(yīng)選擇兩處用于地面檢測有效性檢驗(yàn)的開挖檢查點(diǎn)。

ECDA過程預(yù)評價(jià)

間接檢測直接檢查后評價(jià)檢測結(jié)果確定開挖點(diǎn)的位置

開挖和數(shù)據(jù)采集

開挖點(diǎn)管道的修復(fù)

管道安全評估

腐蝕原因分析

指標(biāo)修正直接檢查階段的工作確定開挖點(diǎn)的位置

對間接檢測結(jié)果指示的防腐層缺陷點(diǎn)進(jìn)行排序，排序時(shí)把間接檢測的結(jié)果與預(yù)評價(jià)中獲取相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)合起來綜合考慮，需要考慮的因素包括防腐層缺陷尺寸及大小、腐蝕活性、陰極保護(hù)狀況、交直流干擾情況、土壤環(huán)境特征、與其他金屬構(gòu)筑物的關(guān)系等因素。根據(jù)排序結(jié)果確定開挖點(diǎn)的數(shù)量和位置。開挖和數(shù)據(jù)采集●土壤腐蝕性；●防腐層情況；●管體腐蝕情況；●管體剩余強(qiáng)度評價(jià)所需數(shù)據(jù)；●管地電位；●拍攝影像資料?，F(xiàn)場照片現(xiàn)場照片現(xiàn)場照片開挖點(diǎn)管道的修復(fù)

開挖檢查完成后，對在開挖點(diǎn)發(fā)現(xiàn)的管體缺陷和扒開的防腐層應(yīng)立即采取措施進(jìn)行修復(fù)，并恢復(fù)地面原貌。

現(xiàn)場照片管道安全評估

目前國內(nèi)ECDA標(biāo)準(zhǔn)是以全線管道最薄弱危險(xiǎn)點(diǎn)部位管壁減薄程度為依據(jù)進(jìn)行評價(jià)。管壁減薄程度是綜合反映管道腐蝕與防護(hù)的各種單項(xiàng)因素對管道安全性的影響，所以評價(jià)結(jié)果是對外腐蝕導(dǎo)致安全狀況的整體評價(jià)。管壁減薄程度采用三步評價(jià)方法，分別為：最小剩余壁厚評價(jià)、危險(xiǎn)截面評價(jià)和剩余強(qiáng)度評價(jià)。（該評價(jià)方法只適用于體積型腐蝕缺陷，不適用裂紋缺陷的評價(jià)）根據(jù)評價(jià)結(jié)果給出評價(jià)等級和維護(hù)處理建議。腐蝕原因分析

根據(jù)上述評估結(jié)果，分析造成管道外腐蝕的主要原因，并確定針對主要原因應(yīng)采取的維護(hù)措施。

指標(biāo)修正

根據(jù)直接檢查的評價(jià)結(jié)果及原因分析，修正間接檢測評價(jià)指標(biāo)。通過修正，使間接檢測結(jié)果與直接檢查接近。ECDA過程預(yù)評價(jià)

間接檢測直接檢查后評價(jià)檢測結(jié)果確定再次評估的時(shí)間間隔評估ECDA過程的有效性反饋后評價(jià)階段的工作確定再評價(jià)的時(shí)間間隔

再評價(jià)時(shí)間間隔是開展下一輪ECDA評價(jià)的最低時(shí)間要求。根據(jù)上一階段對管道安全性的評價(jià)結(jié)果及管道腐蝕速率、安全裕量、公稱壁厚等因素估算管道的剩余壽命，據(jù)此確定最大再評價(jià)的時(shí)間間隔。評價(jià)ECDA過程的有效性

在這一評價(jià)過程中，要對直接檢查結(jié)果進(jìn)行分析，確認(rèn)此次ECDA過程的有效性。通過跟蹤ECDA過程中分級和重排優(yōu)先次序的數(shù)目變化，跟蹤ECDA的應(yīng)用過程，跟蹤ECDA的應(yīng)用結(jié)果，從而確認(rèn)ECDA過程的長期有效性。反饋

每次ECDA評價(jià)后，需要?dú)w納反饋ECDA過程中的相關(guān)數(shù)據(jù)和信息，這樣可以進(jìn)一步完善ECDA評價(jià)方法。反饋的主要內(nèi)容包括：對間接檢測結(jié)果的確認(rèn)和分類；間接檢測的分級評價(jià)準(zhǔn)則；直接檢查中收集的數(shù)據(jù)；安全評價(jià)結(jié)果；腐蝕原因分析；周期性再評價(jià)的時(shí)間安排等。

ECDA過程預(yù)評價(jià)

間接檢測直接檢查后評價(jià)檢測結(jié)果ECDA成果檢測報(bào)告檢測數(shù)據(jù)庫檢測內(nèi)容與方法檢測數(shù)據(jù)及分析評價(jià)結(jié)果建議措施檢測結(jié)果

PCM+ACVG測試結(jié)果檢測結(jié)果CIPS+DCVG測試結(jié)果檢測結(jié)果交流電位分布曲線檢測結(jié)果H001交流電位-時(shí)間曲線結(jié)束語EC