埋地鋼質管道腐蝕防護綜合評價系統(tǒng)研究

埋地鋼質管道腐蝕防護綜合評價系統(tǒng)研究摘要：埋地鋼質管道腐蝕防護工作是確保其平安高效運行的重要措施，通過對防腐檢測數據的軟件化處理可以有效地提高關職能部門、檢修和管理人員的工作效率，為管道檢修和正常運行評估供應牢靠的技術保障。埋地鋼質管道腐蝕防護綜合評價系統(tǒng)軟件，具有對目前常用埋地管道檢驗檢測設備所測數據進行處理分析功能，并結合現行國家和行業(yè)相關法規(guī)和標準規(guī)定，對檢驗檢測結果進行評價。課題所完成的階段性成果之一——埋地鋼質管道腐蝕防護綜合評價系統(tǒng)軟件，已在現場進行了初步試用，獲得了比較滿足的結果。主題詞：埋地鋼質管道防護檢測評價系統(tǒng)1、應用背景管道輸送作為現代五大主要運輸方式之一，在國民經濟中占有重要戰(zhàn)略地位。埋地管道具有不占用地面空間、隱藏性好和不易受到破壞等優(yōu)點，在油氣等輸送中得以廣泛應用。但正因如此給埋地管線的檢修和維護帶來很大困難，為了保障其平安高效運行，避開惡性事故發(fā)生，如美國、加拿大、英國和法國等西方發(fā)達國家均實行對埋地管道進行有效的管理和定期檢測維護制度。電化學腐蝕是埋地鋼質管道的主要平安隱患之一，目前國內外廣泛采納外掩蓋層加陰極愛護的聯合防護措施，所以定期檢測維護的目標主要是外掩蓋層狀況和陰極愛護效果。外掩蓋層愛護狀況主要依照所測量絕緣電阻值和是否有漏點來評定，而陰極愛護效果則主要通過檢測陰極愛護電位是否處于特定值來衡量。為了把握整個浩大管網的防護狀況，需要將全部測點數據進行的綜合處理，工作量大且極易產生錯誤與遺漏，同時歷次維護檢測原始資料數據量大而種類龐雜，給維護管理帶來了很大困難。雖然國際有一些流行的相關商用軟件，但都價格不菲且功能比較單一，尚無法滿意國內對管網防護管理評價的需要。本課題開發(fā)的《埋地鋼質管道腐蝕防護綜合評價系統(tǒng)》軟件是國家“十五”科技攻關的階段性成果之一，其具有多種數據輸入方式，實現各種檢測數據記錄存貯，在現行國家和行業(yè)相關法規(guī)標準基礎上，繼承和融合了多項國家“十五”科技攻關技術成果，建立起的管網信息管理及計算分析評價系統(tǒng)，并可以依據需要自動生成各類報表和評價結論。該系統(tǒng)不僅為管網檢測數據處理供應了更加高效牢靠的應用平臺，同時也是有關管理人員與政府相關職能部門獵取地下管網相關信息的便捷工具。2系統(tǒng)設計本系統(tǒng)軟件采納模塊化設計，由前端的人機交互界面、中間層執(zhí)行代碼和后臺數據庫存儲三部分組成。人機交互界面用于接收用戶輸入的數據、指令及顯示相應的執(zhí)行結果；后臺數據庫用于貯存各種數據；執(zhí)行代碼依據用戶指令調用相應程序，實現對數據庫的各種操作，并將操作結果輸送到界面顯示。在功能上，系統(tǒng)以數據庫為基礎，實現管網相關原始信息及檢測數據的管理；通過各種檢測方法所得數據對防腐層狀況及陰極愛護效果進行評價，這些檢測方法包括多頻管中電流法（PCM），變頻選頻法，電流電壓差法[1]，PCM帶A形支架、Pearson（人體電容法）法，直流電壓梯度法（DCVG）法，參比電極法測試管地電位以及近間距管地電位測量法(CIPS)；生成及打印所需報表。系統(tǒng)基本結構及數據流向如圖1所示：2.1系統(tǒng)數據庫本系統(tǒng)數據庫使用的是當前應用廣泛、技術比較成熟的關系型數據庫。庫中全部的數據分類存放在二維表中，相關表之間可通過關系（relationship）建立起聯接[2]。本系統(tǒng)數據庫中的表格主要包括：（1）管道原始參數表用于存貯管道編號、使用登記證號、級別、名稱、材質、規(guī)格、設計壓力、設計溫度、設計單位、制造單位、安裝單位、檢驗單位、使用單位、投用日期、檢驗周期、總費用等管道原始參數。（2）外掩蓋層原始參數表保存有關管道外掩蓋層的原始信息，如外掩蓋層類型級別、厚度、補口類型等有關性能技術指標。（3）陰極愛護原始參數表存放陰極愛護原始信息，如陰保類型是犧牲陽極還是外加電流，外加電流的輸出電壓、輸出電流或犧牲陽極的陽極類型、愛護電位、幫助陽極點等。（4）管線具體信息表該類表以單表形式沿管線盡可能地具體記錄了該條管道上的有用信息，如在測試樁的布置、閥井位置、分支點位置、穿跨越點、站場布置以及管線經過地區(qū)的環(huán)境條件等。（5）修理改造歷史表記錄管道本體、外掩蓋層及陰極愛護系統(tǒng)的修理改造信息，主要包括修理改造的類型、管道名稱、時間、位置、相關單位、修理改造費用等；（6）檢測數據記錄總表存貯全部檢測記錄信息，包括所檢管道、檢測時間、檢測方法，檢查儀器、檢測起止位置、檢驗單位、數據檢驗員等。（7）檢測數據記錄表針對不同檢測方法儀器，主要有PCM測得的電流信號值表、DCVG電位梯度信息、CIPS沿管線測得的管地電位值表、皮爾遜法測得的破損點信息表等等。隨著檢測次數的增多，這類表將是數據庫中數量最多的表。（8）管道運行參數表存貯各管道的運行參數，包括輸送介質、工作溫度、工作壓力、最高溫度、最高壓力及介質流量等參數。（9）其它相關數據表該表記錄了現行國家和行業(yè)法規(guī)標準內容，有關最新應用檢測與評價技術，如掩蓋層分級標準等相關數據表，專家建議表，計算與分析評價所需的參數表等。2.2數據輸入/輸出模塊本模塊是相對于本系統(tǒng)數據庫的數據輸入與輸出，用于數據庫內容的更新、顯示與備份。其詳細又可分為以下子模塊：（1）數據直接輸入/輸出模塊此模塊使具有相應權限的用戶能在用戶界面直接新建一些表格進行數據輸入或打開數據數據庫中的表格進行掃瞄、編輯。（2）純文本數據文件導入/導出模塊實現將特定格式純文本數據文件導入到數據庫的相應表格，或將數據庫中的數據表以特定格式純文本文件輸出。（3）Excel數據表的導入/導出模塊實現將特定格式的外部Excel數據表導入數據庫的表格中，或將數據庫中的數據表以Excel數據表格形式輸出。（4）Access數據表的導入/導出模塊實現系統(tǒng)數據庫與其它Access數據庫進行數據表的傳輸和交換。執(zhí)行以上各導入/導出模塊時，根據界面提示確定要導入或導出的表的名稱，以及外部數據文件的名稱路徑，就可以實現各種數據交換。2.3數據查詢模塊實現對本系統(tǒng)數據庫據的查詢，具有權限的用戶也可對查詢結果進行修改。依據各數據表不同的關聯關系以及為了更好的顯示查詢結果，查詢模塊又細分為：（1）原始參數查詢模塊操作對象是原始參數表中關于管道、外掩蓋層及陰極愛護的靜態(tài)原始參數。在查詢時，用戶依照提示輸入相應的查詢條件，執(zhí)行查詢即可得到滿意條件的結果。（2）管線具體信息查詢模塊查詢某條管道沿線的具體信息。查詢條件必需是唯一的管道名稱或管道編號，本查詢也可以在其它包括有管道名稱或編號的查詢結果的基礎上進行。（3）管道運行參數查詢模塊查詢管道運行參數，執(zhí)行本查詢可以以表中除備注以外的全部字段為查詢條件。（4）修理改造歷史查詢模塊能以管道名稱，時間段，施工單位名稱，修理改造類型等數據項為查詢條件查得管道本體，外掩蓋層及陰極愛護系統(tǒng)的修理改造歷史信息。（5）檢測數據表查詢模塊操作對象是檢測數據記錄總表，用戶可以查詢管道的各種檢測數據表名稱和相關信息，并可從查詢結果中直接打開選定的檢測數據表。2.4分析評價模塊作為本系統(tǒng)軟件重要的執(zhí)行部分，本模塊集成了系統(tǒng)數據庫中各種檢測數據的相應分析計算和評價方法以及所需圖形的繪制功能。依據檢測數據及其處理方式的不同,本模塊又分為以下子模塊：（1）PCM檢測電流值分析評價模塊依據PCM檢測的電流值，用戶可計算出電流的分貝值Idb，電流衰減率Y值和管道外掩蓋層的絕緣電阻率值Rg，以圖形曲線顯示，并由絕緣電阻值Rg對管道外掩蓋層平安質量狀況進行分級評價。在圖形顯示時，用戶可選擇同時顯示的頻率信號數目，選定信號電流的Idb和Y值的顯示，進行分段顯示及圖形的局部放大等。（2）破損點定位數據分析評價模塊對A支架，人體電容法和DCVG所測得的掩蓋層破損點數據進行處理。依據檢測數據，本模塊可在管線圖上標記出各方法檢測出的破損點位置分布、缺陷相對大小，并以百米破損點數進行外防腐層平安質量分級評價。（3）變頻選頻法檢測數據分析評價模塊本系統(tǒng)供應數據，通過變頻選頻法檢測儀器配備的Rg值計算軟件，計算出各管段外掩蓋層Rg值后，進行外防腐層平安質量分級評定。（4）電流電位差法檢測數據分析評價模塊處理管內電流法和電位差法所測的數據，得到各所測管段的防腐層絕緣電阻率Rg，并以此進行分級評定，可再將結果以圖形顯示。（5）CIPS檢測數據分析評價模塊CIPS檢測的數據為管地陰極愛護沿管線的通/斷電位，本模塊將這些數據以兩條曲線在圖形上顯示出來，依據設定的有效愛護電位分界值，可確定出各段的愛護效果。2.5報表生成模塊本模塊的作用是依據所供應的數據生成相應的報表。在本模塊執(zhí)行時，要求用戶選取要生成的報表類型，系統(tǒng)自動列出能生成該種報表的數據表，用戶可從中選擇或自己新建該種表來重新輸入數據，對表中數據預覽滿足后便可點擊生成按鈕生成報表。由于本系統(tǒng)軟件是單機版，且所存儲的數據量不是很大，所以后臺數據庫使用的是微軟的Access數據庫。執(zhí)行界面開發(fā)使用的是可視化開發(fā)工具VB6.0，它與Access共享使用Jet數據庫引擎，因此兩者可實現無縫結合[3]。對數據庫的各種操作時，使用的都是ADO技術。4結束語本系統(tǒng)軟件集埋地管網相關數據的存取查詢、管道防腐檢測數據分析評價、生成報表與打印等功能于一身。其數據存取查詢功能使管理者、檢測技術員、相關政府部門平安監(jiān)察員能便利的對管道數據進行管理，而且系統(tǒng)具備比其它專業(yè)商用軟件更強和全面的管道防腐檢測數據分析評價功能，是檢測技術人員數據處理的有力工具。在2003年4月對上海市北蘊川路油制氣管道的防腐檢測中的實際使用效果表明，本系統(tǒng)軟件的確具有相當的工程有用價值。參考文獻1、何仁洋：城市埋地燃氣管道地面檢測技術討論，其次屆全國管道技術學術溝通會議（壓力容器2002增刊），浙江省寧波市，2002.11,134~1352、薩師煊王珊：數據庫系統(tǒng)概論，高等教育出版社，20013、趙軍鎖龔波等（譯）：VisualBasic6數據庫訪問技術，機械工業(yè)出版社，2000摘要：埋地鋼質管道腐蝕防護工作是確保其平安高效運行的重要措施，通過對防腐檢測數據的軟件化處理可以有效地提高關職能部門、檢修和管理人員的工作效率，為管道檢修和正常運行評估供應牢靠的技術保障。埋地鋼質管道腐蝕防護綜合評價系統(tǒng)軟件，具有對目前常用埋地管道檢驗檢測設備所測數據進行處理分析功能，并結合現行國家和行業(yè)相關法規(guī)和標準規(guī)定，對檢驗檢測結果進行評價。課題所完成的階段性成果之一——埋地鋼質管道腐蝕防護綜合評價系統(tǒng)軟件，已在現場進行了初步試用，獲得了比較滿足的結果。主題詞：埋地鋼質管道防護檢測評價系統(tǒng)1、應用背景管道輸送作為現代五大主要運輸方式之一，在國民經濟中占有重要戰(zhàn)略地位。埋地管道具有不占用地面空間、隱藏性好和不易受到破壞等優(yōu)點，在油氣等輸送中得以廣泛應用。但正因如此給埋地管線的檢修和維護帶來很大困難，為了保障其平安高效運行，避開惡性事故發(fā)生，如美國、加拿大、英國和法國等西方發(fā)達國家均實行對埋地管道進行有效的管理和定期檢測維護制度。電化學腐蝕是埋地鋼質管道的主要平安隱患之一，目前國內外廣泛采納外掩蓋層加陰極愛護的聯合防護措施，所以定期檢測維護的目標主要是外掩蓋層狀況和陰極愛護效果。外掩蓋層愛護狀況主要依照所測量絕緣電阻值和是否有漏點來評定，而陰極愛護效果則主要通過檢測陰極愛護電位是否處于特定值來衡量。為了把握整個浩大管網的防護狀況，需要將全部測點數據進行的綜合處理，工作量大且極易產生錯誤與遺漏，同時歷次維護檢測原始資料數據量大而種類龐雜，給維護管理帶來了很大困難。雖然國際有一些流行的相關商用軟件，但都價格不菲且功能比較單一，尚無法滿意國內對管網防護管理評價的需要。本課題開發(fā)的《埋地鋼質管道腐蝕防護綜合評價系統(tǒng)》軟件是國家“十五”科技攻關的階段性成果之一，其具有多種數據輸入方式，實現各種檢測數據記錄存貯，在現行國家和行業(yè)相關法規(guī)標準基礎上，繼承和融合了多項國家“十五”科技攻關技術成果，建立起的管網信息管理及計算分析評價系統(tǒng)，并可以依據需要自動生成各類報表和評價結論。該系統(tǒng)不僅為管網檢測數據處理供應了更加高效牢靠的應用平臺，同時也是有關管理人員與政府相關職能部門獵取地下管網相關信息的便捷工具。2系統(tǒng)設計本系統(tǒng)軟件采納模塊化設計，由前端的人機交互界面、中間層執(zhí)行代碼和后臺數據庫存儲三部分組成。人機交互界面用于接收用戶輸入的數據、指令及顯示相應的執(zhí)行結果；后臺數據庫用于貯存各種數據；執(zhí)行代碼依據用戶指令調用相應程序，實現對數據庫的各種操作，并將操作結果輸送到界面顯示。在功能上，系統(tǒng)以數據庫為基礎，實現管網相關原始信息及檢測數據的管理；通過各種檢測方法所得數據對防腐層狀況及陰極愛護效果進行評價，這些檢測方法包括多頻管中電流法（PCM），變頻選頻法，電流電壓差法[1]，PCM帶A形支架、Pearson（人體電容法）法，直流電壓梯度法（DCVG）法，參比電極法測試管地電位以及近間距管地電位測量法(CIPS)；生成及打印所需報表。系統(tǒng)基本結構及數據流向如圖1所示：2.1系統(tǒng)數據庫本系統(tǒng)數據庫使用的是當前應用廣泛、技術比較成熟的關系型數據庫。庫中全部的數據分類存放在二維表中，相關表之間可通過關系（relationship）建立起聯接[2]。本系統(tǒng)數據庫中的表格主要包括：（1）管道原始參數表用于存貯管道編號、使用登記證號、級別、名稱、材質、規(guī)格、設計壓力、設計溫度、設計單位、制造單位、安裝單位、檢驗單位、使用單位、投用日期、檢驗周期、總費用等管道原始參數。（2）外掩蓋層原始參數表保存有關管道外掩蓋層的原始信息，如外掩蓋層類型級別、厚度、補口類型等有關性能技術指標。（3）陰極愛護原始參數表存放陰極愛護原始信息，如陰保類型是犧牲陽極還是外加電流，外加電流的輸出電壓、輸出電流或犧牲陽極的陽極類型、愛護電位、幫助陽極點等。（4）管線具體信息表該類表以單表形式沿管線盡可能地具體記錄了該條管道上的有用信息，如在測試樁的布置、閥井位置、分支點位置、穿跨越點、站場布置以及管線經過地區(qū)的環(huán)境條件等。（5）修理改造歷史表記錄管道本體、外掩蓋層及陰極愛護系統(tǒng)的修理改造信息，主要包括修理改造的類型、管道名稱、時間、位置、相關單位、修理改造費用等；（6）檢測數據記錄總表存貯全部檢測記錄信息，包括所檢管道、檢測時間、檢測方法，檢查儀器、檢測起止位置、檢驗單位、數據檢驗員等。（7）檢測數據記錄表針對不同檢測方法儀器，主要有PCM測得的電流信號值表、DCVG電位梯度信息、CIPS沿管線測得的管地電位值表、皮爾遜法測得的破損點信息表等等。隨著檢測次數的增多，這類表將是數據庫中數量最多的表。（8）管道運行參數表存貯各管道的運行參數，包括輸送介質、工作溫度、工作壓力、最高溫度、最高壓力及介質流量等參數。（9）其它相關數據表該表記錄了現行國家和行業(yè)法規(guī)標準內容，有關最新應用檢測與評價技術，如掩蓋層分級標準等相關數據表，專家建議表，計算與分析評價所需的參數表等。2.2數據輸入/輸出模塊本模塊是相對于本系統(tǒng)數據庫的數據輸入與輸出，用于數據庫內容的更新、顯示與備份。其詳細又可分為以下子模塊：（1）數據直接輸入/輸出模塊此模塊使具有相應權限的用戶能在用戶界面直接新建一些表格進行數據輸入或打開數據數據庫中的表格進行掃瞄、編輯。（2）純文本數據文件導入/導出模塊實現將特定格式純文本數據文件導入到數據庫的相應表格，或將數據庫中的數據表以特定格式純文本文件輸出。（3）Excel數據表的導入/導出模塊實現將特定格式的外部Excel數據表導入數據庫的表格中，或將數據庫中的數據表以Excel數據表格形式輸出。（4）Access數據表的導入/導出模塊實現系統(tǒng)數據庫與其它Access數據庫進行數據表的傳輸和交換。執(zhí)行以上各導入/導出模塊時，根據界面提示確定要導入或導出的表的名稱，以及外部數據文件的名稱路徑，就可以實現各種數據交換。2.3數據查詢模塊實現對本系統(tǒng)數據庫據的查詢，具有權限的用戶也可對查詢結果進行修改。依據各數據表不同的關聯關系以及為了更好的顯示查詢結果，查詢模塊又細分為：（1）原始參數查詢模塊操作對象是原始參數表中關于管道、外掩蓋層及陰極愛護的靜態(tài)原始參數。在查詢時，用戶依照提示輸入相應的查詢條件，執(zhí)行查詢即可得到滿意條件的結果。（2）管線具體信息查詢模塊查詢某條管道沿線的具體信息。查詢條件必需是唯一的管道名稱或管道編號，本查詢也可以在其它包括有管道名稱或編號的查詢結果的基礎上進行。（3）管道運行參數查詢模塊查詢管道運行參數，執(zhí)行本查詢可以以表中除備注以外的全部字段為查詢條件。（4）修理改造歷史查詢模塊能以管道名稱，時間段，施工單位名稱，修理改造類型等數據項為查詢條件查得管道本體，外掩蓋層及陰極愛護系統(tǒng)的修理改造歷史信息。（5）檢測數據表查詢模塊操作對象是檢測數據記錄總表，用戶可以查詢管道的各種檢測數據表名稱和相關信息，并可從查詢結果中直接打開選定的檢測數據表。2.4分析評價模塊作為本系統(tǒng)軟件重要的執(zhí)行部分，本模塊集成了系統(tǒng)數據庫中各種檢測數據的相應分析計算和評價方法以及所需圖形的繪制功能。依據檢測數據及其處理方式的不同,本模塊又分為以下子模塊：（1）PCM檢測電流值分析評價模塊依據PCM檢測的電流值，用戶可計算出電流的分貝值Idb，電流衰減率Y值和管道外掩蓋層的絕緣電阻率值Rg，以圖形曲線顯示，并由絕緣電阻值Rg對管道外掩蓋層平安質量狀況進行分級評價。在圖形顯示時，用戶可選擇同時顯示的頻率信號數目，選定信號電流的Idb和Y值的顯示，進行分段顯示及圖形的局部放大等。（2）破損點定位數據分析評價模塊對A支架，人體電容法和DCVG所測得的掩蓋層破損點數據進行處理。依據檢測數據，本模塊可在管線圖上標記出各方法檢測出的破損點位置分布、缺陷相對大小，并以百米破損點數進行外防腐層平安質量分級評價。（3）變頻選頻法檢測數據分析評價模塊本系統(tǒng)供應數據，通過變頻選頻法檢測