埋地油气管道防腐层检测与评价.pdf
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1、第 4 2 卷第 7期 2 0 1 3年 7月 当 代 化 工 C o n t e m p o r a r y C h e mi c a l I n d u s t r y V o 1 4 2N O 7 J u l y,2 0 1 3 埋地油气管道防腐层检测与评价 李 明,王晓霖 ( 中国石化抚顺石油化工研究院,辽宁 抚顺 1 1 3 0 0 1 ) 摘 要: 埋地油气管道在施工及运行过程中,外防腐层不可避免会产生各种缺陷。为了保证油气管道安 全稳定运行,必须定期对管道实施外检测以及时发现缺陷并加以安全评价。首先对埋地油气管道外防腐层缺陷 检测内容进行了介绍,进一步分析了各种检测技术的工作原理
2、及优缺点、防腐层分级评价和外腐蚀直接评价, 最后阐述了外腐蚀检测的应用及存在的问题 、相关技术标准以及发展趋势。指出应该不断发展完善现有管道防 腐层检测技术,建立相应的分级评价体系,同时充分利用挖掘各类检测数据,深入拓展各种评价标准,建立适 合国情的外腐蚀检测方法与评价体系。 关键词:管道;防腐层缺陷;检测技术 ;评价 中图分类号:T E 9 7 3 文献标识码: A 文章编号: 1 6 7 1 0 4 6 0( 2 0 1 3 )0 7 0 9 8 0 0 4 De t e c t i ng Te c h no l o g y a nd As s e s s me n t o f Un de
3、 r g r o und Oi l - Ga s Pi pe l i n e Co a t i n g De f i c i e n c y L1M i n g, WANG Xi a o- Li n ( S i n o p e cF u s h u nRe s e a r c hI n s t i t u t e o f P e t r o l e u m a n dP e t r o c h e mi c a l s , Li a o n i n gF u s h u n 1 1 3 0 0 1 ,Ch i n a ) Ab s t r a c t :Us u a l l y t h e e
4、 x t e r n a l c o a t i n g o f u n d e r g r o u n d o i l - g a s p i p e l i n e wo u l d b e d a ma g e d i n t h e c o n s tr u c t i o n a n d o p e r a t i o n I t i s v e r y n e c e s s a r y t o d e t e c t a n d a s s e s s the e x t e rna l c o a t i n g b y v a r i o u s me t h o d s t
5、 o e n s u r e s e c u r i t y a n d s t a b i l i ty o f t h e p i p e l i n e s I n t h i s p a p e r , d e t e c t i o n c o n t e n t s o f t h e e x t e rna l c o a t i n g d e fi c i e n c y we r e i n t r o d u c e d , p r i n c i p l e a n d c h a r a c t e ris t i c s o f v a r i o u s me t
6、 h o d s we r e a n a l y z e d a s we l l a s g r a d i n g e v a l u a t i o n an d d i r e c t a s s e s s me n t o f the e x t e rna l c o r r o s i o n ,a p p l i c a t i o n a n d e x i s t i n g p r o b l e ms o f t h e e x t e rna l d e t e c t i n g t e c h n o l o g y we r e d i s c u s s
7、e d a s we l l a s r e l e v ant t e c h n o l o gy s t and a r d and d e v e l o p me n t tre n d I t s p o i n t e d o u t t h a t t h e e x i s t i n g d e t e c t i n g t e c h n o l o gy s h o u l d b e i mp r o v e d a n d the gra d i n g e v a l u a t i o n s y s t e m s h o u l d b e c o n s
8、 t r u c t e d ; t h e s u i t a b l e d e t e c t i n g t e c h n o l o gy an d a s s e s s me n t s y s t e m o f t h e e x t e rna l c o a t i n g s h o u l d b e e s t a b l i s h e d K e y wo r d s : P i p e l i n e ; Co a t i n g d e fi c i e n c y ; De t e c t i n g t e c hn o l o gy ; As s e
9、 s s me n t 管道输运是现代工业和国民经济的命脉。腐蚀 会引起管道失效,目 前国内普遍采用防腐层与阴极 保护相结合的方法对埋地管道进行腐蚀控制。作为 致密的高绝缘体,防腐层对埋地管道的正常运行非 常重要,它可以隔离管体与腐蚀介质,同时其质量 状态严重影响阴极保护效果。防腐层在管道下沟回 填时可能遭受到土石块 的损伤形成漏点 ,运行之后 会受到周围环境的侵蚀 。因此 ,为了确保油气管线 安全平稳运行 ,必须定期采用一定的检测手段对埋 地长输管道防腐层及阴极保护有效性进行检测,准 确评价防腐层及阴极保护状态,进而采取必要措施 保证管道的完整性。 1 埋地油气管道外防腐层检测内容 外防腐层
10、是对管道实施腐蚀防护的第一道屏 障,也是最重要的防护措施。外防腐层把管道本体 金属与周围腐蚀环境隔离开来,同时也提供了必要 的管道阴极保护绝缘条件。通常, 管道外防腐层都 采用地面间接检测及开挖直接检测的方式实施缺陷 检测,目 前使用较成熟的检测方法大多都采用管道 上方地面间接测量实施 n 。地面间接检测外防腐层 通常包括如下内容:检测外防腐层质量,确定外防 腐层缺陷的分布和数量以及缺陷位置和严重程度, 确认缺陷点位置的管道是否已发生或可能发生腐 蚀;评价腐蚀环境条件,对特殊管道进行防腐层平 均绝缘性能测试, 评价防腐层完整性。开挖检测是 把管道挖开直接观察,同时采用无损检测方法测量 管体腐蚀
11、状况。开挖检测直接可靠 ,可得到缺陷分 布与形貌、腐蚀产物及土壤环境等丰富信息, 但其 需要探坑挖填,工程量大且耗资多,一般是在地面 检测寻找的防腐层破损点中选择开挖点。 收稿 日期 : 2 0 1 3 - 0 6 0 8 作者简介 : 李明 ( 1 9 8 2 一) ,男,新疆 昌吉人,工程师,博士,2 0 1 2年毕业于中国石油大学 ( 华东)材料学专业,研究方向:金属腐蚀检测与防 护。E - m a i l :u p c l m m l 2 6 c o m,电话:0 2 4 5 6 3 8 9 8 6 5 。 第 4 2卷第7期 李 明: 埋地油气管道防腐层检测与评价 9 8 1 2 埋
12、地管道防腐层缺陷检测技术 理的 测 试方 法主 要有 皮尔 逊( P e a r s o n ) 法。 2 。 1 交流电流衰减法 交流 电流衰减法 ( A C C A)是对测量管道施加 一个交流电流信号,当管道外防腐层质量良好,交 流电流信号将按恒定衰减率在管道中衰减。如果外 防腐层存在破损点,信号电流将从缺陷破损处大量 流出,使得管道中电流信号的衰减率突然增大。通 过检测管道中电流信号衰减率的变化,可以确定防 腐层破损点位置并定量测量防腐层绝缘电阻值大 小,从而确定外防腐层质量状况和缺陷严重程度。 目 前应用较多的交流电流衰减法检测设备为多频管 中电流测绘系统 ( P C M o 交流电流
13、衰减法可以检测管道的准确埋地位 置和埋深、管道分支、其他金属搭接和较大的防腐 层缺陷等,从而整体评估管道防腐层状况及阴极保 护有效性口 。但该方法只能检测管道外防腐层状况, 对防腐层缺陷点精确定位存在局限性 ,且难以确定 面积较小的缺陷;当管道穿孑 L 过多或设施过多时检 测误差较大,无法对强电干扰区管段实施检测 。 2 2变频选频法 变频选频法是国内技术人员提出的一种通过测 量计算管道防腐层绝缘电阻率来评价防腐层质量的 地面检测方法, 其主要基于经典交频信号传输理论。 管道防腐层电阻率定义为单位面积涂层与远方大地 之间的电阻,其值越大外防腐层质量越好。使用变 频选频法实施检测时, 需要测量发
14、送电流信号频率、 信号衰减量等参数,同时结合管道外防腐层材料介 电常数、管道几何数据、土壤电阻率等计算信号在 管道中的传播系数间接得到外防腐层绝缘电阻。 变频选频法应用广泛,适用于各种材质的管道 外防腐层测量评价,同时管段未测部分对测量段无 影响。该方法缺点主要为对不同管段采用不同频率 测量时不具备可比性;由于使用该方法只能得到测 量段管道防腐层绝缘电阻的平均值,无法确定破损 点位置 ,同时杂散电流干扰对测量结果影响较 。 2 3 交流电位梯度法 交流 电位梯度法 ( A C V G)是 向管道施加一个 交流信号,当防腐层出现缺陷点时,通过缺陷破损 点流向大地的交流电流会在缺陷点周围土壤中产生
15、 一个电位梯度场,通过地面设备测量这一交流电位 梯度的分布,从而可以确定防腐层缺陷。测试时, 向管道发送一种特定频率的交流信号,同时沿管线 测量与地面典型接触 的两个移动 电极之间的电位差 即可确定防腐层破损点的位置和大小。基于这一原 交流电位梯度技术具有较高的灵敏度 ,检测速 度较快,对防腐层缺陷定位偏差较小,同时不受管 道 阴极保护系统影响。通过该方法还可确定管线金 属搭接点、路由和埋深。缺点主要是无法评判防腐 层整体优劣,无法确定是否存在防腐层剥离,特殊 地段如水泥和沥青地面存在 “ 接地难”问题。 2 4 直流电位梯度法 直流电位梯度法 ( D C V G)是 目前国内外较先 进、使用
16、较多的埋地管道防腐层缺陷检测技术。该 检测技术原理类似于交流电位梯度法,只是采用的 电流信号为管道自身的阴极保护电流。当阴极保护 电流流经管道防腐层缺陷破损点时,破损点面积越 大 ,形成的直流电位梯度也越大越集 中。通过地面 施加两参比电极测量电位差,确定参比电极极性、 I R的大小和地表电场的分布即可确定防腐层缺陷 点位置、电流方向、防腐层缺陷面积大小、缺陷的 形状及缺陷所处管体的位置。通常,D C V G检测技 术采用不对称直流间断电压信号来排除其他电源的 干扰。 D C V G技术具有以下优点:( 1 ) 定位精度高; ( 2 ) 可测量计算破损面积大小和破损点形状;( 3 ) 确定缺陷
17、点管道本体是否发生腐蚀; ( 4 ) 不易受管 道上方电网干扰,受地貌影响小;( 5 ) 对多数土质 条件不受杂散电流影响;( 6 ) 可对缺陷点近似排序 以确定修护次序; ( 7 ) 可通过I R判定缺陷的严重 程度。该方法可以发现较小的防腐层缺陷,但需要 有足够大的阴极保护电流保证测量的灵敏度;同时 该方法不能直接给出破损点处的管地电位,无法指 示防腐层剥离。 2 5 密间隔电位法 密间隔电位法 ( C I P S) 是对标准管地 电位 ( P S) 测试法 的一种改进 ,是 国外评价阴极保护系统有效 性 的首选标准方法之一f4 。采用密间隔电位法检测 , 首先需要对被测管段的阴保系统安装
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