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1、在役埋地管线外防腐层的性能测定与防腐等级评估前言对油气管道的外防腐层情况发展定期的性能测定，准确掌握在役埋地管道防腐层的工作状态，对及时发现和消除事故隐患，保证长期安全生产，防止重大事故发生都有着重大的意义。埋地管道的防腐层因多种原因产生缺陷，失去防腐效果，导致管道腐蚀，因此，有方案地开展管道防腐层检测和修复工作十分重要。根据检测结果对管道防腐层发展评价，可为管道防腐层的使用、修复和更换提供科学依据。管道防腐层检测也是管道安全评价以及完整性管理的重要容。管道防腐层检测技术防腐绝缘层是埋地管道腐蚀控制技术中最重要的组成局部。防腐绝缘层的质量关系到管道的使用寿命，也是管道运行中必须关注的问题。目前
2、使用的管道防腐绝缘层种类较多，在检测工程及检测手段上也不尽一样。现在的集输管道仍以石油沥青玻璃布为主，它以检测防腐绝缘层的连续性、厚度、粘结力、绝缘电阻等性能为主，其中绝缘电阻是综合反映防腐绝缘层状况的重要指标，该项指标不仅与防腐材料有关，而且与施工质量有关。施工中对防腐绝缘层的任何损坏或者防腐材料老化以及防腐构造发生浸水、剥离、破损、开裂等现象，都将表现为绝缘电阻下降。目前，随着新型检测仪器的浮现，防腐绝缘层绝缘电阻已实现了不开挖的地面检测，这将为制定大修或者更换防腐绝缘层管段提供科学依据。目前管道防腐层的检测方法中应用较多的是多频管中电流法与地面电场法的联合使用。多频管中电流法的整套设备由
3、英国雷迪公司生产的RD-PCM检测仪和*嘉信技术工程公司研制的管道防腐检测数据处理系统GDFFW5.1两局部组成。PCM是PiPClinCCUrrCntMaPPCr的简称，即多频管中电流法，主要是测量管道中电流衰减梯度，因此也叫电流梯度法。PCM系统主要由一台发射机、一个接收机和一个A字架组成，多频管中电流法是由PCM发射机向管道施加多个频率的电流信号，使用接收机接收一样频率的电流衰减信号，该设备不受管道埋深的限制，追踪检测管道的信号电流，能自动存储检测数据。PCM的工作原理是向管道施加一定的电流后，电流沿管道向远方延伸，用接收机可以直接得到管道中任何一点的电流强度。电流在沿管道传送的过程中逐
4、渐衰减变化并与管道防腐层的绝缘电阻率有关，即防腐层的质量越高，绝缘电阻率越高，电流衰减的越慢，反之则越快。反映电流衰减变化的关系式为2:式中：I一在管道上方读取的任意一点电流值，A;10发射机向管道发射的电流值，A;。测量点到发射机发射点的距离，m;a一衰减系数(与管道防腐层的绝缘电阻率、管道的直径、厚度和材质等有关)。同一条管道，如果管道防腐层的平均绝缘电阻大，衰减系数就小，即检测电流值下降就慢。如果管道的防腐层质量分布较均匀，管道外防腐绝缘电阻率的差异就不大。管道中的电流值对数与管道的距离成线性关系变化，管道中电流值的对数线性斜率的大小是由管道防腐层的电阻率决定的。单位距离的电流变化率(Y
5、=Ig(II-12)/*)与距离*之间的关系是一条水平直线，Y值的单位为db/km或者db/m。当管道防腐层浮现破损时，电流会通过破损点流向大地该点处电流变化率丫值蓦地增大见图1,由此可以判断管道防腐层的异常位置，即防腐层的破损点位置。图1电流变化率Y值与距离*值的曲线示意图查找破损点的方法也叫地面电位电场法。地面电位电场法的原理是发射机向管道施加一个电流信号，电流信号沿管道向远方传播，如果管道防腐层存在破损，则电流信号会从破损点向土壤流失，形成一个以破损点为中心的电场，圆形电场是单一的破损点，而椭圆形的电场是管道中其中一段浮现的破损通过使用A字架来寻觅电场中心点即破损点的位置，并测量电流变化
6、率的大小，以判断破损的位置和大小。多频管中电流法的用途：对管道发展跟踪，确定管道走向；测定管道的埋深；对管道防腐层总体质量状况发展评价；用地面电位电场法对防腐层破损点定位。防腐层防护性能分级评价准则1绝缘电阻的分级标准通常采用防腐层的绝缘电阻这个参量描述防腐层的总体防护性能。防腐层的绝缘电阻F,是指单位长度防腐层的横向归一化面电阻；F的实用单位是：tn2o防腐层绝缘电阻的分级标准采用SY/T5918-94”埋地钢质管道沥青防腐层大修理技术规定”的规定（见表1）3。表1防腐层参量分级防腐层等级一级优二级良三级普通四级差五级劣绝缘电阻/.m2100005000-10000300050001000-
7、30001000老化程度及表现根本无老化老化轻微，无刷离和损坏老化较轻，根本完整，沥青发脆老化较严重，有剥离和校严重的吸水现象老化和剥离严重，轻剥即掉在防腐层连续破损的情况下，无须考虑其绝缘电阻的大小或者级别，可直接判为5级。根据参量分级表来制定防腐层等级处理意见见表2o表2防腐层等级处理意见表防腐层等级一级优二级良三级普通J四级差五级劣处置意见正常运行管理正常运行管理、缩短再评价周期方案维修、调整阴极保护、缩短再评价周期即将维修、调整阴极保护并确定再评价周期报废该管段的防腐层2检测技术要求2防腐层破损点检测结果开挖险证的准确率不低于95%;(2)防腐层破损点定位精度不超过0.5m;管道防腐层
8、等级分类的准确率不小于90%。在役埋地管线防腐层性能测试实例S油田对*矿M站至N站输油管道防腐层发展了全面检测，采集了大量数据，通过对数据的分析与处理，对该管道的防腐层性能做了系统的评价，为该管段防腐层的维修与更换提供了科学依据。1检测仪器对这段在役埋地管线，采用多频管中电流法评价管线外防腐层的安全质量状况，使用RD-PCM检测仪，可以对任意长度管道防腐层状况发展评估，从而可以分段评估防腐层的老化状况，配上A字架可以对防腐层破损点发展定位图。2检测工作中所执行的标准11SY/T5918-94”埋地钢质管道沥青防腐层大修理技术规定”。2JSY/T0087-95”钢质管道及储罐腐蚀与防护调查方法标
9、准”。3检测数据结果1防腐层性能检测结果*矿M站至N站输油管道检测段长度665Om防腐层性能检测结果见表3。由于数据较多，表3中仅取检测段中前100m数据为例。表3*矿M站至N站输油管道防腐层性能检测结果表前100m起点Cm止点m长度m绝缘电阻Q,m2数值等级02525.005.422E+0025.422X102JEE-255025.002.751E+0022.751IO2JJS-507525.004.543E+0044.543X104一7510025.009.318E+0049.318X104一10012525.002.386E+0042.386X104一最终检测结果统计如下：根据SY/T0
10、087-95”钢质管道及储罐腐蚀与防护调查方法标准”和表1防腐层参量分级表，检测和防腐分级结果如下：防腐层综合等级为一级的管段长度为2050m,占30.8%;综合等级为二级的管段长度为1175m,占17.7%;综合等级为三级的管段长度为1225m,占18.4%;综合等级为四级的管段长度为625m,占9.4%;综合等级为五级的管段长度为1575m,占23.7%o为了便于比照管道沿线防腐层综合性能发展分析，将防腐层综合性能按每km各等级比例统计如表4所示。表4*矿M站至N站输油管道防腐层综合性能每km各等级比例起止里程一级%二级三级%四级五级0-152.515.020.02.510.01-241.
11、020.517.910.310.32-325.615.412.817.928.33-415.423.123.17.730.74-52.512.517.57.560.05-643.610.320.510.31536-736.730.016.710.06.6由表4可以看出：从23km、45km防腐层综合性能为四级和五级所占的比例均大于40%,性能下降较严重。2破损点段检测结果防腐层破损点分为三级。一级数值电流变化率检测围在4060(dbkm)之间，一级为防腐层破损轻微，应加强监控措施，宜在适当时候修复；二级数值电流变化率检测围在6070(dbkm)之间，二级为防腐层破损较严重，应安排维修方案；三级
12、数值电流变化率检测围为70(dbkm)以上，三级为防腐层破损严重，应即将发展防腐层的维修或者更换。防腐层破损段包括出露点段般只圈定围，未分级。*矿M站至N站输油管道防腐层破损点分布情况见表5和图2。表5*矿M站至N站防腐层破损点段一览表前400m点号m破损级别备注40二级马路上65三级过沟160三级坝上土路边324一级坝上土路边400二级坝上士路边333三级坝上土路边弯头变深处380一级过路最终检测结果统计如下:从*矿M站至N站6650m输油管道共查出防腐层破损点58处，其中一级破损缺陷11处，二级破损缺陷37处,三级破损缺陷10处。破损点的分布情况如表6所示。表6*矿M站至N站输油管道防腐层
13、每km破损个数起止里程(km)0-11-22-33-45-7破损个数19176160图2*矿M站至N站输油管道防腐层破损点段)分布示意图0-5000m由图2和表6可以看出：从02km、34km破损点数均大于16个km,防腐层破损严重。对于破损点判断是否准确，发展现场开挖实拍见图3、图4，结果说明防腐层破损点检测结果与开挖验证结果彻底一致，检测结果真实可靠。图3破损点开挖验证图片图4破损点开挖验证图片防腐层性能与等级评估1检测结果统计按“埋地钢管沥青防腐层大修理技术规定”(SYT5918-94)的指标评价，*矿M站至N站输油管道的防腐层总体性能为“中等”。依据“埋地钢管沥青防腐层大修理技术规定”
14、(SY/T5918-94)的分级评价标准所作的*矿M站至N站输油管道防腐层综合性能分级比例，如果把一、二、三级之和所占比例超过60%的管段定为“维修后继续运行管段，把四、五级之和所占比例到达40%的管段定为“即将维修或者更换”管段，得到表7中的统计分析结果：表7*矿M站至N站输油管道防腐层各里程段综合性能分析表划分依据里程段(km)累计长度km占全管段比例评价意见一、二、三级之和超过60%023-4s5-74.770.2维修后继续运行四、五级之和已到达40%2-3、4-52.029.8即将维修或者更2评价意见1*矿M站至N站在役埋地输油管道23、45里程段防腐层综合性能四、五级所占比例分别为4
15、6.2%、67.5%,以里程段划分，四、五级之和到达40%的管段占输油管道总长度的29.8%,性能下降严重，这两段防腐层整体质量“差极差”，应加以更换。2从02km、34km防腐层破损点数均大于16个km,破损点居多，破损点处腐蚀严重如图3、4,应尽快维修。3裸露管段尽快掩埋，对检测出的防腐层破损点和综合性能下降严重部位都应及时发展维修。4没有更换防腐层的管段防腐层检测周期可定为12年。5输油管道防腐层局部更换后，再检测周期可定为23年。6在管道防腐层更换、维修前，应加强管道巡查，以便及早发现隐患，尽量减少损失，降低对环境造成的污染。在役埋地管道防腐层破损点的多少与防腐层整体性能的好坏有一定的
16、联系，普通说来在役埋地管道防腐层破损点较多的管段防腐层整体性能较差，但并非都是如此也有特殊的情况,如本例中02km、34km处防腐层破损点居多，而23km、45km处防腐层整体性能最差。我国的原油管道近一半已经运营了20年以上，国管道腐蚀造成的事故时有发生，因跑油、停输、污染、抢修等造成的损失,每年都以亿元计算。因此，防腐层检测就显得尤其重要。目前，国外的防腐层检测技术己经较成熟，而国在这方面的研究才刚刚起步，还需要管道检测工作者的进一步努力。参考文献I国灵念、区进军.管道防腐层检测技术在油田生产中的应用UL油气储运，2002,211：47-49.2金洲.缺陷管道实用性评价技术M*,2005.58-60.3SYT5918-94埋地钢管沥青防腐层大修理技术规定6.4秦先勇.埋地管道防腐层缺陷检测技术及其应用UL科学技术与工程，20062:181-183.5福治.应用PCM对埋地长输管道外防腐层的检测UL管道技术与设备，20043:16-18.6SYT0087-95钢质管道及储罐腐蚀与防护调查方法标准S.
