管道防腐层定位检测技术

文章发布时间:2015-5-13 17:57:35 文章作者cnshichuang 浏览次数:

  我国油气长输管道经过20多年的运行,在不同的环境条件和管段,防腐层呈现不同情况。有些管段防腐层出现老化、剥离或破损,管体产生严重的腐蚀,造成开裂、穿孔等破坏管道正常输送的严重事故。对管道的维护工作,主要分为修理、修复和更换。其中修复占有重要地位,这归于它的经济性,通常管道的绝大部分还处于良好状态,而由于种种原因被迫更换的管道不到总量的5%。修复指的是通过管道检测发现问题,在管道未发生泄露前进行的有计划的整治修复。长期以来,我国的埋地管线一直处于重建设轻管理的状况。这是我国管道寿命普遍低于国外的重要原因之一。实际上,一条报废管道的大部分管段仍具有较大使用价值,对一条管道有计划修复的经济效益远比重建一条管道大得多。同时由于管理不善造成的管道泄露,不仅造成严重的资源浪费,也对管道沿线的生态环境造成恶劣的影响,甚至严重污染破坏环境。因此开展管道检测和评估工作的意义重大。

  1.土壤腐蚀调查

  按照GBT19285-2003《埋地钢质管道腐蚀防护工程检验》、SY/T 0087-1995《钢质管道腐蚀与防护调查方法标准》和SY/T 5919-2009《埋地钢质管道阴极保护技术管理规程》的技术方法,本项目全线腐蚀普查工作主要包括土壤腐蚀性、自然和保护电位、交流干扰和直流干扰等主要工作。

  1.1.1 管线防腐漏点和埋深检测

  管线的防腐漏点和埋深进行检测,并对漏点位置和埋深不足位置进行定点后用红漆和竹桩做好标记并现场交底,施工单位整改后进行复测。

  1.1.2 土壤腐蚀性调查工作

  测量的土壤理化性质包括土壤电阻率、氧化还原电位、pH值、含水率、土壤容重、氯离子、硫酸根离子、碳酸钙离子和土壤总盐含量共9个指标。全线每公里应布设一处调查点,地质过渡地段界面处应加密设置调查点。测试方法按GB/T 21246-2007 《埋地钢质管道阴极保护参数测试方法》的有关规定及相关规范标准执行。

  1.1.2.1 土壤电阻率测试

  土壤的导电性是一个重要的参数,导电性往往也是土壤腐蚀性的控制因素。另外,土壤的导电性对杂散电流腐蚀及阴极保护的实施也有重要的影响。

  影响土壤电阻率的因素有:盐的含量和组成、含水量、土壤质地、松紧度、有机质含量、粘土矿物组成和土壤温度等。在盐渍化土壤中,离子电导起主导作用。在测量管道沿线的土壤电阻率时,重点检测有杂散电流干扰地区的管道附近土壤电阻率。该数据的测量可以为后期排流设施的设计提供理论依据。另外,管道沿线测试桩处可选择测量。

  试件深度土壤电阻率的计算

  由于土壤的不均匀性对不同深度土壤电阻率产生一定影响,故需测定试件埋藏深度的土壤电阻率,尤其在土壤不均匀的地区测量和计算试件埋藏深度的土壤电阻率更为必要。

  1.1.2.2 氧化还原电位

  测试方法:将铂电极和参比电极插入水溶液中,金属表面便会产生电子转移反应,电极与溶液之间产生电位差,电极反应达到平衡时相对于氢标准电极的电位差为氧化-还原电位。

  主要仪器有电位计、铂电极、饱和甘汞电极、温度计、容量瓶等。

  氧化-还原电位需在国家计量认证的检测单位进行检测并出具报告。

  1.1.2.3 pH值

  pH值由测量电池的电动势而得。该电池通常由饱和甘汞电极为参比电极,玻璃电极为指示电极所组成。在25℃,溶液中每变化1个pH单位,电位差改变59.16mV,据此在仪器上直接以pH的度数表示。温度差异在仪器上有补偿装置。

  试剂采用标准缓冲溶液。仪器采用酸度计、玻璃电极、甘汞电极。

  1.1.2.4 含水率

  土壤水分是土壤的重要组成部分。主要采用烘干法进行测量和计算。主要步骤有取土、称重、烘干、称重、计算等几个步骤。

  1.1.2.5 土壤容重

  土壤容重又叫土壤的假比重,是指田间自然状态下,每单位体积土壤的干重,通常用克/厘米3表示。土壤容重除用来计算土壤总孔隙度外,还可用于估计土壤的松紧和结构装快。用一定溶剂的钢制环刀,切割自然状态下的土壤,使土壤恰好充满环刀容积,然后称量并根据土壤自然含水量计算每单位体积的烘干土重即土壤容重。

  1.1.2.6 氯离子、硫酸根离子、碳酸钙离子

  可采用离子色谱法测定溶液中氯离子、硫酸根离子和碳酸钙离子的含量。

  1.1.2.7 土壤总盐含量

  土壤中可溶性盐分是用一定的水土比例和在一定时间内浸提出来的土壤中所含有的水溶性盐分。分析土壤中可溶性盐分的阴、阳离子组成,和由此确定的盐分类型和含量,可以判断土壤的盐渍情况和腐蚀性。

  可溶性盐分总量的测定方法很多,有重量法、电导法、比重计法,还有阴阳离子总和计算法等。一般采用重量法。土壤样品与水按一定的水土比例混合,经过一定时间震荡后,将土壤中的可溶性盐分提取到溶液中,然后将水土混合液进行过滤,滤液可作为土壤可溶性盐分测定的待测液。可用电导法测定盐分总量。

  仪器主要有电动震荡机、真空泵、塑料瓶(1000mL)、巴士滤管和平板瓷漏斗,抽气瓶。

  1.1.3 自然和保护电位测量工作

  自然电位测量全线每公里应布设1个测量点,测量方法按照SY/T 5919-2009《埋地钢质管道阴极保护技术管理规程》附录B执行。保护电位测量全线每公里应布设1个测量点,测试方法按GB/T 21246-2007 《埋地钢质管道阴极保护参数测试方法》的有关规定执行。

  为消除阴极保护电位中的IR降影响,宜采用中断电位法测试管道的保护电位。中断电位法通过电流断续器来实现,断续器应串接在阴极保护电流输出端上。在非测试期间,阴极保护站处于连续供电状态;在测试管道保护电位期间,阴极保护站处于向管道供电12s、停电3s的间歇工作状态。同一系统的全部阴极保护站,间歇供电时必须同步,同步误差不大于0.1s。停电3s期间用地表参比法测得的电位,即为参比电极安放处的管道保护电位。

  1.1.4 阴保测试桩调查工作

  全线调查、统计并记录测试桩,编制测试桩的编号、并在铭牌上打印、测试线的接线方式以及测试桩有无缺损等情况,并用照片记录有关信息。

  1.1.5 绝缘接头及进出土壤段管段防腐调查工作

  检查、评价全线绝缘接头及相关辅助设施。已安装到管道上的绝缘法兰(接头),可用电位法判断其绝缘性能。如图3.1所示,在被保护管道通电前,用数字万用表V测试绝缘法兰(接头)非保护侧a点的管地电位Va1;调节阴极保护电源,使保护侧b点的管地电位Vb达到-0.85V~-1.5V之间,再测试a点的管地电位Va2。若Va1和Va2基本相等,则认为绝缘法兰(接头)的绝缘性能良好;若Va2>Va1且Va2接近Vb值,则认为绝缘法兰(接头)的绝缘性能较差。

  对全线进出土壤段管段防腐进行调查,评价其腐蚀程度。

  2.ECDA评价(外防腐层评价)

  按照SY/T0087.1-2006和NACE SP 0502-2010规定的ECDA(外腐蚀直接评价)技术方法,本项目腐蚀安全评估技术路径分预评价、间接检测与评价、直接检测与评价以及后评价四个阶段。

  2.1 预评价

  该阶段工作包括: 资料与数据收集; ECDA管段划分; 检测方法和设备的选择; ECDA可行性评价。

  (1)资料与数据收集

  收集管道的历史资料及现有数据,并对这些资料归类、建档,最后进行评估,以决定ECDA是否可行。

  该阶段要收集、建档的主要数据资料至少应包括:管道特性及安装资料、管道运行资料、阴极保护系统概况表、阴极保护系统运行资料、土壤和环境资料、附属设施(穿跨越等)资料、交直流干扰资料、竣工及运行中防腐检漏、试压检测报告、管线图以及其他相关资料。有关表格见SY/T 0087.1-2006标准。该阶段的部分资料可引用全线腐蚀普查调查工作的成果。

  (2)ECDA管段划分

  在所搜集的管道资料基础上,按相似条件的管段划分不同的区域,制定ECDA的可行性方案。具体原则见SY/T 0087.1-2006的3.2节。

  (3)检测方法和设备的选择

  对于同一ECDA管段应采用相同的间接检测方法,并考虑该方法对防腐层漏点及腐蚀活性点的检出能力,检测方法应根据SY/T0087.1-2006表3.3.3中各种环境下相应的最佳方法进行。对于一种间接检测方法检出和评价的“严重”点应采用另一种互补的间接检测方法进行再检,并加以验证。如果对评价结果进行分析,所选择的两种间接检测方法存在明显差异应采取以下方法处理:

  应消除不同检测方法带来的位置误差;

  (4)ECDA可行性评价

  对于不能实施ECDA评价的区域,需进行单独统计成表,有关坐标的要求严格符合招标书3.1.2.8的要求。

  2.2 间接检测与评价:

  间接检测是在不开挖、不影响管道正常运行的情况下对埋地管道进行检测,其目的是识别和确定防腐层的绝缘性能、防腐层缺陷和其他异常点的严重程度,确定管道上已经发生、正在发生或可能发生腐蚀的区域。工作包括:

  ①全面检测外防腐层的现状(包括防腐层绝缘性能(绝缘电阻测量)、破损位置及破损大小状况、破损处管体的腐蚀电流的流向等),要求在全线针对不同情况采用PCM,电容法,ACVG和DCVG, 并采用软件(如ESTECxp)评价其完整性状况;

  ②全面掌握阴极保护系统的运行情况,对存在问题进行详细的分析,便于指导下一步整改工作。结合全线腐蚀普查的有关成果对其保护水平(管道是否获得全面、合适的阴极保护,是否存在欠保护或过保护情况)给予评价。

  ③结合管道防腐层质量、阴极保护效果、管道施工单位技术水平及施工条件以及其他一些人文因素,采用肯特评分法对管道的安全运营做出正确的评估。

  本项目管道沿线环境有较大变化,为提高检测结果的可靠性,应采用两种或更多种功能互补的间接检测技术。

  在检测中要注意保证足够的检测密度,以便于做详细评估分析,其间隔的选择应使检测工具能顺利完成检测并确定管段中防腐层可疑破损点。检测应使用GPS定位.以保证检测结果的可比性,进而用于确定开挖位置。

  进行地面检测得到的数据,必须进行确认和校正标示,以用于比较。在上述工作后,对每一个标示腐蚀活动的可能性进行评估。一般可划分为:严重(可能性最高)、中等(有可能发生腐蚀)、轻(可能性较小)。严格按照SY/T 0087.1-2006和NACE SP 0502-2010的有关规定执行。

  2.3 直接检测与评价

  依据全线普查和间接检测与评价确定开挖优先顺序及数量(数量暂定20个点)(确定原则按SY/T 0087.1-2006标准5.2条确定),进行开挖检测、腐蚀管道安全评价、分析腐蚀原因、提出维护措施,并对间接评价分级准则和开挖顺序进行修正。主要步骤有:排列地面检测标示的优先级;在腐蚀最可能的管道开挖并集收数据;进行土壤腐蚀性测试; 测量防腐层损伤状况及管体腐蚀缺陷; 腐蚀管道安全评价; 原因分析; 过程评价(间接评价分级准则、开挖顺序的修正)。

  (1)直接检测与评价

  ①直接开挖检测时,探坑中暴露管段的悬空裸露长度不得小于1m。当开挖探坑中的管段出现缺陷时,应将缺陷完整暴露或暴露到能够准确判断缺陷的性质和范围为止,其悬空裸露长度应符合管道运行安全要求。

  ②开挖时应保持土层顺序不混乱,检查后应按土层顺序分层回填。回填时应先回填最大粒径不超过10mm的细土,超过管顶300mm后可回填其他土质,若此后的回填土内若有碎石,其最大粒径不得超过250mm。

  ③开挖测量中破坏的防腐层或发现的管体损伤处应按评价结果采取局部修补、整体修补等其他措施予以维修,其质量标准不低于管道原有水平。对于特殊点需进行大修或者更换的管段,可进行简单处理,另行考虑措施。

  ④直接开挖的检测点为原有测试装置时,应确保其完好、可靠,如有破坏应予以维修。

  (2)土壤腐蚀性检测

  对每个探坑中的土壤剖面进行分层描述,内容和表格需符合SY/T 0087.1-2006标准5.4.1的规定。每个探坑的土壤样品和水样都需送实验室分析,有关要求符合SY/T 0087.1-2006标准5.4.2的规定。

  (3)防腐层检测

  每处开挖处应检测并记录防腐层名称、外观、厚度、粘结力、漏点等其他情况。具体内容和相关要求执行SY/T 0087.1-2006标准5.5.2、5.5.3、5.5.4、5.5.5、5.5.7和5.5.8的规定。

  (4)管体腐蚀状况的检测

  清除破损防腐层后,应对管道金属表面的腐蚀产物、金属腐蚀状况进行检测和计量。具体内容和相关要求见SY/T 0087.1-2006标准5.6.2、5.6.3、5.6.4、5.6.5和5.6.6的规定。

  (5)探坑处管地电位和其他需要检测并记录的项目

  测量探坑处管地电位和其他需要检测并记录的项目,并做好记录。

  (6)腐蚀管道安全评价

  按SY/T0087.1-2006、SY/T 6151-2009 和SY/T6477-2000的规定对管道进行安全评价,并给出维修措施的建议。

  (7)原因分析

  根据评价结果,分析造成管道外腐蚀的主要原因。针对主要原因采取相应的维护、运行措施。如果发现不适应于ECDA评价的原因(如防腐层剥离造成的屏蔽或生物腐蚀等),那么应考虑采取其他方法进行分析和评价,并给出措施建议。

  (8)间接评价分级准则、开挖顺序的修正

  根据直接开挖检测评价结果及原因分析,应修正原先间接评价的“严重”、“中”等级的分级准则。有关要求见SY/T 0087.1-2006标准5.10.1。

  2.4 后评价

  确定再评价时间间隔,并对管道外壁腐蚀直接评价过程的整体有效性进行评价。主要步骤包括再评价时间间隔的确定、ECDA有效性评价和反馈;

  (1)再评价时间间隔的确定

  再评价时间间隔是开展下一轮评价的最低时间要求,一般不宜超过此时间间隔的要求,相关内容和要求见SY/T 0087.1-2006标准6.2。

  (2)ECDA有效性评价

  ECDA评价是一个不断提高管道安全程度的连续过程,应对评价过程的有效性、评价方法有效性进行评价。最终对管道因外腐蚀造成的安全状况作出整体评价及改进,相关内容和要求见SY/T 0087.1-2006标准6.3。

  (3)反馈

  每次ECDA评价后,应及时归纳反馈评价中的相关数据和信息,完善本评价方法,反馈的主要内容应符合相关内容和要求见SY/T 0087.1-2006标准6.4.1。

  2.5 评价指标7

  评价过程所采用的指标应优先符合SY/T 0087.1-2006和NACE SP 0502-2010的有关规定,如无则可参考相关的规范标准。

  2.6 ECDA报告

  项目成果应按照预评价、间接检测与评价、直接检测与评价、后评价四个阶段提交检测和评价报告。各个阶段的报告内容应符合SY/T 0087.1-2006标准8.0.2、8.0.3、8.0.4和8.0.5的规定。

  3、交直流干扰测试。

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