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埋地金屬管道綜合檢測技術(shù)應用研究

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埋地金屬管道綜合檢測技術(shù)應用研究

1、前言
       隨著(zhù)科技的進(jìn)步以及國家相關(guān)政策法令(如302號令)的出臺,埋地金屬管道使用單位對管道的安全性能越來(lái)越重視。隨著(zhù)政府有關(guān)職能部門(mén)的改革,對埋地金屬管道的安全監察也日益重視。經(jīng)過(guò)對舊管道的修復(Renovation)、修理(Repair)及更換(Replacement),(簡(jiǎn)稱(chēng)3R技術(shù)),通過(guò)進(jìn)行方案比較,發(fā)現主動(dòng)進(jìn)行有計劃的“修復”比管道事故后的“修理”代價(jià)小得多,有效地避免了惡性事故的發(fā)生,大大地提高了社會(huì )效益和經(jīng)濟效益。而修復的基本要求是對埋地鋼質(zhì)管道的走向與埋深、管道的腐蝕防護系統進(jìn)行準確的檢測與評價(jià),其結果對的準確性管道的安全運行起著(zhù)關(guān)鍵作用。因而,如何進(jìn)行科學(xué)有效的檢測以及制定綜合檢測技術(shù)與方案,目前尚未全面解決城市埋地金屬管道腐蝕檢測問(wèn)題的方法儀器與相應的技術(shù)方案。因此,開(kāi)展埋地金屬管道綜合檢驗檢測技術(shù)研究具有重要的現實(shí)意義粘度計| 壓差計| 水活度儀| 邏輯分析儀| 扭力計| 色度計| 硬度計| 諧波分析儀| 張力計| 推力計/拉力計| 。

       埋地鋼質(zhì)管道檢測技術(shù)包括內部檢測與外部檢測,本文主要討論外檢測技術(shù)。外部檢測主要是指在地面不開(kāi)挖條件下,對埋地鋼質(zhì)管道外覆蓋層以及陰極保護效果進(jìn)行檢測評價(jià),同時(shí),有效地檢測監控管道經(jīng)過(guò)地區的環(huán)境條件,也是埋地金屬管道腐蝕防護檢驗檢測評價(jià)的一個(gè)重要方面。
 
       2、埋地金屬管道外覆蓋層檢測技術(shù)與儀器
       埋地金屬管道防腐涂層檢測的方法很多,而且各具特色,但迄今為止,尚無(wú)綜合方法解決城市埋地燃氣鋼質(zhì)管道的腐蝕與防護檢測問(wèn)題,F將國內外常用檢測方法的原理、特點(diǎn)以及優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了研究。常用的管道外檢測技術(shù)有:標準管/地(P/S)電位測試、密間隔電位測試技術(shù)(CIPS)、直流電位梯度法(DCVG)、 Pearson測試技術(shù)、多頻管中電流衰減測試法、變頻選頻法、直流電流-電位法等(3,4,5,6,7)。
 
    (1)管/地電位檢測技術(shù)
       管/ 地電位檢測技術(shù)就是利用數字萬(wàn)用表與Cu/CuSO4(CSE)硫酸銅參比電極對埋地管道自然電位和保護電位的測量,通過(guò)電位的數值間接評定涂層的質(zhì)量狀況。常用的有近參比法、地表參比法與遠參比法。該種方法能快速測量管線(xiàn)的陰極保護電位,是目前通用的地面測量管道保護電位的方法,不能確定缺陷大小、位置以及涂層剝離。

    (2)密間歇電位檢測(CIPS)
       密間歇電位(有時(shí)也稱(chēng)為近間距電位測試)檢測技術(shù)是當今尖端的檢測技術(shù)之一,是一種用來(lái)提供管道對地電位與距離關(guān)系詳細情況的地面檢測技術(shù)。

       CIPS 的含義是近間距管對地電位測量,它由一個(gè)高靈敏的毫伏表和一個(gè)Cu/CuSO4半電池探杖以及一個(gè)尾線(xiàn)輪組成。測量時(shí),在陰極保護電源輸出線(xiàn)上串接斷流器,斷流器以一定的周期斷開(kāi)或接通陰極保護電流。能指示管道沿線(xiàn)的CP效果,指出缺陷的嚴重性,并自動(dòng)采集數據樣。缺點(diǎn)是檢測時(shí)需步行整個(gè)管線(xiàn),檢測結果不能指示涂層的剝離,還可能受到干擾電流的影響,需拖拉電纜,使用范圍有一定的限制。

       代表儀器是加拿大Cathodic Technology Company生產(chǎn)的Hexcorder CIPS。

    (3)直流電壓梯度測試技術(shù)(DCVG)
       當直流信號象陰極保護電流一樣加到管道上時(shí),在管道防腐層破損裸漏點(diǎn)和土壤之間存在電壓梯度。在接近破損裸漏點(diǎn)部位,電流密度增大,電壓梯度增大。一般地,電壓梯度與裸漏面積成正比例關(guān)系。直流電壓梯度檢測技術(shù),就是基于上述原理而建立的。

       DCVG方法是使用一個(gè)的毫伏表(先進(jìn)的DCVG儀器用數字液晶屏幕顯示所測的毫伏數),以及2個(gè)Cu/CuSO4半電池探杖插入檢測部位的地面進(jìn)行電位梯度檢測。
 
       為了有利于對信號的觀(guān)察和解釋?zhuān)贒CVG測量時(shí),要在陰極保護輸出上加一個(gè)斷流器。在測量過(guò)程中,操作員沿管線(xiàn)以2m間隔用探杖在管頂上方進(jìn)行測量。

       該方法能準確地查出防腐層的破損位置,可估算缺陷大小,并通過(guò)IR%判定缺陷的嚴重程度。測試過(guò)程中不受交流電干擾,不需拖拉電纜,受地貌影響小,操作簡(jiǎn)單,準確度高。根據檢測結果可給用戶(hù)提供合理的維護和改造建議。但該方法不能指示管線(xiàn)陰極保護效果,不能指示涂層剝離,需沿線(xiàn)步行檢測;雜散電流、地表土壤的電阻率等環(huán)境因素會(huì )引起一定的測量誤差。

代表儀器是加拿大Cathodic Technology Company生產(chǎn)的HexcorderDCVG。

    (4)Pearson檢測技術(shù)
       該檢測技術(shù)也稱(chēng)電壓差法,在管道與大地之間施加的交變信號通過(guò)管道防腐層的破損點(diǎn)處時(shí)會(huì )流失到大地土壤中,因而電流密度隨著(zhù)遠離破損點(diǎn)的距離而減小,在破損點(diǎn)的上方地表面形成了一個(gè)交流電壓梯度。檢測時(shí),兩名操作者腳穿鐵釘鞋或手握探針,相距3~6m,將各自拾取的電壓信號通過(guò)電纜送接收裝置,經(jīng)濾波放大后,指示檢測結果。

       可沿線(xiàn)檢測防腐層破損點(diǎn)和金屬物體,是目前國內最常用的檢測技術(shù)。價(jià)格便宜,且在國內有較成熟的使用經(jīng)驗,檢測速度較快,同時(shí),該法具有識別破損點(diǎn)大小的功能,微小漏點(diǎn)均能測到,在長(cháng)輸管道的檢測與運行維護中的使用效果較好。但需要沿全線(xiàn)步行檢測,不能指示缺陷的嚴重程度、 CP效率和涂層剝離,易受外界電流的干擾,依賴(lài)操作者的技能,常給出不存在的缺陷信息,同時(shí),勞動(dòng)強度較大,對水泥或瀝青地面產(chǎn)生了接地難的問(wèn)題。

    代表儀器為大慶市匯通無(wú)損檢測技術(shù)公司生產(chǎn)的HT系列地下管道防腐層探測檢漏儀。

    (5)管內&

#30005;流檢測技術(shù)
       管內電流檢測技術(shù),又稱(chēng)多頻管中電流法(又稱(chēng)電流衰減法)。是采用等效電流原理,評價(jià)防腐層絕緣電阻。

       檢測時(shí)由發(fā)射機向管道發(fā)射某一頻率的信號電流,電流流經(jīng)管道時(shí),在管道周?chē)a(chǎn)生相應的磁場(chǎng);當管道外防腐層完好時(shí),隨著(zhù)管道的延伸,電流較平衡,無(wú)電流流失現象或流失較少,其在管道周?chē)a(chǎn)生的磁場(chǎng)比較穩定;當管道外防腐涂層破損或老化時(shí),在破損處就會(huì )有電流流失現象,隨著(zhù)管道的延伸,其在管道周?chē)艌?chǎng)的強度就會(huì )減弱。

       這是目前國內外應用比較成熟的一種檢測方法,可長(cháng)間距快速探測整條管線(xiàn)的防腐層狀況,也可縮短間距對破損點(diǎn)進(jìn)行定位,屬于非接觸地面測量,受地面環(huán)境影響較小。但測量結果不直觀(guān),不能指示CP效率,不能指示涂層剝離,易受外界電流的干擾,且需預先獲得一些物理量,如管體的電阻、內電感、外電感以及防腐層的電容率等。

    主要代表儀器是英國公司生產(chǎn)的RD400-PCM檢測儀。

    (6)變頻-選頻法
       該方法是通過(guò)被測管路的某個(gè)標樁向管體和大地之間加載一定功率的交流信號,在另一標樁處檢測管體與大地之間同一頻率的信號,同步的改變發(fā)、收頻率直到接收功率是發(fā)射功率的5%以下即可認為“信號損耗殆盡”,然后利用兩標樁之間管體長(cháng)度、管體直徑、管壁厚度、包覆層的材料損耗角正切、土壤特性阻抗等有關(guān)物理量計算兩標樁之間管道包覆層的漏電阻。由于評價(jià)是以段為單位進(jìn)行的,實(shí)際上給出的是段內平均漏電阻,不能指出具體的破損點(diǎn)位置。

       這是國內提出的一種檢測方法,能快速普查整條管道防腐層的綜合保護性能,受地面環(huán)境影響較小。但計算結果引入的人為因素多,誤差大,其線(xiàn)傳輸理論模型在管路復雜的情況下難以適應,特別是對于城市埋地管線(xiàn),且不能有效的判斷破損點(diǎn)的位置。
 
        代表儀器是大慶市匯通無(wú)損檢測技術(shù)公司生產(chǎn)的HT系列地下管道防腐層絕緣電阻測量?jì)x。
 
      (7)管中電流-電位法
       其原理是通過(guò)陰極電流測量電流衰減及電位偏移來(lái)計算其覆蓋層的絕緣性能參數,是測量覆蓋層絕緣性能的理想方法,但此法受到客觀(guān)因素的制約,如交、直流的干擾,儀器的專(zhuān)用性和響應速度,電流測試樁的設置,電源的通/斷,30m管長(cháng)的誤差及鋼材電阻率的取值等,都將影響其結果的正確性。

      3、擬定的檢測與設備組合
       根據對上述各種檢測方法原理分析,以及優(yōu)缺點(diǎn)總結,結合工程實(shí)際檢測以及對埋地金屬管道安全運行管理的需要,本文作者提出了埋地金屬管道綜合檢驗檢測技術(shù)組合方法,具體的應用步驟如下:

    (1)管線(xiàn)探尋

為了保證所進(jìn)行的檢測是在管道正上方,需要明確管線(xiàn)的位置與走向。對廠(chǎng)區內的短距離管線(xiàn),可選用RD4000-PDL,而長(cháng)距離的管線(xiàn),只能選用RD400-PCM進(jìn)行探測;而對于局部區域內的復雜管線(xiàn),可選用探地雷達,如PipeHawk地下管道探測雷達。 探地雷達的工作原理是:通過(guò)天線(xiàn)向地下發(fā)射一個(gè)快速上升的電磁脈沖,該脈沖被地下介質(zhì)介電常數的變化散射,這些由地下介質(zhì)介電常數的變化產(chǎn)生的散射將一小部分能量反射回到雷達天線(xiàn)。反射回來(lái)的信號由天線(xiàn)接收后傳送到數字信號處理硬件,經(jīng)計算機處理后就能得到管道的具體位置。國家質(zhì)檢總局鍋檢中心擁有國內唯一的一臺設備。

    (2)管線(xiàn)外覆蓋層安全質(zhì)量狀況檢測
       采用管中電流測繪法評價(jià)管線(xiàn)外覆蓋層的安全質(zhì)量狀況?刹捎肦D400-PCM以及變頻選頻儀,但目前比較常用的是RD400-PCM。通過(guò)檢測,可了解管段的整體安全質(zhì)量狀況。

    (3)陰極保護效果檢測
       對于管道外覆蓋層安全狀況較好的管段,可采用P/S管地電位測量方法,綜合評價(jià)管道的陰極保護效果。而對于外覆蓋層安全質(zhì)量狀況較差的管道,宜采用CIPS 測試其Von/Voff電位的分布情況,以判斷陰保效果,確保管道的安全運行。而對土壤電阻率較高的地區,建議也采用CIPS測試P/S電位,以有效地消除IR降問(wèn)題。

    (4)破損點(diǎn)找尋、定位與大小估算
       對外覆蓋層安全質(zhì)量狀況異常的管段,以及陰極保護效果檢測發(fā)現問(wèn)題較多的管段,應進(jìn)行破損點(diǎn)檢測與定位,并估算其大小。目前常用的檢測有:RD400-PCM帶A字架檢測儀以及大慶市匯通無(wú)損檢測公司的HT系列地下管道防腐層檢漏儀。HT系列檢漏儀的精度略高于A(yíng)字架檢測儀。建議采用兩種方法進(jìn)行重復定位,以提高檢測準確率。為了有效地評估缺陷或破損點(diǎn)的危害,在可能的條件下,應明確外覆蓋層的破損點(diǎn)大小,可采用DCVG+CIPS進(jìn)行涂層破損點(diǎn)大小的判斷。

    (5)破損點(diǎn)嚴重性與陰陽(yáng)極狀態(tài)判斷
      有效判斷管線(xiàn)外覆蓋層破損點(diǎn)的嚴重性與陰陽(yáng)極狀態(tài)是確保有缺陷的管道能否安全運行的重要因素。采用DCVG、SCM雜散

電流測繪儀確定缺陷點(diǎn)的嚴重性與陽(yáng)極/陰極狀態(tài)。在一般情況下,采用DCVG即可,而對于較復雜且重要的管線(xiàn),建議采用SCM方法。因為,對于有破損點(diǎn)的管段,SCM能更有效地進(jìn)行雜散電流測試,找出破損點(diǎn)屬于陽(yáng)極傾向點(diǎn)還是陰極傾向點(diǎn),為管道的運行維護與排流改造提供較多的信息。
 
       SCM的工作原理為:智能信號發(fā)送器發(fā)送獨特的電流信號,用SCM智能感應器測量所選管道中流動(dòng)的干擾電流,確定干擾電流流入目標管道的流入點(diǎn)、方向、流出點(diǎn)。經(jīng)過(guò)以上檢測技術(shù)的組合,可以掌握地下鋼質(zhì)管道的走向與埋深、外覆蓋層安全質(zhì)量狀況、陰極保護電位分布、破損點(diǎn)大小與分布及位置、破損點(diǎn)的嚴重性與陰陽(yáng)極趨向,從而為管道使用單位對管道進(jìn)行維修理與改造提供依據,為政府相關(guān)職能部門(mén)安全監察提供參考。

       4、結論
       定期進(jìn)行埋地鋼質(zhì)管道檢驗檢測是國外實(shí)現管道安全運行與管理的重要措施,在實(shí)踐中得到了較好的應用,而在我國,由于政府管理職能因素、相關(guān)標準與法規的滯后以及技術(shù)方面等諸多原因,尚未完全開(kāi)展埋地鋼質(zhì)壓力管道的定期檢驗工作。埋地鋼質(zhì)管道,特別是城市埋地燃氣管道的地面非開(kāi)挖工程檢驗檢測,尚有一些技術(shù)難題未完全解決,需要對現有的檢測方法進(jìn)行有效組合因此,本文在對國內外埋地鋼質(zhì)管道的檢驗檢測技術(shù)與方法原理進(jìn)行了分析以及總結其優(yōu)缺點(diǎn)的基礎之上,提出了綜合檢驗檢測技術(shù)組合方法,并在大慶油田、齊齊哈爾天然氣公司等埋地金屬管道檢測中進(jìn)行了試驗,具有可行性。

發(fā)布人:2008/12/9 10:20:003032 發(fā)布時(shí)間:2008/12/9 10:20:00 此新聞已被瀏覽:3032次