埋地管道外腐蝕直接評(píng)價(jià)方法

1、埋地鋼質(zhì)管道外腐蝕直接評(píng)價(jià)方法與檢測(cè)的實(shí)施過(guò)程林守江（天津市嘉信技術(shù)工程公司 天津 300384）摘 要 埋地鋼質(zhì)管線(xiàn)的腐蝕檢測(cè)和評(píng)價(jià)是確定腐蝕狀況、 制定維修方案的基礎(chǔ)， 外腐蝕直接評(píng) 價(jià)方法提供了對(duì)不適合內(nèi)檢的管道腐蝕檢測(cè)和評(píng)價(jià)的實(shí)施方案。在腐蝕檢測(cè)過(guò)程中間接檢測(cè)方 法的配合使用，對(duì)保證檢測(cè)結(jié)果的可靠性、減小單一方法的局限性非常重要。本文結(jié)合工程實(shí) 際就腐蝕檢測(cè)及直接評(píng)價(jià)方法的實(shí)施過(guò)程中檢測(cè)項(xiàng)目的確定，工具的選擇等問(wèn)題進(jìn)行了探討。關(guān)鍵詞鋼質(zhì)管道、腐蝕檢測(cè)、ECDA腐蝕直接評(píng)價(jià)一、引言埋地鋼質(zhì)管線(xiàn)的腐蝕檢測(cè)及評(píng)價(jià)是指對(duì)管線(xiàn)的防腐層、陰極保護(hù)狀況、管體腐蝕損傷、土 壤腐蝕條件進(jìn)行全面檢測(cè)之后，

2、結(jié)合管道的運(yùn)行歷史，對(duì)管道腐蝕進(jìn)行現(xiàn)狀評(píng)價(jià)的過(guò)程。準(zhǔn)確 地掌握防腐層的缺陷、陰極保護(hù)的有效性及土壤腐蝕條件等狀況，通過(guò)實(shí)施必要的開(kāi)挖驗(yàn)證， 進(jìn)而確定管體的腐蝕缺陷程度，是成功地實(shí)施腐蝕直接評(píng)價(jià)的關(guān)鍵。近年來(lái)，在新行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 推動(dòng)下，我國(guó)越來(lái)越多的管道單位開(kāi)展了外腐蝕直接評(píng)價(jià)（ECDA ）方法的實(shí)踐。推動(dòng)了管道的安全管理工作水平提高，取得了令人矚目的進(jìn)展。由于埋地管線(xiàn)所處地區(qū)的不同，土壤腐蝕環(huán)境、管道防腐層的狀況、陰極保護(hù)有效性、管 道運(yùn)行條件等差異的原因，導(dǎo)致了管體腐蝕損傷狀況的不同。這些差異使得在腐蝕檢測(cè)的過(guò)程 中，實(shí)施檢測(cè)項(xiàng)目的重點(diǎn)應(yīng)有所不同，也可能需要采用不同的間接檢測(cè)工具和方法。特別是

3、我 國(guó)的絕大多數(shù)管線(xiàn)以前從未實(shí)施過(guò) ECDA 方法，管道的歷史數(shù)據(jù)缺乏，加之很多檢測(cè)工程受預(yù) 算經(jīng)費(fèi)的限制，不可能完全照搬 ECDA 標(biāo)準(zhǔn)中的做法。但是，通過(guò)貫徹 ECDA 方法中的先進(jìn)理 念和技術(shù)原則，對(duì)于解決我國(guó)腐蝕檢測(cè)評(píng)價(jià)中存在的方法單一，數(shù)據(jù)可靠性不高，實(shí)施隊(duì)伍技 術(shù)水平參差不齊等問(wèn)題，提高腐蝕控制水平，有效保證管道的運(yùn)行安全，提高管道資產(chǎn)的效益 等方面都會(huì)起到重要的推動(dòng)作用。二、腐蝕檢測(cè)的實(shí)施范圍在早先的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) SY/T 0087-95 鋼質(zhì)管道及儲(chǔ)罐腐蝕與防護(hù)調(diào)查方法標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了對(duì) 管道的腐蝕調(diào)查方法分為：全線(xiàn)普查、重點(diǎn)調(diào)查以及日常調(diào)查三類(lèi)。其中全線(xiàn)普查涉及到檢測(cè) 的范圍最為廣泛

4、，應(yīng)用的儀器方法最多。而重點(diǎn)調(diào)查是在普查的基礎(chǔ)上加深、細(xì)化和擴(kuò)展某些 檢測(cè)項(xiàng)目。日常調(diào)查則主要是對(duì)管道的陰保設(shè)施運(yùn)行、排流設(shè)施進(jìn)行常規(guī)巡檢，涉及內(nèi)容較為 簡(jiǎn)單。但在新版SY/T0087.1-2006的標(biāo)準(zhǔn)中引入了 ECDA的理念，強(qiáng)調(diào)的是腐蝕檢測(cè)和評(píng)價(jià)的持 續(xù)性和周期性，而不再將檢測(cè)和評(píng)價(jià)分成不同的類(lèi)型，這是管道運(yùn)行管理理念的飛躍1 。ECDA方法是由美國(guó)腐蝕工程師協(xié)會(huì)提出的，在其N(xiāo)ACE SP 0502標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)實(shí)施ECDA檢測(cè)評(píng)價(jià)的流程、適用儀器及檢測(cè)方法做出了明確的闡述。標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定對(duì)不同的管道條件在一個(gè) ECDA分段的管道上至少要使用兩種間接檢測(cè)工具，以達(dá)到檢測(cè)結(jié)果相互驗(yàn)證的目的2。ECD

5、A將外腐蝕直接評(píng)價(jià)的實(shí)施過(guò)程分為四個(gè)階段，即預(yù)評(píng)價(jià)、間接檢測(cè)、直接檢查和后評(píng)價(jià)，本文 所闡述的內(nèi)容主要集中在前三個(gè)階段上。 防腐層機(jī)械理化性能的測(cè)定3、陰極保護(hù)運(yùn)行狀況的檢測(cè) 全線(xiàn)的陰極保護(hù)電位測(cè)量 陰極保護(hù)故障的檢測(cè) 犧牲陽(yáng)極狀況的檢測(cè)4、管體腐蝕狀況的檢測(cè)管體腐蝕損傷檢測(cè)點(diǎn)的布置 管體的機(jī)械損傷及缺陷形態(tài) 管體最小剩余壁厚測(cè)量 管體的應(yīng)力疲勞測(cè)量仔細(xì)閱讀 ECDA 標(biāo)準(zhǔn)的文本會(huì)發(fā)現(xiàn)，進(jìn)行管道外腐蝕直接評(píng)價(jià)是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的過(guò)程。要 有效地實(shí)施 ECDA ，對(duì)管道實(shí)施的檢測(cè)范圍是很寬泛的。除了新近竣工的大型管道工程之外， 在我國(guó)多數(shù)管道上完全照搬 ECDA 標(biāo)準(zhǔn)是相當(dāng)困難的，但這不應(yīng)當(dāng)成為拒絕

6、應(yīng)用先進(jìn)理念和原 則的借口。管道的管理和運(yùn)行單位完全可以基于 ECDA 的思想，結(jié)合我國(guó)管道腐蝕檢測(cè)的工程 實(shí)際，在保證腐蝕評(píng)價(jià)有效性的前提下， 本著循序漸進(jìn)的思路， 開(kāi)展 ECDA 方法的應(yīng)用和實(shí)踐。 根據(jù)天津嘉信多年從事管道腐蝕檢測(cè)和評(píng)價(jià)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，推薦出一般腐蝕檢測(cè)的項(xiàng)目范圍：1、管線(xiàn)腐蝕環(huán)境的檢測(cè) 土壤電阻率的測(cè)定 氧化還原電位（細(xì)菌腐蝕）的測(cè)定 管-地電位測(cè)定 土壤及水的pH值測(cè)定 直流雜散電流干擾的測(cè)定2、管線(xiàn)防腐層狀況的檢測(cè) 管線(xiàn)路由的精確定位、測(cè)埋深 精確定位管道外防腐層的破損點(diǎn) 防腐層完好性能的測(cè)量和評(píng)價(jià)三、腐蝕檢測(cè)的實(shí)施方法和儀器應(yīng)用在腐蝕檢測(cè)工程中，根據(jù)管道的運(yùn)行歷史數(shù)據(jù)

7、和現(xiàn)場(chǎng)條件制定出詳細(xì)的檢測(cè)方案，屬于ECDA 的預(yù)評(píng)價(jià)階段。 ECDA 預(yù)評(píng)價(jià)過(guò)程主要是在了解管道建設(shè)歷史、運(yùn)行維護(hù)歷史以及當(dāng)前 狀況的基礎(chǔ)上，確定是否可以進(jìn)行 ECDA 評(píng)價(jià)和如何實(shí)施。檢測(cè)方案應(yīng)包括如下內(nèi)容：管道檢 測(cè)實(shí)施的項(xiàng)目、應(yīng)用的檢測(cè)方法、使用檢測(cè)儀器以及相應(yīng)的附加資料。在附加資料應(yīng)包括：負(fù)責(zé)檢測(cè)部門(mén)的組織和人員資料。檢測(cè)管線(xiàn)、管段和檢驗(yàn)區(qū)的基礎(chǔ)資料。管道事故、進(jìn)行檢測(cè)和維修的歷史資料這些附加資料對(duì)于檢測(cè)人員了解管線(xiàn)的敷設(shè)條件、歷史情況是十分重要的，因?yàn)橹挥腥妗?細(xì)致、準(zhǔn)確地掌握這些情況，才能科學(xué)高效地開(kāi)展檢測(cè)工作。1土壤環(huán)境的檢測(cè) 首先應(yīng)從管線(xiàn)的腐蝕環(huán)境調(diào)查入手。對(duì)于管線(xiàn)運(yùn)行年限

8、較長(zhǎng)，地面環(huán)境等許多因素會(huì)發(fā)生 變化，土壤環(huán)境的腐蝕性調(diào)查是非常必要的。土壤腐蝕性的經(jīng)典評(píng)價(jià)方法有“失重法”和“最 大孔蝕深度法”，盡管這些方法更準(zhǔn)確科學(xué)， 但要通過(guò)埋設(shè)試片等待較長(zhǎng)的自然腐蝕時(shí)間， 受工 期和經(jīng)費(fèi)等因素的局限，在實(shí)際工程不大可能使用。實(shí)際工程中往往依據(jù)歷史資料結(jié)合當(dāng)前管 線(xiàn)條件，對(duì)土壤腐蝕性的主要影響因素進(jìn)行儀器測(cè)量。采用土壤電阻率測(cè)量，參比電極測(cè)量氧 化還原電位、管地自然電位，測(cè)量含水率和土壤酸堿度是常規(guī)的土壤腐蝕性檢測(cè)評(píng)價(jià)方法。土壤電阻率是表征土壤導(dǎo)電性能的指標(biāo)，常用作判斷土壤腐蝕性的基本參數(shù)。其測(cè)量方法 可采用四極法的土壤電阻率測(cè)試儀，沿管線(xiàn)布點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。也可用電磁測(cè)量

9、儀沿管線(xiàn)整個(gè)路由 進(jìn)行測(cè)量。pH值代表了土壤的酸堿度，可以使用 pH測(cè)量?jī)x進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，也可應(yīng)用專(zhuān)用試紙測(cè)定。在強(qiáng)酸性土壤中，通過(guò) H+的去極化過(guò)程直接影響陰極。對(duì)于缺乏堿金屬、堿土金屬而大量吸附H +的pH值小于5的酸性土壤，通常被認(rèn)為是腐蝕性土壤。土壤的含水率是反映土壤腐蝕性的另一指標(biāo)。腐蝕性是隨著土壤的濕度增加而增強(qiáng)，到達(dá) 到某一臨界濕度時(shí)為止，濕度再進(jìn)一步升高腐蝕性反將會(huì)下降。此外，大地中雜散電流對(duì)管道的干擾會(huì)造成管道局部劇烈的腐蝕。雜散電流按其造成的干 擾表現(xiàn)性質(zhì)可分為交流干擾和直流干擾。直流雜散電流主要是由電氣化鐵路、直流電機(jī)、電解 和電鍍等直流電氣設(shè)備接地裝置等引起的。盡管交流雜

10、散電流也對(duì)金屬陽(yáng)極有加速溶解作用， 但對(duì)管體的腐蝕危害方面相對(duì)較小。雜散電流的空間分布來(lái)源復(fù)雜、流動(dòng)方向和強(qiáng)度變化多種 多樣，又可將其分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種。由于第三方管道上外加電流保護(hù)系統(tǒng)不合理的設(shè)置，也 有可能形成直流電性干擾，這樣的干擾形態(tài)穩(wěn)定屬于靜態(tài)雜散電流；而電力機(jī)車(chē)給管道造成的 干擾會(huì)隨著機(jī)車(chē)的運(yùn)行而變化屬于動(dòng)態(tài)干擾。傳統(tǒng)的檢測(cè)設(shè)備及檢測(cè)方法較陳舊，測(cè)量數(shù)據(jù)的 用途有限，不能對(duì)動(dòng)態(tài)雜散電流進(jìn)行有效測(cè)量。英國(guó)雷迪的雜散電流測(cè)繪儀 SCM 能夠準(zhǔn)確測(cè)定影響管線(xiàn)的雜散電流干擾位置、危害程度。 還能夠檢測(cè)出雜散電流在管道上分布狀況， 測(cè)定由雜散電流影響的管段， 配合 PCM 可精確定出 雜散電

11、流的流出點(diǎn)和流入點(diǎn)，是檢測(cè)評(píng)定管線(xiàn)上是否存在動(dòng)態(tài)雜散電流的一個(gè)有效方法?？煽?速評(píng)價(jià)出從地表至管線(xiàn)間的雜散電流，分辨雜散電流的頻率和方向，辨別雜散電流的干擾源。2管線(xiàn)防腐層完好狀況的檢測(cè)外防腐層的檢測(cè)是當(dāng)前開(kāi)展最為廣泛、技術(shù)成熟、檢測(cè)成本較低的項(xiàng)目，可應(yīng)用的儀器也 具有較多選擇。按防腐層檢測(cè)的方法上劃分可分為防腐層漏點(diǎn)檢測(cè)、絕緣電阻Rg計(jì)算的老化狀況評(píng)估兩類(lèi)。采用的檢測(cè)方法有地面電場(chǎng)法和電流梯度法兩類(lèi)。介紹相關(guān)方法的資料較多，儀 器的選擇和相應(yīng)評(píng)價(jià)條件可參考資料 3。防腐層檢測(cè)儀 PCM 的應(yīng)用已經(jīng)很普及，具有使用相對(duì)方便，可同時(shí)進(jìn)行防腐層漏點(diǎn)精確定 位和評(píng)價(jià)完好性檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)。 交變電流梯度法

12、的評(píng)價(jià)軟件 （最新升級(jí)為ESTEC xp）已經(jīng)很成熟。 國(guó)產(chǎn)的人體電容法防腐層查漏儀具有檢測(cè)效率高，應(yīng)用簡(jiǎn)便的特點(diǎn)。對(duì)于環(huán)境簡(jiǎn)單的檢測(cè)，特 別對(duì)高土壤電阻率的地區(qū)是一個(gè)較好選擇。 它與 PCM 配合使用，形成高低搭配，提高檢測(cè)效率 的同時(shí)可降低檢測(cè)工程的成本。隨著管理和檢測(cè)技術(shù)水平的提高，近年來(lái) DCVG 檢測(cè)方法在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。該技 術(shù)是NACE SP0502標(biāo)準(zhǔn)中首推的防腐層檢測(cè)方法。盡管檢測(cè)技術(shù)復(fù)雜程度大于PCM方法，但所能提供的管道信息也大大多于其他設(shè)備。 DCVG 檢測(cè)防腐層缺陷的形狀和在管道上的環(huán)向位 置、及破損的形狀和等效面積 IR等功能是其他方法無(wú)法比擬的4。對(duì)于有陰保

13、的管道使用起來(lái) 更為方便，對(duì)于沒(méi)有陰保的管道同樣可以通過(guò)直流發(fā)電機(jī)建立臨時(shí)陰保來(lái)完成檢測(cè)。3管道陰極保護(hù)狀況的檢測(cè)陰極保護(hù)方法是實(shí)施埋地管道腐蝕控制的常規(guī)手段。通常通過(guò)兩種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，一是將管 道與直流電源的負(fù)極相連， 利用外加保護(hù)電流進(jìn)行陰極極化， 這種方法稱(chēng)為外加電流陰極保護(hù)； 二是在管道上連接一個(gè)電位更負(fù)的金屬（如鋅、鎂）作陽(yáng)極，與管道在電解質(zhì)溶液中形成大電 池，而使管體陰極極化達(dá)到管道處于不受腐蝕的狀態(tài)，這種方法稱(chēng)為犧牲陽(yáng)極保護(hù)。在日常的管道運(yùn)行管理中，測(cè)量陰保的運(yùn)行狀況常規(guī)方法是用萬(wàn)用表測(cè)量管地電位。但由 于IR降的影響、以及測(cè)試樁的位置局限，在實(shí)施腐蝕檢測(cè)的工程中則需要測(cè)量整條管道

14、的斷電 位，應(yīng)用的檢測(cè)儀器是密間距電位檢測(cè)儀 CIPS這種檢測(cè)方法不但可以測(cè)量任意位置上的保護(hù) 電位，而不受測(cè)試樁位置的局限，還可以有效地消除 IR降的影響 5。應(yīng)用PCM檢測(cè)儀進(jìn)行陰保設(shè)施的故障查找和定位效果相當(dāng)好。PCM 不但可以準(zhǔn)確地找出管道因與其它金屬搭接造成保護(hù)電流流失的位置，連接處絕緣失效等故障，還可以通過(guò)它特有的 近直流信號(hào)，模擬管道上直流保護(hù)電流的分布狀態(tài)。這是因?yàn)閷?dǎo)致保護(hù)失效的主要故障是管道 上應(yīng)有的電絕緣設(shè)施失效，致使保護(hù)電流的大量流失，使部分管段未能達(dá)到保護(hù)電位。測(cè)量管 道絕緣的最直觀方法是給管道施加一個(gè)特定的交流信號(hào)，通過(guò)檢測(cè)信號(hào)的分布狀況，找出電流 流失的位置和原因。

15、此外，還可以通過(guò)典型管段上信號(hào)電流的損耗情況計(jì)算外加電流保護(hù)所需的保護(hù)電流密度，為新建陰極保護(hù)設(shè)施提供設(shè)計(jì)依據(jù)。4 開(kāi)挖驗(yàn)證和管體腐蝕狀況的調(diào)查在確定出防腐層漏點(diǎn)和電位過(guò)低段的位置后，ECDA過(guò)程中進(jìn)入直接檢查階段。該階段主要通過(guò)開(kāi)挖的方法確定管體腐蝕狀況以及驗(yàn)證防腐層間接檢測(cè)方法的準(zhǔn)確程度，完成管體腐蝕 缺陷的程度和腐蝕原因的分析。管體腐蝕損傷是管道腐蝕與防護(hù)及安全評(píng)價(jià)中最為直接、最為 重要內(nèi)容。近年來(lái)廣泛興起的管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和管道適用性評(píng)價(jià)技術(shù)，就是根據(jù)管體腐蝕的狀況,通過(guò)可靠性分析，解決管線(xiàn)的進(jìn)一步維修、安全操作壓力調(diào)整、確定管線(xiàn)能否繼續(xù)服役等問(wèn)題。對(duì)管體腐蝕狀況的調(diào)查，主要的檢測(cè)技術(shù)和手

16、段基本上都是在開(kāi)挖條件下進(jìn)行的。在開(kāi)挖后可以采用超聲測(cè)厚儀、涂層測(cè)厚儀以及卡尺等基本工具完成腐蝕缺陷的測(cè)量。參照標(biāo)準(zhǔn)SY/T6151對(duì)腐蝕損傷進(jìn)行評(píng)價(jià)分級(jí)。此外，還要根據(jù)腐蝕發(fā)生的形態(tài)，腐蝕生成物的分析，調(diào) 查分析出發(fā)生腐蝕的原因。在綜合管體腐蝕缺陷狀況和腐蝕條件的基礎(chǔ)上，可以計(jì)算管體的腐 蝕速率以及管道剩余壽命的重要參數(shù)。四、腐蝕檢測(cè)及評(píng)價(jià)的工作流程在管道腐蝕檢測(cè)評(píng)價(jià)的實(shí)施過(guò)程中，外業(yè)/內(nèi)業(yè)分工協(xié)作是非常重要的，工程組織者一定要注意各個(gè)環(huán)節(jié)之間的銜接和配合，盡可能保證環(huán)節(jié)中數(shù)據(jù)的完整性可靠性。其工作流程如下：5五、結(jié)束語(yǔ) 埋地管道腐蝕檢測(cè)評(píng)價(jià)工作是一項(xiàng)復(fù)雜艱苦的系統(tǒng)工程，這對(duì)檢測(cè)評(píng)價(jià)工程的組

17、織和實(shí)施 提出了很高的要求。特別是外業(yè)檢測(cè)工作不但需要扎實(shí)的技術(shù)功底，還需要現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)積累的過(guò) 程。在 ECDA 標(biāo)準(zhǔn)的理念和流程的引導(dǎo)下，結(jié)合具體的工程實(shí)際規(guī)劃出合理有效的檢測(cè)方案， 對(duì)可能實(shí)施的檢測(cè)項(xiàng)目進(jìn)行必要的取舍，通過(guò)檢測(cè)工具的合理選用，取得必要的、科學(xué)準(zhǔn)確的 腐蝕和防護(hù)數(shù)據(jù)至關(guān)重要。腐蝕評(píng)價(jià)的過(guò)程則是依照科學(xué)的評(píng)價(jià)模型和方法，使用評(píng)價(jià)工具和 軟件得出反映管道真實(shí)腐蝕狀況的描述信息和數(shù)據(jù)，并在此基礎(chǔ)上制定出管道的維修方案，取 得管道腐蝕控制的有效途徑。管道的腐蝕控制過(guò)程實(shí)際上是三分技術(shù)七分管理的工作。實(shí)施管道的腐蝕檢測(cè)和評(píng)價(jià)是有 效地提高運(yùn)行管理水平，減少維護(hù)費(fèi)用的有效途徑。相信隨著新標(biāo)準(zhǔn)、新理念、新技術(shù)方法和 設(shè)備的應(yīng)用，可以有效地提高管道檢測(cè)工程的資金效用；通過(guò)科學(xué)合理的管道維護(hù)方案的制定 和實(shí)施，可以實(shí)現(xiàn)控制管道的腐蝕進(jìn)程，延長(zhǎng)管道的服役年限，促進(jìn)我國(guó)的管道腐蝕與防護(hù)評(píng) 價(jià)及運(yùn)行管理水平達(dá)到新的高度。參考文獻(xiàn)1 SY/T 0087.1-2006 鋼質(zhì)管道及儲(chǔ)罐腐蝕與防護(hù)調(diào)查方法標(biāo)準(zhǔn) -埋地鋼制管道外腐蝕直接評(píng)價(jià)方法 2 NACE SP0502-2008 Pipeline External Corrosion Direct Assessment Methodology（ECD）A3林守江埋地鋼質(zhì)管道腐