畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-輸油管道防腐信號(hào)分析系統(tǒng)研究

東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）摘要由于管道輸送在運(yùn)送氣體、液體、漿體等方面所具有的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，管道運(yùn)輸已成為現(xiàn)代工業(yè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的命脈，在經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國(guó)防工業(yè)中正發(fā)揮著越來越重要的作用。金屬的腐蝕是影響埋地鋼制管道可靠性和使用壽命的關(guān)鍵因素之一。本文對(duì)現(xiàn)有的各種埋地管道防腐層缺陷地面檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行了比較分析，總結(jié)了各測(cè)試技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)。提出以CIPS和DCVG綜合檢測(cè)技術(shù)為本文的研究對(duì)象；闡述了埋地管道的陰極保護(hù)原理，分析了管道沿線外加電位的分布規(guī)律。闡述了CIPS檢測(cè)技術(shù)的原理和方法，并深入研究了CIPS的幾個(gè)關(guān)鍵問題；闡述了DCVG技術(shù)的工作原理，并提出了DCVG檢測(cè)時(shí)防腐層缺陷面積的計(jì)算方法。并用Delphi7軟件設(shè)計(jì)一個(gè)檢測(cè)軟件，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀取、轉(zhuǎn)存、分析。用模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試，并提出系統(tǒng)的改進(jìn)方法。關(guān)鍵詞：缺陷檢測(cè)；密間隔電位測(cè)試；直流電壓梯度AbstractTheuniqueadvantagesofpipelinetransportationofgas,liquid,paste,hasbecomethelifebloodofmodernindustryandnationaleconomy,playinganincreasinglyimportantroleineconomicconstructionandnationaldefenseindustry.Corrosionofmetalisoneofthekeyfactorsthataffectthereliabilityofburiedsteelpipelinesandservicelife.Thisarticlecomparesandanalysisallexistingburiedpipelinecoatingsurfacedefectsdetection,summarizestheadvantagesanddisadvantagesofvarioustestingtechniques.ProposesCIPSandDCVGdetectiontechnologyfortheintegratedstudyofthisarticle;describedburiedpipelinecathodicprotectionprinciple,analysisPipelinedistributionalongtheappliedpotential.DescribedCIPSprinciplesandmethodsofdetection.DepthstudyseveralkeyproblemsCIPS.DescribedDCVGprinciplesandmethodsofdetection.AndtheproposedmethodofDCVGdetectionareaofcoatingdefects.SoftwaredesignwithDelphi7adetectionsoftware,Realizereadofdata,dump,analysis.Testedwithsimulateddataandmakethesystembetter.Keywords:defectdetection;CIPS;DCVG目錄TOC\o"1-2"\h\z\u第1章概述 11.1防腐檢測(cè)國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀 11.2防腐檢測(cè)的目的及意義 21.3課題章節(jié)安排 2第2章管道防腐檢測(cè)的基礎(chǔ)知識(shí) 22.1埋地鋼管的腐蝕分類 22.2埋地管道的防腐方法 42.3外防腐層破損直接檢測(cè)和評(píng)價(jià)的步驟 62.4外防腐層破損的檢測(cè)方法 62.5本章小節(jié) 11第3章防腐缺陷檢測(cè)技術(shù) 123.1埋地管道的陰極保護(hù) 123.2管道沿線外加電位的分布規(guī)律 123.3密間隔電位測(cè)試技術(shù) 143.4直流電壓梯度技術(shù) 163.5本章小節(jié) 17第4章防腐檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 184.1設(shè)計(jì)目標(biāo) 184.2系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu) 184.3開發(fā)與運(yùn)行環(huán)境 184.4系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)建 194.5防腐檢測(cè)軟件設(shè)計(jì) 214.6測(cè)試結(jié)果 274.7系統(tǒng)局限性 28結(jié)論 29參考文獻(xiàn) 30致謝 31附錄 32第1章概述1.1防腐檢測(cè)國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀自1865年美國(guó)建成世界上第一條輸油管道至今，管道運(yùn)輸業(yè)已有近140年的歷史。管道運(yùn)輸主要用于能源輸送，除普遍用于石油、天然氣、液化石油氣和化工原料等的輸送外，還用于煤漿、煤層氣、礦石等的運(yùn)輸。在全球已建成的230多萬公里管道中，輸氣管道占近60%，原油管道和成品油管道各占15%多，化工和其他管道不足10%。目前，世界管道總長(zhǎng)度已超過世界鐵路總里程，成為能源運(yùn)輸?shù)闹饕绞健Ｊ澜缟?00%的天然氣、85%以上的原油的運(yùn)輸是通過管道運(yùn)輸實(shí)現(xiàn)的。隨著油氣資源的開發(fā)以及能源市場(chǎng)的急增，管道運(yùn)輸在世界范圍內(nèi)得到了飛速發(fā)展，管道運(yùn)輸業(yè)作為與鐵路、公路、航空、水運(yùn)并駕齊驅(qū)的五大運(yùn)輸業(yè)之一，已經(jīng)成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的命脈，在經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國(guó)防工業(yè)中發(fā)揮著越來越重要的作用。我國(guó)1958年在新疆建設(shè)了第一條原油管道，它的建成掀開了我國(guó)長(zhǎng)輸管道建設(shè)史上的新篇章。隨著我國(guó)石油工業(yè)的發(fā)展，管道運(yùn)輸業(yè)也逐漸發(fā)展起來。至200年底，我國(guó)油氣管道累計(jì)長(zhǎng)度45865km，管道長(zhǎng)度居世界第六位。其中原油管道15915km，天然氣管道21299km，成品油管道6525km，海底管道2126km。隨著管道運(yùn)輸業(yè)的飛速發(fā)展，管道的維護(hù)管理、防止泄漏、保證管道安全運(yùn)行成為重要課題，引起世界各國(guó)的高度重視。在管道的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、操作以及維護(hù)的各個(gè)階段，都要根據(jù)相應(yīng)的法規(guī)采取安全措施。然而隨著管線的增多管齡的增長(zhǎng)以及人為破壞、施工缺陷和腐蝕等問題的存在，管道事故頻頻發(fā)生，嚴(yán)重污染了人類的生存環(huán)境，給人民的生命財(cái)產(chǎn)和生存環(huán)境造成了巨大的威脅，由于各種原因造成的海上石油泄漏更嚴(yán)重地破壞了海洋生態(tài)環(huán)境。腐蝕是影響管道系統(tǒng)可靠性及使用壽命的關(guān)鍵因素。據(jù)美國(guó)國(guó)家輸送安全局統(tǒng)計(jì)，美國(guó)45%的管道損壞是由鋼管外壁腐蝕引起的，而在美國(guó)輸氣干線和集氣干線的泄漏事故中，有74%是腐蝕造成的。據(jù)對(duì)我國(guó)東部輸油管道事故的統(tǒng)計(jì)，21.3%的國(guó)內(nèi)輸油管道事故是由管道腐蝕引起的。最新統(tǒng)計(jì)資料表明，我國(guó)的中原油田自開發(fā)以來，因腐蝕造成的直接經(jīng)濟(jì)損失累計(jì)已達(dá)5億元左右。勝利油田因腐蝕造成的直接經(jīng)濟(jì)損失每年約1億元。其他油田的腐蝕損失也都面臨著十分嚴(yán)重的局面。管道的腐蝕不僅造成因穿孔而引起的油、氣、水泄漏損失，以及由于維修所帶來的材料和人力上的浪費(fèi)，停工停產(chǎn)所造成的損失而且還可能因腐蝕造成火災(zāi)。特別是天然氣管道因腐蝕引起的爆炸，威脅人身安全，污染環(huán)境，后果極其嚴(yán)重。1.2防腐檢測(cè)的目的及意義為了確保輸油管道的安全運(yùn)營(yíng)，延長(zhǎng)管運(yùn)的在役壽命，最大限度地降低輸油損失，輸油管道相關(guān)部門要對(duì)輸油管道進(jìn)行定期檢測(cè)得到輸油管道腐蝕的狀況，以便進(jìn)一步的開挖檢測(cè)，并及時(shí)修補(bǔ)或更換管道，避免造成不必要的損失。本文的目的是針對(duì)我國(guó)防腐層缺陷檢測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)一個(gè)軟件可以快速、準(zhǔn)確地獲取埋地管道防腐層缺陷的腐蝕和防護(hù)的綜合狀況，從而為管道的安全評(píng)價(jià)和修復(fù)提供科學(xué)的依據(jù)。1.3課題章節(jié)安排本文以解決實(shí)際問題的角度出發(fā)，結(jié)合防腐檢測(cè)等知識(shí)，提出了防腐檢測(cè)分析的方案，并經(jīng)過分析管道周圍環(huán)境，選擇了適合的檢測(cè)方法，經(jīng)過一系列的模擬數(shù)據(jù)編程測(cè)試，最終設(shè)計(jì)出來防腐檢測(cè)軟件分析，主要用于檢測(cè)埋地管道腐蝕點(diǎn)位置，及腐蝕程度。文章分四章編寫，第1章主要闡述了防腐檢測(cè)系統(tǒng)的目的和意義以及國(guó)內(nèi)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀。在此基礎(chǔ)上，第2章闡述了管道防腐檢測(cè)的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)埋地管道腐蝕類型，防腐方法，外防腐層破損直接檢測(cè)和評(píng)價(jià)的步驟，外防腐層破損的檢測(cè)方法。第3章詳細(xì)闡述了防腐缺陷檢測(cè)技術(shù)，分析管道沿線外加電位的分布規(guī)律，并深入研究密間隔電位測(cè)試技術(shù)和直流電壓梯度技術(shù)。在第4章中敘述了面向?qū)ο蟮姆栏瘷z測(cè)軟件的設(shè)計(jì)過程，包括各個(gè)框體和各部分實(shí)現(xiàn)流程以及程序編寫。最后對(duì)本文的內(nèi)容作了一個(gè)簡(jiǎn)單的總結(jié)。第2章管道防腐檢測(cè)的基礎(chǔ)知識(shí)2.1埋地鋼管的腐蝕分類2.1.1管道內(nèi)腐蝕這類腐蝕影響因素相對(duì)來說比較單一，主要受所輸送介質(zhì)和其中雜質(zhì)的物理化學(xué)特性的影響，所發(fā)生的腐蝕也主要以電化學(xué)腐蝕為主。對(duì)于這類腐蝕的機(jī)理研究比較成熟，管道內(nèi)腐蝕所造成的結(jié)果也基本上可預(yù)知，因此處理方法也規(guī)范。近年來隨著管道業(yè)主對(duì)管道運(yùn)行安全管理的加強(qiáng)以及對(duì)輸送介質(zhì)的嚴(yán)格要求，內(nèi)腐蝕在很大程度上得到了控制。目前國(guó)內(nèi)外長(zhǎng)輸油氣管道腐蝕控制主要發(fā)展方向是在外防腐方面，因而管道安全檢查也重點(diǎn)針對(duì)因外腐蝕造成的涂層缺陷及管道缺陷。2.1.2管道的應(yīng)力腐蝕破裂管道在拉應(yīng)力和特定的腐蝕環(huán)境下產(chǎn)生的低應(yīng)力脆性破裂現(xiàn)象稱為應(yīng)力腐蝕破裂(StressCorrosionCracking，SCC)，它不僅能影響到管道內(nèi)腐蝕，也能影響到管道外腐蝕。關(guān)于應(yīng)力腐蝕，有資料表明，截至1993年底，國(guó)內(nèi)某輸氣公司的輸氣干線共發(fā)生硫化物應(yīng)力腐蝕事故78起，其中某分公司的輸氣干線共發(fā)生硫化物應(yīng)力腐蝕破裂事故28起，僅1979年8月至1987年3月間就發(fā)生12次硫化物應(yīng)力腐蝕的爆管事故，經(jīng)濟(jì)損失超過700×104元。據(jù)國(guó)外某國(guó)11家公司對(duì)1985年至1995年間油氣管道事故的統(tǒng)計(jì)，應(yīng)力腐蝕破裂占17%。該國(guó)某公司自1977年以來，天然氣和液體管道系統(tǒng)發(fā)生應(yīng)力腐蝕破壞事故22起，其中包括12起破裂和10起泄漏事故。這些應(yīng)力腐蝕為近中性應(yīng)力腐蝕，是由于聚乙烯外防護(hù)層剝離和管道與水分接觸造成的。2.1.3管道外腐蝕管道外腐蝕的原因包括外防腐層的外力破損，外防腐層的質(zhì)量缺陷，鋼管的質(zhì)量缺陷，管道埋設(shè)的土壤環(huán)境腐蝕。管道外壁腐蝕視管道所處環(huán)境而異。架空管道易受大氣腐蝕；土壤或水環(huán)境中的管道，則易受土壤腐蝕、細(xì)菌腐蝕和雜散電流腐蝕。大氣腐蝕。大氣中含有水蒸氣會(huì)在金屬表面冷凝形成水膜，這種水膜由于溶解了空氣中的氣體其他雜質(zhì)，可起到電解液的作用，使金屬表面發(fā)生電化學(xué)腐蝕。影響大氣腐蝕的自然因素除污染物外，還有氣候條件。在非潮濕環(huán)境中，很多污染物幾乎沒有腐蝕效應(yīng)。假如相對(duì)濕度超過80%，腐蝕速度會(huì)迅速上升。因此，敷設(shè)在地溝中的管道或潮濕環(huán)境的架空管道表面極易銹蝕。土壤腐蝕。土壤顆粒間布滿空氣、水和各種鹽類。管道金屬在土壤電解質(zhì)溶液中構(gòu)成多種腐蝕電池。一類是由于鋼管表面狀態(tài)的差異形成的微腐蝕電池鋼管表面條件效應(yīng)產(chǎn)生的腐蝕。另一類是由于土壤腐蝕介質(zhì)的差異形成的宏腐蝕電池，不同的土壤條件引起的腐蝕。假如管道各段落所處土壤透氣性不同，土壤中的氧的濃度也就不同，從而使腐蝕電池的發(fā)育，腐蝕電池兩極間的距離可達(dá)數(shù)公里。土壤腐蝕性常用土壤電阻率來表示，電阻率越小的土壤腐蝕性越強(qiáng)。細(xì)菌腐蝕。也成微生物腐蝕。參與管道土壤腐蝕過程的細(xì)菌通常有硫酸鹽還原菌。氧化菌、鐵細(xì)菌、硝酸鹽還原菌等。其中厭氧性硫酸鹽還原最具代表性。它在PH6~8、堿性和透氣性差的土壤中繁殖，廣泛地分布在海、河、湖泊、水田、沼澤的淤泥中。它利用自身的升息，將硫酸鹽離子還原，同時(shí)促進(jìn)陰極反應(yīng)，生成硫化鐵等腐蝕產(chǎn)物，覆于管道表面，形成二次的局部腐蝕(孔蝕)。在硫酸鹽還原菌腐蝕的現(xiàn)場(chǎng)，土壤顏色發(fā)黑，有硫化氫臭味。雜散電流腐蝕。流散于大地中的電流對(duì)管道產(chǎn)生的腐蝕，又名干擾腐蝕，是一種外界因素引起的電化學(xué)腐蝕。管道腐蝕部位由外部電流的極性和大小決定，其作用類似電解。雜散電流從原有管道受電器化鐵路的雜散電流腐蝕在建成后約4個(gè)月即遭電流腐蝕穿孔。交流電引起的腐蝕是在管道沿高壓輸電線敷設(shè)時(shí)，因電磁耦合在管道上感應(yīng)的交流電所造成的，對(duì)人體和設(shè)備均有危害。2.2埋地管道的防腐方法防腐為了保證管道長(zhǎng)期安全輸送和防止管道泄漏油、氣，各國(guó)政府和管道企業(yè)都制定有管道防腐規(guī)程作為管道防腐必須遵循的準(zhǔn)則。通用的管道防腐方法是內(nèi)壁涂層加外壁涂層(或包扎層)加陰極保護(hù)。若嚴(yán)格施行這些措施，實(shí)踐證實(shí)管道可安全運(yùn)行50年。2.2.1涂層防腐用涂料均勻致密地涂敷在經(jīng)除銹的金屬管道表面上，使其與各種腐蝕性介質(zhì)隔絕，是管道防腐最基本的方法之一。70年代以來，在極地、海洋等嚴(yán)酷環(huán)境中敷設(shè)管道，以及油品加熱輸送而使管道溫度升高等，對(duì)涂層性能提出了更多的要求。因此，管道防腐涂層越來越多地采用復(fù)合材料或復(fù)合結(jié)構(gòu)。這些材料和結(jié)構(gòu)要具有良好的介電性能、物理性能、穩(wěn)定的化學(xué)性能和較寬的溫度適應(yīng)范圍等。2.2.2內(nèi)壁防腐涂層為了防止管內(nèi)腐蝕、降低摩擦阻力、提高輸量而涂于管子內(nèi)壁的薄膜。常用的涂料有胺固化環(huán)氧樹脂和聚酰胺環(huán)氧樹脂，涂層厚度為0.038～0.2毫米。為保證涂層與管壁粘結(jié)牢固必須對(duì)管內(nèi)壁進(jìn)行表面處理。70年代以來趨向于管內(nèi)、外壁涂層選用相同的材料，以便管內(nèi)、外壁的涂敷同時(shí)進(jìn)行。2.2.3防腐保溫涂層在中、小口徑的熱輸原油或燃料油的管道上，為了減少管道向土壤散熱，在管道外部加上保暖和防腐的復(fù)合層。常用的保溫材料是硬質(zhì)聚氨脂泡沫塑料適用溫度為-185～95℃。這種材料質(zhì)地松軟，為提高其強(qiáng)度，在隔熱層外面加敷一層高密度聚乙烯層，形成復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，以防止地下水滲入保溫層內(nèi)。2.2.4電法保護(hù)改變金屬相對(duì)于四周介質(zhì)的電極電位使金屬免受腐蝕的方法。長(zhǎng)輸管道電法保護(hù)僅指陰極保護(hù)和電蝕防止法。(1)陰極保護(hù)：將被保護(hù)金屬極化成陰極來防止金屬腐蝕的方法。這種方法用于船舶防腐已有150多年的歷史；1928年第一次用于管道是將金屬腐蝕電池中陰極不受腐蝕而陽極受腐蝕的原理應(yīng)用于金屬防腐技術(shù)上。利用外施電流迫使電解液中被保護(hù)金屬表面全部陰極極化，則腐蝕就不會(huì)發(fā)生。判定管道是否達(dá)到陰極保護(hù)的指標(biāo)有兩項(xiàng)。一是最小保護(hù)電位，它是金屬在電解液中陰極極化到腐蝕過程停止時(shí)的電位；其值與環(huán)境等因素有關(guān)，常用的數(shù)值為-850毫伏(相對(duì)于銅-硫酸銅參比電極測(cè)定，下同)。二是最大保護(hù)電位，即被保護(hù)金屬表面容許達(dá)到的最高電位值。當(dāng)陰極極化過強(qiáng)，管道表面與涂層間會(huì)析出氫氣，而使涂層產(chǎn)生陰極剝離，所以必須控制匯流點(diǎn)電位在容許范圍內(nèi)，以使涂層免遭破壞。此值與涂層性質(zhì)有關(guān)一般取-1.20至-2.0伏間。實(shí)現(xiàn)地下管道陰極保護(hù)有外加電流法和犧牲陽極法兩種。外加電流法是利用直流電源，負(fù)極接于被保護(hù)管道上，正極接于陽極地床。電路連通后，管道被陰極極化。當(dāng)管道對(duì)地電位達(dá)到最小保護(hù)電位時(shí)，即獲得完全的陰極保護(hù)。常用的直流電源均可使用，其中尤以整流器居多。直流輸出一般在60伏、30安以下。新型的直流電源有溫差發(fā)電器、太陽能電池等，多用于缺電地區(qū)。陽極地床是與直流電源正極相連的，與大地構(gòu)成良好電氣接觸的導(dǎo)電體或稱為陽極接地裝置；常用材料有碳鋼、高硅鐵、石墨、磁性氧化鐵等。陽極地床設(shè)置在土壤電阻率低、保護(hù)電流易于分布、又不干擾鄰近地下構(gòu)筑物的地方。陽極與管道埋設(shè)位置相對(duì)應(yīng)，有淺埋遠(yuǎn)距離陽極和深陽極兩種。為測(cè)定陰極保護(hù)參數(shù)鑒定管道陰極保護(hù)效果沿管道需設(shè)置檢測(cè)點(diǎn)和檢查片。配套使用的檢測(cè)儀表有高阻伏特計(jì)、安培計(jì)、硫酸銅電極等。70年代以來，開始采用與管道航空巡線相結(jié)合的陰極保護(hù)參數(shù)遙測(cè)系統(tǒng)，配以電子計(jì)算機(jī)，對(duì)所測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。外加電流陰極保護(hù)單站保護(hù)距離一般可達(dá)幾十公里，長(zhǎng)輸管道陰極保護(hù)多用此法。犧牲陽極法是采用比被保護(hù)金屬電極電位更負(fù)的金屬與被保護(hù)金屬連接，兩者在電解液中形成原電池。電位較負(fù)的金屬(如鎂、鋅、鋁及其合金)成為陽極，在輸出電流的過程中逐漸損耗掉，被保護(hù)的管道金屬成為陰極而免遭腐蝕，所以稱電位較負(fù)的金屬為犧牲陽極。地下管道采用犧牲陽極保護(hù)，其決定要素是陽極發(fā)生電流、陽極數(shù)量和保護(hù)長(zhǎng)度等。當(dāng)陽極種類確定后，影響上述參數(shù)的是陽極接地電阻和與該陽極保護(hù)管段區(qū)間的漏泄電阻。前者取決于土壤電阻率，后者取決于管道涂層電阻和涂層的施工質(zhì)量。犧牲陽極使用壽命與重量有關(guān)，視需要可用幾年至幾十年。犧牲陽極具有投資省、治理簡(jiǎn)便、不需要外電源、防止干擾腐蝕效果好等長(zhǎng)處，所以在地下金屬管道防腐中得到普遍應(yīng)用。(2)電蝕防止法：一是在雜散電流源有關(guān)設(shè)施上采取措施，使漏泄電流減小到最低限度；二是在敷設(shè)管道時(shí)盡量避開雜散電流地區(qū)，或提高被干擾管段絕緣防腐層質(zhì)量，采用屏蔽、加裝絕緣法蘭等措施；三是對(duì)干擾管道作排流保護(hù)，即將雜散電流從被干擾管道排回產(chǎn)生漏泄電流的電網(wǎng)中，以消除雜散電流對(duì)管道的腐蝕。根據(jù)應(yīng)用范圍和排流設(shè)備的不同性能，分直接排流、極性排流、強(qiáng)制排流三種。對(duì)交流干擾電壓的防護(hù)，不少國(guó)家都制定有技術(shù)規(guī)定，主要是采用安全距離和管道泄流兩類方法使管道免遭損害。2.3外防腐層破損直接檢測(cè)和評(píng)價(jià)的步驟按照國(guó)際防腐蝕工程師協(xié)會(huì)(NACE)標(biāo)準(zhǔn)RP0502—2002的要求，ECDA的總體技術(shù)要求是對(duì)于腐蝕已經(jīng)發(fā)生、正在發(fā)生和將要發(fā)生的敏感管段能做出預(yù)測(cè)。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，為達(dá)到此目標(biāo)，要進(jìn)行如下4個(gè)操作步驟。2.3.1預(yù)評(píng)價(jià)(Pre.Assessment)收集敏感管道的歷史資料及管道特征，并對(duì)這些資料進(jìn)行評(píng)估。在所搜集的管道資料的基礎(chǔ)上，制定ECDA的可行性方案，按相似條件的管段劃分不同的區(qū)域，在這些區(qū)域內(nèi)采用的檢測(cè)儀器要相同，以保證結(jié)果的可比性。2.3.2非接觸測(cè)量(IndirectInspection)采用2種或2種以上的地面外防腐層破損檢測(cè)技術(shù)，比如：密間隔電位法(CloseIntervalPotentialSurvey，CIPS)、直流電壓梯度法(DirectCurrentVoltageGradient，DCVG)、交流電壓梯度法(AlternatingCurrentVoltageGradient，ACVG)、交流電流衰減法(ACAttenuation)，用以檢測(cè)管道的腐蝕行為和查找外防腐層的破損點(diǎn)。系統(tǒng)地分析以上方法所取得的數(shù)據(jù)，得出高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的開挖修復(fù)的準(zhǔn)確信息。2.3.3直接開挖驗(yàn)證(DirectExamination)選定開挖的現(xiàn)場(chǎng)，實(shí)際識(shí)別出破損點(diǎn)，并決定是修復(fù)還是更換管道。2.3.4后評(píng)價(jià)(PostAssessment)對(duì)ECDA的以上3個(gè)步驟做出總結(jié)，建立起評(píng)價(jià)模型，以便指導(dǎo)將來的管道安全維護(hù)。2.4外防腐層破損的檢測(cè)方法近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛普及和應(yīng)用，國(guó)內(nèi)外檢測(cè)技術(shù)都得到了迅猛發(fā)展，管道檢測(cè)技術(shù)逐漸形成管道內(nèi)、外檢測(cè)技術(shù)(涂層檢測(cè)、智能檢測(cè))兩個(gè)分支。通常情況下涂層破損、失效處下方的管道同樣受到腐蝕，管道外檢測(cè)技術(shù)的目的是檢測(cè)涂層及陰極保護(hù)有效性的基礎(chǔ)上，通過挖坑檢測(cè)，達(dá)到檢測(cè)管體腐蝕缺陷的目的，對(duì)于目前大多數(shù)不具備內(nèi)檢測(cè)條件的管道是十分有效的。管道內(nèi)檢測(cè)技術(shù)主要用于發(fā)現(xiàn)管道內(nèi)外腐蝕、局部變形以及焊縫裂紋等缺陷，也可間接判斷涂層的完好性。目前國(guó)內(nèi)廣泛使用的管外檢測(cè)法包括Pearson檢測(cè)法、防腐層絕緣電阻測(cè)試法、P/S電位測(cè)試法以及管內(nèi)電流衰減檢測(cè)法等。這些檢測(cè)方法對(duì)埋地管道防腐層的總體評(píng)價(jià)起到一定的作用，但在防腐層缺陷精確定位，判斷防腐層缺陷面積大小以及判斷缺陷處管體是否發(fā)生腐蝕等方面還存在一些差距。而近幾年，國(guó)外發(fā)展的直流檢測(cè)技術(shù)(如DCVG，CIPS)在埋地管道防腐層缺陷定位以及陰極保護(hù)系統(tǒng)的評(píng)價(jià)等方面具有很好的效果。以下對(duì)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的各種埋地管道防腐層狀況地面檢測(cè)技術(shù)作以詳細(xì)闡述。2.4.1標(biāo)準(zhǔn)管地(P/S)電位測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)管地(P/S)電位測(cè)試就是在有陰極保護(hù)的管線按一定的距離測(cè)試管地電位(通常在長(zhǎng)輸管道上每隔1km設(shè)有一個(gè)測(cè)試樁)，此方法是管道防腐層狀況傳統(tǒng)的檢測(cè)方法，在長(zhǎng)輸油氣管道中普遍使用。其優(yōu)點(diǎn)為在現(xiàn)場(chǎng)不用開挖就可以讀取資料，管道檢測(cè)速度比較快，可達(dá)到50km/天。但此方法檢測(cè)的資料相隔1km左右，只能對(duì)這一管段的防腐層作總體的評(píng)估，不能確定管道防腐層缺陷的位置以及缺陷在管道上的分布情況。對(duì)于沒有陰極保護(hù)或測(cè)試樁的管道，此方法不使用。2.4.2Pearson測(cè)試Pearson測(cè)試技術(shù)是早期國(guó)外防腐層缺陷檢測(cè)中廣為應(yīng)用的一種方法，此方法是由美國(guó)人Pearson提出而得名的。該方法目前在國(guó)外已基本上被淘汰，但在我國(guó)依然是目前最常用的管道防腐層缺陷地面檢測(cè)技術(shù)。該方法的工作原理為在管道－大地之間施以1000Hz的交流信號(hào)，該交流電流便會(huì)在管道防腐層的破損點(diǎn)處流失到大地土壤中，因而在破損點(diǎn)的上方地表面形成了一個(gè)交流電壓梯度。如圖2-1所示，兩名操作者相距3～6m沿管線上方檢測(cè)地面電壓梯度。一般檢測(cè)兩個(gè)電極可分別由兩個(gè)操作人員的人體代替，用人體對(duì)地的耦合電容來檢測(cè)電壓梯度信號(hào)，并通過鏈?zhǔn)诫娎|傳送到接收裝置，經(jīng)過濾波放大后，由指示儀表指示檢測(cè)結(jié)果。故該方法又稱為“人體阻容法”。圖2-1Pearson檢測(cè)法原理圖盡管Pearson測(cè)試技術(shù)目前在我國(guó)管道檢測(cè)中還廣泛使用，但普遍認(rèn)為該方法檢測(cè)精度不高，易受外界電流的干擾，依賴操作者的熟練技能，常給出錯(cuò)誤的缺陷信息。2.4.3電流衰減法電流衰減法是目前國(guó)外較多的一種埋地管道線防腐層缺陷檢測(cè)技術(shù)，但在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用則是最近幾年才開始。其基本原理是在具有防腐層的埋地金屬管道上施加一個(gè)交變電流信號(hào)，由于管道與地面之間分布電容及防腐層絕緣電阻的存在，所施加的電流I沿管道流動(dòng)并隨著距離X的增加隨指數(shù)衰減，即：(2-1)式中衰減系數(shù)與管道防腐層的技術(shù)狀況有著密切的關(guān)系。對(duì)(2-1)進(jìn)行對(duì)數(shù)變換，并以分貝表示可得(2-2)式：(2-2)由此可見，當(dāng)防腐層完好時(shí)，管中電流衰減呈線性變化，當(dāng)管道防腐層存在破損點(diǎn)時(shí)，由于電流將從防腐層破損點(diǎn)處漏失到土壤中，因而該處管道電流將突然變低，具體反映到曲線上時(shí)，其斜率(即)出現(xiàn)異常。該方法屬非接觸地面檢測(cè)，通過檢測(cè)由管內(nèi)電流引起的地面磁場(chǎng)的變化，從而判斷防腐層的狀況。該方法受地面環(huán)境影響較小，可長(zhǎng)距離檢測(cè)管道防腐層狀況，也可縮短距離對(duì)管道防腐層缺陷點(diǎn)進(jìn)行定位。電流衰減法由于采用交流信號(hào)，因而容易受到外界的干擾。主要干擾有：動(dòng)力電纜、通訊電纜或無線電臺(tái)等信號(hào)的干擾。同時(shí)，該方法受到一些管道自身?xiàng)l件的約束。如一些有局部犧牲陽極保護(hù)的管道；為限制陰極保護(hù)范圍而設(shè)有絕緣法蘭的管段；有支線的管段等，此方法都不適用。2.4.4變頻選頻法變頻選頻法測(cè)量管道防腐層電阻技術(shù)是由我國(guó)東北輸油管理局與郵電部第五研究所合作經(jīng)過多年研究和實(shí)踐而取得的研究成果。其檢測(cè)原理圖如圖2-2所示。圖2-2變頻選頻法測(cè)量管道防腐層絕緣電阻原理圖其理論基礎(chǔ)是利用交頻信號(hào)傳輸?shù)慕?jīng)典理論，確定交頻信號(hào)沿單線－大地回路傳輸?shù)臄?shù)學(xué)模型，埋地管道即可視為單線－大地信號(hào)信道。當(dāng)防腐層材料、結(jié)構(gòu)、管道材料等參數(shù)為已知時(shí)，防腐層絕緣電阻就可以計(jì)算出來。經(jīng)過進(jìn)一步的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，確立了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得傳播常數(shù)的方法，從而實(shí)現(xiàn)了防腐層的在線測(cè)量。將高頻信號(hào)輸入埋地管道，理論上可視為單線－大地回路，這是一個(gè)十分復(fù)雜的不平衡網(wǎng)絡(luò)，反映網(wǎng)絡(luò)特性的參數(shù)很多，都是分布參數(shù)，而且往往是變量。其中“管道防腐層絕緣電阻”就是這一網(wǎng)絡(luò)的一次參數(shù)之一，經(jīng)大量理論推導(dǎo)確立了如下數(shù)學(xué)模型：(2-3)式中：—傳輸常數(shù)實(shí)部；—縱向阻抗實(shí)部；—縱向阻抗虛部；—橫向?qū)Ъ{實(shí)部；—橫向?qū)Ъ{虛部；|Z|—縱向阻抗模值；|Y|—橫向?qū)Ъ{模值；(2-4)式中：—金屬管道外半徑；—管道外半徑(含防腐層)；—角頻率；—防腐層橫向電容；—絕緣材料角消耗正切；—管道防腐層絕緣電阻。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，當(dāng)被測(cè)管段的發(fā)端和收端電位之比大于14.15時(shí)，得到現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)傳輸方程：(2-5)—被測(cè)管段長(zhǎng)；—輸入信號(hào)電位；—被測(cè)管段末端電位。當(dāng)防腐層材料、結(jié)構(gòu)管道材料為已知時(shí)，測(cè)出，，，防腐層絕緣電阻就可以計(jì)算出來。應(yīng)用式(2-5)求||與||之比大于14.15，如果用電平差表示為大于23dB。為了滿足這個(gè)條件，可通過改變輸入高頻信號(hào)頻率來實(shí)現(xiàn)。測(cè)量頻率的選用取決于被測(cè)管段長(zhǎng)度及防腐層質(zhì)量好壞?；驹瓌t是：被測(cè)管段長(zhǎng)，使用測(cè)量信號(hào)頻率偏低；被測(cè)管段短，使用測(cè)量信號(hào)頻率偏高。如果防腐層質(zhì)量差，使用測(cè)量信號(hào)偏低；防腐層質(zhì)量好，使用測(cè)量信號(hào)頻率偏高。反復(fù)調(diào)整直到滿足發(fā)端和收端的電平稍大于或等于23db的條件。該方法可以利用長(zhǎng)輸管道每公里所設(shè)的測(cè)試樁，對(duì)管道防腐層狀況進(jìn)行總體評(píng)價(jià)，檢測(cè)速度較快，并且具有較好的管道適應(yīng)性，比較適合長(zhǎng)輸管道防腐層的檢測(cè)。但不能具體定位管道防腐層缺陷點(diǎn)以及對(duì)不能分辨多個(gè)缺陷點(diǎn)分布情況。如果被測(cè)管段內(nèi)有支線時(shí)，此法不能使用。另外，由于其計(jì)算引入了所需的一些原始參數(shù)：土壤介電常數(shù)、土壤電阻率測(cè)量、標(biāo)定較為困難，使測(cè)量結(jié)果(防腐層絕緣電阻)誤差加大。2.4.5電化學(xué)暫態(tài)檢測(cè)技術(shù)埋地管道防腐層缺陷包含兩個(gè)方面：防腐層破損和防腐層剝離。近年來國(guó)內(nèi)外開始此類防腐層缺陷檢測(cè)方面的研究，目前取得了一定成果。其檢測(cè)原理如下：利用防腐層的高絕緣性能和防腐層破損、剝離時(shí)的電化學(xué)參數(shù)阻容效應(yīng)不同，來檢測(cè)判斷防腐層是破損還是剝離。因?yàn)檫@兩種狀態(tài)下的等效電路參數(shù)是不同的，對(duì)一定的電信號(hào)響應(yīng)也是不同的。故當(dāng)某一頻率激勵(lì)信號(hào)施加到管道上時(shí)，測(cè)量其管地電位信號(hào)的響應(yīng)曲線，根據(jù)等效電路的分析，就能夠判斷防腐層是否存在剝離。目前天津大學(xué)已研制開發(fā)埋地管道防腐層缺陷綜合檢測(cè)儀，在大量試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出用交流阻抗幅值比法和階躍電流阻值比法檢測(cè)防腐層缺陷的方法。2.4.6密間隔電位測(cè)試(CIPS)技術(shù)這種方法實(shí)際上是對(duì)標(biāo)準(zhǔn)管地電位測(cè)試的一種改進(jìn)，針對(duì)上一種方法中兩測(cè)試點(diǎn)間隔過大的缺點(diǎn)，以較小(約1~5m)的間距進(jìn)行電位(相對(duì)于Cu/CuSO4電極)測(cè)試。此方法在檢測(cè)前，在陰極保護(hù)電源上加裝電流中斷器，測(cè)試時(shí)按規(guī)定的周期循環(huán)斷開整流器(常采用的On、Off比為4：1)，讀取On電位(通電電位)和Off電位(瞬間斷電電位，相當(dāng)于管道的極化電位)。CIPS方法的優(yōu)點(diǎn)是可以記錄管道全線的管地電位，可評(píng)估管道陰極保護(hù)的效果以及對(duì)管道防腐層缺陷情況作出分析。本文在后面還會(huì)有詳細(xì)闡述。2.4.7直流電壓梯度(DCVG)技術(shù)直流電壓梯度技術(shù)是在陰極保護(hù)電源輸出端接入一個(gè)中斷器，利用陰極保護(hù)電源周期的中斷而產(chǎn)生的一個(gè)迭加在埋地管道上的周期直流脈沖信號(hào)，該信號(hào)使管地電位脈動(dòng)的幅值不小于100mV。由于較多電流流向缺陷處而造成較大的電位梯度，通過兩根相距1～2m的探極在地面上進(jìn)行測(cè)量。中心零位的高靈敏度的毫伏表接在兩根探極之間，根據(jù)毫伏表在防腐層缺陷前后位置的擺動(dòng)情況確定缺陷的位置，也可估算缺陷的尺寸。使用此法能達(dá)到較高的缺陷定位精度。DCVG測(cè)試技術(shù)的工作原理在后面闡述。2.4.8CIPS和DCVG綜合檢測(cè)技術(shù)為克服單一檢測(cè)技術(shù)的局限性，國(guó)外檢測(cè)技術(shù)的最新發(fā)展是組合幾種檢測(cè)方法對(duì)防腐層缺陷進(jìn)行檢測(cè)，將記錄管道真實(shí)保護(hù)狀態(tài)和防腐層缺陷定位、定量綜合。目前國(guó)外已采用CIPS和DCVG綜合檢測(cè)技術(shù)，其檢測(cè)原理如下：先采用DCVG方法進(jìn)行防腐層檢測(cè)，確定破損點(diǎn)的正確位置以后，采用CIPS技術(shù)在缺陷中心位置測(cè)量開啟和瞬時(shí)關(guān)閉電位。通過以上測(cè)量，根據(jù)每一個(gè)缺陷的IR降的百分比，確定出缺陷的大小、被腐蝕程度的大小及等級(jí)度。該方法的主要優(yōu)點(diǎn)是能夠準(zhǔn)確地對(duì)缺陷定位和估計(jì)缺陷大小、重要性等級(jí)，減少了開挖工作量。綜上所述，現(xiàn)有的各種埋地管道防腐層缺陷地面檢測(cè)技術(shù)各有其優(yōu)缺點(diǎn)，但沒有一種技術(shù)能夠提供地下管道防蝕狀況的全面信息。所以研究現(xiàn)有的國(guó)內(nèi)外各種檢測(cè)技術(shù)，對(duì)引進(jìn)和開發(fā)新的檢測(cè)技術(shù)和檢測(cè)方法具有十分重要的意義。2.5本章小節(jié)本章主要講解埋地鋼管的腐蝕種類，以及經(jīng)常采用的各種防腐措施。簡(jiǎn)單列出外防腐層破損直接檢測(cè)和評(píng)價(jià)的步驟。深入分析與研究各種外防腐層破損檢測(cè)方法并進(jìn)行比較。第3章防腐缺陷檢測(cè)技術(shù)對(duì)比以上章節(jié)闡述的各種外防腐層破損的檢測(cè)方法的優(yōu)缺點(diǎn)，本文主要闡述密間隔電位測(cè)試技術(shù)(CIPS)和直流電壓梯度技術(shù)(DCVG)。兩種方法都是基于陰極保護(hù)技術(shù)，并且兩者都是測(cè)量管道沿線外加電位。因此需要分析兩種檢測(cè)技術(shù)必須先了解埋地管道的陰極保護(hù)技術(shù)和管道沿線外加電位的分布規(guī)律。3.1埋地管道的陰極保護(hù)2.1.1陰極保護(hù)原理陰極保護(hù)就是以某種方式在被保護(hù)金屬構(gòu)筑物上施以足夠的陰極電流，通過陰極極化使金屬電位負(fù)移，從而使金屬腐蝕的陽極溶解速度大幅度減小，甚至完全停止，這種保護(hù)金屬構(gòu)筑物免遭腐蝕破壞的方法稱為陰極保護(hù)。用圖3-1的極化圖解可以清楚地說明陰極保護(hù)的工作原理。以外加電流的陰極保護(hù)為例，暫不考慮腐蝕電池的回路電阻，則在未通電流保護(hù)以前，腐蝕原電池的自然腐蝕電位為E，相應(yīng)的最大腐蝕電流為IC。通上外加電流后，由電解質(zhì)流入陰極的電流量增加，由于陰極的進(jìn)一步極化，其電位將降低。如流入陰極的電流為ID，則其電位降至E′，此時(shí)由原來的陽極流出的腐蝕電流將由IC降至I′。ID與I′的差值就是由輔助陽極流出的外加電流量。為了使金屬構(gòu)筑物得到完全保護(hù)，即沒有腐蝕電流從其上流出，就需進(jìn)一步將陰極極化到使總電位降至等于陽極的初始電位EA0，此時(shí)外加的保護(hù)電流值為Ip。從圖上可以看出，要達(dá)到完全保護(hù)，外加的保護(hù)電流要比原來的腐蝕電流大得多。圖3-1陰極保護(hù)的極化圖解3.2管道沿線外加電位的分布規(guī)律了解管道沿線外加電位的分布規(guī)律，對(duì)管道防蝕系統(tǒng)有效性的檢測(cè)和維護(hù)有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。如圖3-2所示，外加電流的電源正極接輔助陽極，負(fù)極接在被保護(hù)管段的中央，這一點(diǎn)稱為匯流點(diǎn)或通電點(diǎn)。電流自電源正極流出，經(jīng)陽極和大地流至匯流點(diǎn)兩側(cè)管道，在兩側(cè)金屬管壁中流動(dòng)的電流是流向匯流點(diǎn)的。因此，沿線電流密度和電位的分布是不均勻的。為了在理論上推導(dǎo)管道沿線電位分布的基本公式，我們假設(shè)下列條件成立：(1)管道防腐層均勻一致，并具有良好的電絕緣性能，與土壤接觸且土質(zhì)均勻一致，因此管道沿線各點(diǎn)的單位面積過渡電阻相等。過渡電阻是指電流從土壤沿徑向流入管道時(shí)的電阻值，其數(shù)值主要決定于防腐層電阻。(2)因土壤截面積很大，土壤電阻可以忽略不計(jì)。圖3-2管道沿線電位分布規(guī)律如圖3-2所示，在離匯流點(diǎn)x公里處取一微元段dx，由于外加電流的陰極極化作用，dx小段處的管地電位往負(fù)的方向上偏移，設(shè)其偏移值為E，E等于通電后的保護(hù)電位與自然電位之差。設(shè)單位長(zhǎng)度金屬管道的電阻為rT，單位面積的防腐層過渡電阻為RP，單位長(zhǎng)度上電流從土壤流入金屬管道的過渡電阻為RT，如果管道外徑為D，則過渡電阻RT=RP/(πD)。在dx小段上電流的增量dI就是在該小段上從土壤流入管道的保護(hù)電流，由于忽略土壤壓降，故：即(3-1)式中負(fù)號(hào)表示電流的流動(dòng)方向與x的增量方向相反。當(dāng)電流I軸向流過管道時(shí)，由于金屬管道本身的電阻所產(chǎn)生的壓降為：即(3-2)對(duì)以上二式求導(dǎo)，并令：可得：(3-3)此方程為二階常系數(shù)線性微分方程，下面對(duì)無限長(zhǎng)管道和有限長(zhǎng)管道分別確定不同的邊界條件，求得方程的解析解：(1)無限長(zhǎng)管段的計(jì)算：即全線只有一個(gè)陰極保護(hù)站，線路上沒有絕緣法蘭。設(shè)E0為匯流點(diǎn)處的電位，可得到無限長(zhǎng)管道電位分布公式：(3-4)(2)有限長(zhǎng)管段的計(jì)算：即全線有多個(gè)陰極保護(hù)站，兩個(gè)相鄰站之間的管道由兩個(gè)站共同保護(hù)。設(shè)兩個(gè)站間距離為2l，在中點(diǎn)處(x=l)正好達(dá)到保護(hù)所需最小保護(hù)電位，可得到有限長(zhǎng)管道電位分布公式：(3-5)必須強(qiáng)調(diào)指出，在上述推導(dǎo)過程中忽略了土壤的IR降，并認(rèn)為沿線防腐層過渡電阻均勻一致。實(shí)際上在幾十公里長(zhǎng)的管道沿線，不僅土壤電阻率變化較大，防腐層質(zhì)量狀況也很不一致。前面提到的衰減系數(shù)，單位長(zhǎng)度金屬管道的電阻的rT可以認(rèn)為是定值，而。是影響管地電位的主要因素。在涂層缺陷處，急劇下降，導(dǎo)致了急劇上升，在管地電位曲線上便出現(xiàn)突變。缺陷越嚴(yán)重的地方，突變程度也就也大。因此，只需研究實(shí)測(cè)的管地電位曲線就可以對(duì)涂層缺陷進(jìn)行定位，從而可根據(jù)管地電位沿線分布對(duì)管道防腐層狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)。3.3密間隔電位測(cè)試技術(shù)以陰極保護(hù)原理為理論依據(jù)，以管地電位測(cè)量中的移動(dòng)參比法和瞬間斷電法為測(cè)試基礎(chǔ)，運(yùn)用電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)形成的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸及數(shù)據(jù)處理的檢測(cè)方法，我們稱之為密間隔電位測(cè)試(CloseIntervalPotentialSurvey，CIPS)技術(shù)。3.3.1密間隔電位檢測(cè)原理CIPS技術(shù)是目前比較先進(jìn)的管道檢測(cè)技術(shù)之一，是一種用來提供管道對(duì)地電位和距離關(guān)系詳細(xì)情況的地面檢測(cè)技術(shù)。當(dāng)防腐層在某一位置上存在破損點(diǎn)時(shí)，破損點(diǎn)的電流密度會(huì)增大，在該點(diǎn)周圍的土壤中就會(huì)產(chǎn)生比其他地方較大的電位降，使得保護(hù)電位較正常時(shí)向正的方向漂移，當(dāng)這種漂移達(dá)到一定值時(shí)，地表就可以測(cè)量到。其檢測(cè)原理是：將一個(gè)參比電極放置于地面與電壓表相連，表的另一端與管道測(cè)試樁相連，讀取管地電位。在外加電流保護(hù)的管道中，通過測(cè)得的管地電位分布，即可得出管道的保護(hù)程度。該方法能連續(xù)完整地評(píng)價(jià)陰極保護(hù)系統(tǒng)在管道上的保護(hù)效果、確定防腐層的保護(hù)狀況和防腐層缺陷點(diǎn)的嚴(yán)重程度。為了消除土壤IR降的影響，獲取外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)下真實(shí)的管地電位，在陰保電源的陰極輸出上串接一個(gè)電流中斷器。在中斷器斷開期間采集的電位稱Voff，認(rèn)為是管道的保護(hù)電位。國(guó)外評(píng)價(jià)陰極保護(hù)系統(tǒng)效果的方法完全是用Voff來判斷(即≤-850mV有效，≤-1250mV時(shí)過保護(hù))。而在中斷器合上期間采集的電位稱為Von，此電位中含有IR降成分。每次進(jìn)行數(shù)據(jù)采集之前，電流中斷器與數(shù)據(jù)采集器之間要通過GPS進(jìn)行同步，以便讓采集器分辨其采集的電位是Von還是Voff。需要注意的是，如果被檢測(cè)管段受多個(gè)陰保系統(tǒng)的保護(hù)，則這些保護(hù)電流要同步地切斷和接通才行。CIPS的測(cè)試方法如圖3-3所示，數(shù)據(jù)采集器一端與參比電極相連，另一端通過里程記錄器的電纜(銅線)與管道測(cè)試樁相連。測(cè)量時(shí)操作人員沿管道行走，在管道正上方移動(dòng)參比電極，每隔0.9m~1.8m測(cè)量一次管地電位，根據(jù)on/off電位的變化曲線來評(píng)價(jià)管道的陰極保護(hù)情況和防腐層的狀況。典型的檢測(cè)曲線如圖3-3所示。圖3-3CIPS檢測(cè)原理圖圖3-4典型的CIPS檢測(cè)曲線圖由圖3-4可以看出，管地電位曲線在缺陷處發(fā)生突變。當(dāng)防腐層有較嚴(yán)重的缺陷時(shí)，缺陷處防腐層的電阻率會(huì)很低，接近或小于土壤的電阻率，這時(shí)陰極保護(hù)電流會(huì)在缺陷處增大。但保護(hù)電流的增加值遠(yuǎn)小于界面過渡電阻的減少值，而，總體作用的效果使降減少，而實(shí)際上等于，在CIPS的on/off檢測(cè)中表現(xiàn)為：on電位曲線和off電位曲線均正向偏移并相互接近。CIPS的檢測(cè)效率還是比較高的，通常由測(cè)量者背負(fù)里程記錄器和數(shù)據(jù)采集器，手持兩只裝有參比電極的測(cè)試探桿在管道正上方行走。兩只測(cè)試探桿是連通的，交替向前，以保證參比電極始終與地面接觸，人以正常偏慢的速度向前行走即可。此方法在檢測(cè)環(huán)境比較好時(shí)，速度能達(dá)到8～15公里/天。3.3.2CIPS技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)CIPS在有陰極保護(hù)的管道上實(shí)施檢測(cè)有如下優(yōu)點(diǎn)：(1)可以很詳細(xì)地了解陰極保護(hù)電位從CP(陰極保護(hù))站出站到末端的連續(xù)變化情況。評(píng)價(jià)陰極保護(hù)效果完全是用Voff值來判斷的。一般情況下，如果Voff低于最低保護(hù)下限-850mV為欠保護(hù)，高于-1250mV為過保護(hù)。(2)分析檢測(cè)結(jié)果曲線圖能夠發(fā)現(xiàn)管道防腐層存在的嚴(yán)重缺陷，可以確定防腐層缺陷點(diǎn)處保護(hù)電位是否處在有效保護(hù)線以上，從而判定該處管道是否發(fā)生腐蝕。缺陷越嚴(yán)重，管地電位值特別是Voff就下降的越多。(3)由于消除了土壤IR降的影響，評(píng)價(jià)陰極保護(hù)系統(tǒng)保護(hù)電位的方法更科學(xué)、更準(zhǔn)確，測(cè)量結(jié)果更接近實(shí)際保護(hù)情況。3.4直流電壓梯度技術(shù)直流電壓梯度(DirectCurrentVoltageGradient)技術(shù)簡(jiǎn)稱DCVG，是采用直流脈沖技術(shù)與陰極保護(hù)技術(shù)相結(jié)合的埋地管道防腐層缺陷檢測(cè)技術(shù)。該技術(shù)是目前世界上比較先進(jìn)的埋地管道防腐層缺陷測(cè)試技術(shù)。實(shí)踐證明，DCVG技術(shù)在所有埋地管道防腐層缺陷檢測(cè)檢測(cè)技術(shù)中最為簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確、可靠，是最好的埋地管道涂層缺陷定位方法。3.4.1DCVG工作原理在施加了陰極保護(hù)的埋地管線上，電流經(jīng)過土壤介質(zhì)流入管道防腐層破損而裸漏的鋼管處時(shí)，會(huì)在管道防腐層破損處的地面上形成一個(gè)電位梯度場(chǎng)。根據(jù)土壤電阻率的不同，電壓場(chǎng)的范圍將在12.2～45.8m范圍變化。對(duì)于較大的涂層缺陷，電流流動(dòng)會(huì)產(chǎn)生200～500mV的電壓梯度，缺陷較小時(shí)，也會(huì)有50～200mV。電壓梯度主要在離電場(chǎng)中心較近的區(qū)域(0.9～1.8m)。通常，隨著防腐層破損面積越大和越接近破損點(diǎn)，電壓梯度會(huì)變的越大、越集中。為了去除其他電源的干擾，DCVG檢測(cè)技術(shù)采用了不對(duì)稱的直流間斷電壓信號(hào)加在管道上。其間斷周期為1s，由一個(gè)安裝在陰極保護(hù)電源陰極輸出端的電流中斷器來控制，其中“斷”陰極保護(hù)的時(shí)間為2/3s、“通”陰極保護(hù)的時(shí)間為1/3s。DCVG檢測(cè)技術(shù)通過在管道地面上方的兩個(gè)接地探極(Cu/CuSO4電極)和與探極連接的中心零位的高靈敏度毫伏表來檢測(cè)因管道防腐層破損而產(chǎn)生的電壓梯度，從而判斷管道破損點(diǎn)的位置和大小。在進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，兩根探極相距2米左右沿管線進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)接近防腐層破損時(shí)毫伏表的指針會(huì)指向靠近破損點(diǎn)的探極，走過缺陷點(diǎn)時(shí)指針會(huì)指向檢測(cè)后方的探極，當(dāng)破損點(diǎn)在兩探極中間時(shí)，毫伏表指針指示為中心零位。將兩探極間的距離逐步減少到300mm，可進(jìn)一步精確地確定埋地金屬管道缺陷位置。3.4.2防腐層缺陷面積的計(jì)算在外加陰極保護(hù)的管線上的電位差或電壓降包括管道到土壤的電壓降VI和管線邊的土壤到遠(yuǎn)大地點(diǎn)的電壓降VS，因此在管線上外加電壓后，它們之間的關(guān)系可由下式表示：(2-6)其中：——管道到遠(yuǎn)大地點(diǎn)的電位差；——管道到土壤的電位差；——管道邊的土壤到遠(yuǎn)大地點(diǎn)的電位差。在埋地管道陰極中真正起到保護(hù)管保護(hù)電壓降中，是外加陰極保護(hù)管線作用的一部分電壓，是為克服土壤阻抗而損失的電壓，對(duì)保護(hù)管線并沒有作用。因此要獲得較好的陰極保護(hù)效果，應(yīng)該較大而較小，陰極保護(hù)的水平可以用的作用來衡量。然而在實(shí)際測(cè)量中很難對(duì)進(jìn)行測(cè)量，而較容易測(cè)量的值，既然與有反比的關(guān)系(增大將引起相對(duì)地減小)，也可以利用值評(píng)價(jià)陰極保護(hù)的作用，通常是利用占埋地管道外加陰極保護(hù)電壓的百分比進(jìn)行表示，可表示為：(2-7)是指埋地管道整個(gè)外加陰極保護(hù)電壓降越大，陰極保護(hù)的程度越低，也就是說埋地管道防腐層缺陷面積越大。因而，管道防腐層破損面積越大，的值越大。在所有埋地管道防腐層缺陷檢測(cè)技術(shù)中，DCVG測(cè)試技術(shù)可以估算埋地管道防腐層破損的大小及輕重程度，而其他的測(cè)試技術(shù)很少能給出這項(xiàng)測(cè)試指標(biāo)。3.5本章小節(jié)本章主要對(duì)埋地管道的陰極保護(hù)原理進(jìn)行了深入的研究和分析。著重分析了管道沿線外加電位的分布規(guī)律。闡述了CIPS技術(shù)的檢測(cè)原理，總結(jié)了CIPS技術(shù)相對(duì)于其他防腐層缺陷檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。闡述了DCVG技術(shù)的工作原理，給出了DCVG檢測(cè)時(shí)防腐層缺陷面積的計(jì)算方法。第4章防腐檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4.1設(shè)計(jì)目標(biāo)在當(dāng)今世界電腦普及的時(shí)刻，人們已經(jīng)習(xí)慣用電腦辦公，結(jié)果自然會(huì)產(chǎn)生大量的電子文件，這些文件有寶貴的歷史價(jià)值，但我們?nèi)绻麑⒏嗟臅r(shí)間花費(fèi)在尋找這些文件上，即費(fèi)時(shí)又費(fèi)力。本軟件根據(jù)此需求進(jìn)行開發(fā)的。讓企事業(yè)單位能夠有效的掌握，有效的共享文件資源，保護(hù)好文件，及促進(jìn)防腐檢測(cè)的信息化、規(guī)范化和集成化，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的智能化管理，以提高工作效率和經(jīng)濟(jì)效益。4.2系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)防腐檢測(cè)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖4-1所示，主要由維護(hù)子系統(tǒng)，數(shù)據(jù)錄入和修改，預(yù)測(cè)子系統(tǒng)，管網(wǎng)腐蝕狀況等部分組成。本設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)的錄入及查詢和預(yù)測(cè)子系統(tǒng)。維護(hù)子系統(tǒng)的功能是通過腐蝕情況檢測(cè)及時(shí)獲得管道腐蝕狀況并及時(shí)進(jìn)行開挖檢修，以免造成不必要的損失。數(shù)據(jù)錄入和修改的功能是將腐蝕檢測(cè)得到的數(shù)據(jù)正確的轉(zhuǎn)存入對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存于修正。預(yù)測(cè)子系統(tǒng)是通過數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)評(píng)價(jià)和非接觸測(cè)量。管道防腐檢測(cè)系統(tǒng)管網(wǎng)腐蝕狀況輔助系統(tǒng)預(yù)測(cè)子系統(tǒng)數(shù)據(jù)錄入及修改數(shù)據(jù)維護(hù)系統(tǒng)系統(tǒng)管道防腐檢測(cè)系統(tǒng)管網(wǎng)腐蝕狀況輔助系統(tǒng)預(yù)測(cè)子系統(tǒng)數(shù)據(jù)錄入及修改數(shù)據(jù)維護(hù)系統(tǒng)系統(tǒng)圖4-1防腐檢測(cè)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖4.3開發(fā)與運(yùn)行環(huán)境4.3.1開發(fā)環(huán)境1.MircosoftWindowsXPSP32.Delphi74.3.2運(yùn)行環(huán)境1.MircosoftWindows2000及其以上的版本2.Office2000應(yīng)用軟件4.3.3條件與限制防腐檢測(cè)系統(tǒng)軟件是應(yīng)用于中小企業(yè)的。在功能上還可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)安全防范、與因特網(wǎng)連接集成起來，成為網(wǎng)絡(luò)訪問的防腐檢測(cè)系統(tǒng)軟件。4.4系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)建4.4.1數(shù)據(jù)描述1.靜態(tài)數(shù)據(jù)由于輸油管道的地理位置不同，埋藏深度不同，因此不用的管道往往有自己的特性，因此防腐檢測(cè)時(shí)可能有額外要注意的地方。因此應(yīng)設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)據(jù)表來記錄管道的一些基本信息。如下表4-1存放測(cè)試管道的一些基礎(chǔ)信息信息。表4-1CIPS表字段字段名類型寬度1管段名稱文本502管段深度文本503管段描述文本255由于不同檢測(cè)方法應(yīng)放置不同的檢測(cè)數(shù)據(jù)，所以應(yīng)將CIPS方法及DCVG方法檢測(cè)得到的數(shù)據(jù)存入兩個(gè)不同的數(shù)據(jù)庫(kù)表中，以便方便調(diào)出進(jìn)行分析。表4-2存放通過CIPS方法得到的測(cè)試數(shù)據(jù)表4-2CIPSitem表字段字段名類型寬度1管段名稱文本502檢測(cè)時(shí)間日期/時(shí)間—3測(cè)點(diǎn)1文本2554測(cè)點(diǎn)2文本2555測(cè)點(diǎn)3文本2556測(cè)點(diǎn)4文本2557測(cè)點(diǎn)5文本2558測(cè)點(diǎn)6文本2559測(cè)點(diǎn)7文本25510測(cè)點(diǎn)8文本25511測(cè)點(diǎn)9文本255表4-3存放通過DCVG方法得到的測(cè)試數(shù)據(jù)表4-3DCVGitem表字段字段名類型寬度1管段名稱文本502檢測(cè)時(shí)間日期/時(shí)間—3測(cè)點(diǎn)1文本2554測(cè)點(diǎn)2文本2555測(cè)點(diǎn)3文本2556測(cè)點(diǎn)4文本2557測(cè)點(diǎn)5文本2558測(cè)點(diǎn)6文本2559測(cè)點(diǎn)7文本25510測(cè)點(diǎn)8文本25511測(cè)點(diǎn)9文本2554.4.2動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)：菜單選項(xiàng)，查找關(guān)鍵字，新建記錄項(xiàng)。輸出數(shù)據(jù)：由查詢關(guān)鍵字確定的數(shù)據(jù)庫(kù)記錄集合。內(nèi)部生成的數(shù)據(jù)：中間查詢結(jié)果。4.4.3防腐檢測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)需求防腐檢測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)需求包括如下幾點(diǎn)：1.數(shù)據(jù)錄入和處理的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性數(shù)據(jù)的輸入是否準(zhǔn)確是數(shù)據(jù)處理的前提，錯(cuò)誤的輸入會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)輸出的不正確和不可用，從而使系統(tǒng)的工作失去意義、導(dǎo)致開挖失誤。數(shù)據(jù)的輸入來源是源于采集設(shè)備生成的文件。2.數(shù)據(jù)的一致性與完整性由于系統(tǒng)的數(shù)據(jù)是共享的，在不同的客戶端中，數(shù)據(jù)庫(kù)文件是共享數(shù)據(jù)，所以如何保證這些數(shù)據(jù)的一致性，是系統(tǒng)必須解決的問題。要解決這一問題，要有一定的人員維護(hù)數(shù)據(jù)的一致性，在數(shù)據(jù)錄入處控制數(shù)據(jù)的去向，并且要求對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)完整性進(jìn)行嚴(yán)格的約束。對(duì)于輸入的數(shù)據(jù)，要為其定義完整性規(guī)則，如果不能符合完整性約束，系統(tǒng)應(yīng)該拒絕該數(shù)據(jù)。4.5防腐檢測(cè)軟件設(shè)計(jì)4.5.1數(shù)據(jù)模塊設(shè)計(jì)由于有多個(gè)框體需要進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)鏈接，如在每一個(gè)框體上添加數(shù)據(jù)庫(kù)鏈接模塊過于繁瑣，則應(yīng)優(yōu)先創(chuàng)建一個(gè)數(shù)據(jù)模塊來實(shí)現(xiàn)程序與數(shù)據(jù)庫(kù)的鏈接功能，并完成以下功能。實(shí)現(xiàn)程序與數(shù)據(jù)庫(kù)之間的鏈接。實(shí)現(xiàn)程序確定模擬數(shù)據(jù)(即TXT文檔)的位置，并能正確的訪問。數(shù)據(jù)文件讀取及數(shù)據(jù)庫(kù)連接的流程圖如下，數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)文件數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)文件改變目錄數(shù)據(jù)文件與變量鏈接改變目錄數(shù)據(jù)文件與變量鏈接獲取文件路徑打開文件獲取文件路徑打開文件設(shè)置鏈接字符串讀取一行文本設(shè)置鏈接字符串讀取一行文本程序程序程序程序圖4-2數(shù)據(jù)文件讀取及數(shù)據(jù)庫(kù)連接的流程圖設(shè)計(jì)步驟：放置一個(gè)ADOConnection(ADODB)，設(shè)置其NAME屬性為ADOConn，在數(shù)據(jù)模塊OnCreate事件編寫以下代碼，實(shí)現(xiàn)與設(shè)置好的database.mdb數(shù)據(jù)庫(kù)的鏈接，并完成對(duì)模擬數(shù)據(jù)文件CIPS.txt(或DCVG.txt)的讀取功能。圖4-3數(shù)據(jù)模塊窗口(代碼見附錄)4.5.2登錄框體設(shè)計(jì)考慮到管理員的日常管理工作的安全性，需要一個(gè)用戶登錄窗口。使用賬號(hào)密碼登錄的形式，則是一個(gè)比較好的選擇。該窗體實(shí)現(xiàn)的功能是實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的用戶登錄，登錄的同時(shí)提示登錄用戶名是否為輸入的用戶名。若登錄成功提示歡迎進(jìn)入信息，若登錄失敗則提示信息不正確。主要應(yīng)用的函數(shù)是MessageDlgPos函數(shù)和MessageDlg函數(shù)。登錄框體的流程圖如下開始開始用戶名密碼輸入用戶名密碼輸入清空用戶名、密碼設(shè)置用戶名為焦點(diǎn)清空用戶名、密碼設(shè)置用戶名為焦點(diǎn)用戶名密碼確認(rèn)用戶名密碼確認(rèn)不正確不正確用戶名密碼判斷正確正確顯示歡迎框體顯示歡迎框體進(jìn)入主界面進(jìn)入主界面圖4-4登錄框體的流程圖設(shè)計(jì)步驟：將2個(gè)Label，Edit，Button控件放置在合適位置并修改相應(yīng)的caption或text及PasswordChar屬性，編寫以下Button1按鈕的OnClick事件過程代碼，實(shí)現(xiàn)判斷用戶名密碼功能。(代碼見附錄)圖4-5系統(tǒng)登錄窗口4.5.3系統(tǒng)主界面設(shè)計(jì)當(dāng)輸入正確用戶名和密碼之后，點(diǎn)擊確定及之后跳出的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)話框按鈕，即可進(jìn)入系統(tǒng)主界面。4.5.4防腐檢測(cè)方法選擇當(dāng)系統(tǒng)正常啟動(dòng)之后，直接開啟“防腐檢測(cè)系統(tǒng)”框體的運(yùn)行界面。此框體實(shí)現(xiàn)的是用戶自主選擇上一章中詳細(xì)闡述的檢測(cè)方法，不同的方法對(duì)應(yīng)不同的框體，不同的數(shù)據(jù)庫(kù)表。編輯框控件獲取當(dāng)前數(shù)據(jù)庫(kù)的位置并且顯示出來。圖4-6系統(tǒng)主窗體4.5.5CIPS方法檢測(cè)窗體設(shè)計(jì)CIPS方法的程序框體如圖所示，它所實(shí)現(xiàn)的功能是顯示探測(cè)器得到的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)導(dǎo)入到數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)應(yīng)表格中并刪除可能記錄失誤的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的整理。初步分析數(shù)據(jù)，從而得到非接觸類檢測(cè)結(jié)果。本框體實(shí)現(xiàn)CIPS檢測(cè)方法的數(shù)據(jù)分析，將得到的數(shù)據(jù)從模擬數(shù)據(jù)文件顯示到程序中，再轉(zhuǎn)存入數(shù)據(jù)庫(kù)從，以便以后進(jìn)行查詢或數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)處理流程圖如下：圖4-7數(shù)據(jù)處理流程圖根據(jù)CIPS檢測(cè)方法的原理：將一個(gè)參比電極放置于地面與電壓表相連，表的另一端與管道測(cè)試樁相連，讀取管地電位。在外加電流保護(hù)的管道中，通過測(cè)得的管地電位分布，即可得出管道的保護(hù)程度。為了消除土壤IR降的影響，獲取外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)下真實(shí)的管地電位。在中斷器斷開期間采集的電位稱Voff。陰極保護(hù)系統(tǒng)效果的方法完全是用Voff來判斷(即≤-850mV有效，≤-1250mV時(shí)過保護(hù))。CIPS的檢測(cè)流程：當(dāng)防腐層有較嚴(yán)重的缺陷時(shí)，缺陷處防腐層的電阻率會(huì)很低，接近或小于土壤的電阻率，這時(shí)陰極保護(hù)電流會(huì)在缺陷處增大，管地電位曲線在缺陷處發(fā)生突變。因此將得到的測(cè)點(diǎn)的電位數(shù)據(jù)與-850mV做差，如果差值越大，則腐蝕越嚴(yán)重。具體流程圖如下。圖4-8CIPS檢測(cè)流程圖CIPS檢測(cè)框體模擬數(shù)據(jù)處理如下圖所示：圖4-9CIPS檢測(cè)方法框體模擬數(shù)據(jù)的處理流程：首先先從數(shù)據(jù)文件中提取出模擬的數(shù)據(jù)，它是由一條字符串組成的。運(yùn)用copy函數(shù)一段一段的截取中間的字符，然后轉(zhuǎn)存入數(shù)據(jù)庫(kù)中，同時(shí)刷新檢測(cè)數(shù)據(jù)框體顯示。將數(shù)據(jù)庫(kù)中的最新的數(shù)據(jù)顯示在dbedt控件中，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存入數(shù)組a中。創(chuàng)建函數(shù)在CHART1中建立一個(gè)series1，并設(shè)置其值為數(shù)組a。建立循環(huán)語句，逐一將a[i]與-850mV相比較，若差值較大則說明腐蝕情況相對(duì)嚴(yán)重，上圖中各個(gè)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)變化不是很大，因此該管段的腐蝕情況輕微，無需進(jìn)行開挖檢測(cè)及維護(hù)。4.6.6DCVG方法檢測(cè)窗體DCVG方法的程序框體如圖所示，它所實(shí)現(xiàn)的功能是顯示探測(cè)器得到的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)導(dǎo)入到數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)應(yīng)表格中并刪除可能記錄失誤的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的整理。初步分析數(shù)據(jù)，從而得到非接觸類結(jié)果。本框體實(shí)現(xiàn)CIPS檢測(cè)方法的數(shù)據(jù)分析，將得到的數(shù)據(jù)從模擬數(shù)據(jù)文件顯示到程序中，再轉(zhuǎn)存入數(shù)據(jù)庫(kù)從，以便以后進(jìn)行查詢或數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)處理流程圖如下：圖4-10數(shù)據(jù)處理流程圖施加了陰極保護(hù)的埋地管道，當(dāng)防腐層破損時(shí)，陰極保護(hù)電流將從破損處土壤介質(zhì)流人管道防腐層破損而裸露的鋼管處。電流流過破損點(diǎn)的周圍土壤，會(huì)在土壤電阻上產(chǎn)生電壓降，在破損點(diǎn)周圍形成一個(gè)電壓梯度場(chǎng)。電壓梯度場(chǎng)分布在破損點(diǎn)所在的地面上形成以破損點(diǎn)位置為中心的等壓線。在接近破損點(diǎn)的部位，由于電流密度增大，因而電位梯度也越大。DCVG檢測(cè)時(shí)主要通過檢測(cè)地面的電壓梯度從而判斷管道防腐層缺陷。根據(jù)DCVG檢測(cè)原理，一般電壓梯度小于50mV，則管道防腐層無破損等缺陷，當(dāng)管道的電壓梯度大于50mV，則管道外防腐涂層可能存在缺陷。為方便判斷，對(duì)DCVG數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換并定義了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電壓Vl標(biāo)準(zhǔn)，其定義為：Vl標(biāo)準(zhǔn)=50mV—V實(shí)測(cè)的絕對(duì)值。當(dāng)Vl標(biāo)準(zhǔn)≥0時(shí)，則防腐層基本無缺陷；當(dāng)Vl標(biāo)準(zhǔn)<0，則防腐層很可能存在缺陷。具體檢測(cè)流程圖如下圖4-11DCVG檢測(cè)方法流程圖DCVG檢測(cè)框體模擬數(shù)據(jù)處理如下圖所示：圖4-12DCVG檢測(cè)方法框體模擬數(shù)據(jù)的處理流程：首先先從數(shù)據(jù)文件中提取出模擬的數(shù)據(jù)，它是由一條字符串組成的。運(yùn)用copy函數(shù)一段一段的截取中間的字符，然后轉(zhuǎn)存入數(shù)據(jù)庫(kù)中，同時(shí)刷新檢測(cè)數(shù)據(jù)框體顯示。將數(shù)據(jù)庫(kù)中的最新的數(shù)據(jù)顯示在dbedt控件中，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存入數(shù)組a中。創(chuàng)建函數(shù)在CHART1中建立一個(gè)series1，并設(shè)置其值為數(shù)組a。建立循環(huán)語句，逐一將標(biāo)準(zhǔn)電壓V1標(biāo)準(zhǔn)與0mV相比較，若差值較大則說明腐蝕情況相對(duì)嚴(yán)重，上圖中測(cè)點(diǎn)3、4、5、6、7的數(shù)值較大，其標(biāo)準(zhǔn)電壓都小于0mV，因此該管段的腐蝕情況輕微，無需進(jìn)行開挖檢測(cè)及維護(hù)。4.6測(cè)試結(jié)果通過以上的模擬數(shù)據(jù)測(cè)試，最后結(jié)果證明此防腐檢測(cè)系統(tǒng)可用，可以完成設(shè)計(jì)目的的每一項(xiàng)要求，但是仍然要注意出現(xiàn)的每一個(gè)問題。4.7系統(tǒng)局限性本文設(shè)計(jì)的埋地管道防腐層缺陷快速檢測(cè)系統(tǒng)是基于CIPS和DCVG檢測(cè)技術(shù)研制而成的。CIPS和DCVG檢測(cè)技術(shù)是近年發(fā)展起來的防腐層缺陷檢測(cè)技術(shù)，它不僅可以準(zhǔn)確地檢測(cè)出施加陰極保護(hù)的管道腐蝕情況，而且可以對(duì)腐蝕程度及腐蝕破損點(diǎn)進(jìn)行精確的定量、定性判斷。CIPS技術(shù)可真實(shí)地記錄管道沿線的管地電位，可對(duì)管道防腐層和陰極保護(hù)效果進(jìn)行總體評(píng)價(jià)。DCVG技術(shù)則能夠?qū)Υ嬖谌毕莸墓芏芜M(jìn)行精確定位，缺陷嚴(yán)重程度用%IR值來評(píng)價(jià)分級(jí)，為管道維護(hù)和大修提供更為準(zhǔn)確、可靠的科學(xué)依據(jù)。雖然CIPS和DCVG檢測(cè)技術(shù)有著其他檢測(cè)技術(shù)無可比擬的優(yōu)勢(shì)，但也因其自身特點(diǎn)而不可避免地具有一些局限性。首先，在檢測(cè)過程中無法保證參比電極始終位于管道正上方。由于地表電位分布的變化，當(dāng)參比電極偏離管道時(shí)將無法得到準(zhǔn)確的管地電位，當(dāng)管道直徑較大時(shí)，這種誤差的影響更大。目前普遍采用的方法是，在現(xiàn)場(chǎng)兩邊的測(cè)試樁之間使用測(cè)試線，這種測(cè)試線總是與理想的線路發(fā)生偏移，現(xiàn)場(chǎng)越大，其偏移也越大，與理想位置相隔5~24m的距離都是可能的。經(jīng)實(shí)踐證明：參比電極最理想的位置是直接地放在管道上方。其次，在檢測(cè)過程中需要拖帶電纜，這使得防腐層缺陷檢測(cè)受到管地沿線周圍環(huán)境條件的影響較大。測(cè)試時(shí)工作人員需要背負(fù)里程記錄器沿管道行走，為了減輕里程記錄器的重量和保證電纜長(zhǎng)度能夠滿足檢測(cè)時(shí)所能走過的距離，電纜一般選用芯徑比較細(xì)的漆包線，其直徑只有幾個(gè)毫米。在一些環(huán)境條件惡劣、穿越城鎮(zhèn)居民居住區(qū)、人口密度大及交通要道地段，測(cè)試作業(yè)難度比較大。第三，每次檢測(cè)前都需要將中斷器串接到陰保電源上以保證同步間隔地切斷陰保電流，如果測(cè)試的管段同時(shí)受到多個(gè)陰極保護(hù)站共同保護(hù)，則需要多臺(tái)中斷器對(duì)這些陰極保護(hù)設(shè)備同時(shí)通斷。這就使得檢測(cè)前的準(zhǔn)備工作量非常大，給實(shí)際檢測(cè)帶來諸多不便。第四，CIPS和DCVG檢測(cè)技術(shù)屬于高新技術(shù)測(cè)量方法，測(cè)量程序較為復(fù)雜，對(duì)檢測(cè)人員的素質(zhì)要求較高。要取得有效的檢測(cè)數(shù)據(jù)，檢測(cè)人員必須經(jīng)過專門的技術(shù)技能培訓(xùn)。結(jié)論本文對(duì)埋地管道防腐層缺陷地面檢測(cè)技術(shù)及儀器設(shè)計(jì)各方面進(jìn)行了深入的分析和研究，并將本文設(shè)計(jì)的基于CIPS和DCVG檢測(cè)技術(shù)的檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了模擬數(shù)據(jù)試驗(yàn)，取得比較滿意的效果。闡述了我國(guó)現(xiàn)階段埋地管道防腐系統(tǒng)狀況及存在問題，研究、分析對(duì)比了現(xiàn)有的各種埋地管道防腐層缺陷地面檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)了解管道陰極保護(hù)狀況，對(duì)埋地管道的陰極保護(hù)原理進(jìn)行了深入的研究和分析，著重分析了管道沿線外加電位的分布規(guī)律。重點(diǎn)闡述了評(píng)價(jià)陰極保護(hù)系統(tǒng)有效性和防腐層技術(shù)狀況的標(biāo)準(zhǔn)方法之一CIPS技術(shù)的檢測(cè)原理，總結(jié)了CIPS技術(shù)相對(duì)于其他防腐層缺陷檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，分析了CIPS技術(shù)的幾個(gè)問題。闡明了DCVG技術(shù)的工作原理，并提出了DCVG檢測(cè)時(shí)防腐層缺陷面積的計(jì)算方法。隨著管道系統(tǒng)的迅速發(fā)展，管網(wǎng)的規(guī)模不斷擴(kuò)大、日趨復(fù)雜。由此，腐蝕監(jiān)測(cè)及防護(hù)工作也越來越復(fù)雜，由于很多啟發(fā)式因素存在且起著非常重要的作用，因此，將防腐軟件引入是解決這一問題的合適途徑。Delphi7設(shè)計(jì)的軟件框體界面友好并提供了靈活的數(shù)據(jù)處理環(huán)境，操作人員能夠方便地進(jìn)行防腐層評(píng)價(jià)。防腐檢測(cè)系統(tǒng)可基于Windows98/2000平臺(tái)上，具有較強(qiáng)的兼容性與可擴(kuò)展性。參考文獻(xiàn)[1]韓文禮,林竹,申強(qiáng).管道技術(shù)的現(xiàn)狀于展望[J].石油工程建設(shè),2003.[2]徐雯.埋地天然氣管道的腐蝕與保護(hù)[J].城市公共事業(yè),2002.[3]胡士新,董旭.我國(guó)管道防腐層技術(shù)現(xiàn)狀[J].