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長(zhǎng)輸油氣管道Spectrum XLI管道綜合外檢測(cè)技術(shù)與應(yīng)用

2017-10-18 13:56:52 作者：梁會(huì)軍來源：中石化長(zhǎng)輸油氣管道檢測(cè)有限公司分享至：

摘要：本文介紹Spectrum XLI管道綜合外檢測(cè)技術(shù)原理，并通過在實(shí)際中的應(yīng)用和驗(yàn)證，說明該技術(shù)與其他傳統(tǒng)外檢測(cè)技術(shù)相比，具有其明顯的優(yōu)越性和實(shí)用性。

關(guān)鍵詞：綜合檢測(cè)技術(shù) 優(yōu)越性實(shí)用性

Abstract：This paper introduces the Spectrum XLI pipeline comprehensive external detection technology principle, through the application and verification in the actual, show that comparing with the other traditional external detection technology, this comprehensive pipeline external detection technology has the obvious superiority and practicability.

Keyword：comprehensive detection technology superiority practicability

一、國(guó)內(nèi)外防腐蝕檢測(cè)現(xiàn)狀

目前，對(duì)長(zhǎng)輸管道埋地鋼質(zhì)管道外腐蝕防護(hù)系統(tǒng)的檢測(cè)主要以地面非開挖檢測(cè)為主，常見的檢測(cè)方法主要有：Pearson檢測(cè)法、直流電位梯度法（DCVG）、交流電位梯度法（ACVG）、多頻管中電流法（ACCA）、密間隔極化電位法（CIPS）以及CIPS／DCVG聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)等，相應(yīng)的檢測(cè)設(shè)備主要有2818、5028、PCM+、DM等。這些檢測(cè)技術(shù)各有特色，但是由于單一的檢測(cè)方法獲得的防腐層缺陷數(shù)據(jù)不夠全面和準(zhǔn)確，不能對(duì)防腐層的缺陷進(jìn)行定量分析，更不能對(duì)防腐層缺陷處的管體是否存在腐蝕行為作出準(zhǔn)確的判斷，儀器在操作和使用的過程中依賴檢測(cè)人員的經(jīng)驗(yàn)和技能，容易造成檢測(cè)數(shù)據(jù)的偏差，從而導(dǎo)致檢測(cè)數(shù)據(jù)的不確定性。因此，很多檢測(cè)公司一般采用多種檢測(cè)方法開展檢測(cè)，希望通過獲取更多的數(shù)據(jù)，再由經(jīng)驗(yàn)豐富的檢測(cè)人員依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)主觀分析和評(píng)價(jià)。

二、Spectrum XLI 管道綜合外檢測(cè)技術(shù)原理

加拿大PureHM公司在傳統(tǒng)技術(shù)的基礎(chǔ)上研發(fā)了Spectrum XLI管道綜合外檢測(cè)系統(tǒng)，后經(jīng)與中石化長(zhǎng)輸油氣管道檢測(cè)公司合作，對(duì)檢測(cè)儀器進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用、調(diào)試、改善和提升，開始應(yīng)用在國(guó)內(nèi)長(zhǎng)輸油氣管道檢測(cè)中。Spectrum XLI 是一款集所有間接檢測(cè)技術(shù)為一體的設(shè)備，包括GPS管道中心線定位、管道埋深、GIS數(shù)據(jù)采集、AC電流衰減、AC和DC電壓梯度、陰極保護(hù)密集電位等。該技術(shù)整合了管道走向繪圖（GPS中心線）和外腐蝕直接評(píng)估（ECDA）、間接檢測(cè)技術(shù)（IIT），由GPS定位系統(tǒng)（有慣導(dǎo)數(shù)字路由模型和激光測(cè)距兩種），數(shù)字相機(jī)+ GIS 路權(quán)庫指標(biāo)系統(tǒng)、定位儀、四個(gè)獨(dú)立電壓通道（DC/ CP PSP、過濾的50/60Hz AC 電磁感應(yīng)、DCVG、 ACVG以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成，如圖1。在數(shù)據(jù)的收集和評(píng)價(jià)方面，Spectrum XLI管道綜合外檢測(cè)技術(shù)通過GPS和慣性繪圖裝置不間斷地記錄管道檢測(cè)數(shù)據(jù)，而且記錄文件一旦生成，加密的原始文件不會(huì)被覆蓋，電腦軟件會(huì)客觀評(píng)估檢測(cè)數(shù)據(jù)，具有良好的真實(shí)性和可追溯性。

圖1 Spectrum XLI組成結(jié)構(gòu)圖

現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集軟件“Field Mouse”，將在windows操作系統(tǒng)的PDA上運(yùn)行，能夠?qū)崟r(shí)顯示檢測(cè)數(shù)據(jù)。如圖2和圖3

圖2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)通過采集軟件屏幕上顯示（環(huán)境和定位）

圖3 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)通過采集軟件屏幕上顯示（某一點(diǎn)各檢測(cè)項(xiàng)目數(shù)據(jù)）

如果外管道檢測(cè)環(huán)境比較復(fù)雜，在無法檢測(cè)到的區(qū)域，也能在評(píng)價(jià)軟件系統(tǒng)里體現(xiàn)，如圖4。

圖4現(xiàn)場(chǎng)無法檢測(cè)到的區(qū)域顯示

三、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果及評(píng)價(jià)

利用Spectrum XLI 管道綜合外檢測(cè)技術(shù)在寧波管網(wǎng)某Φ711管道進(jìn)行7公里檢測(cè)，該管線與其他5條管線同溝敷設(shè)，如圖5所示。

圖5 管線分布情況及檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)（檢測(cè)方向從嵐山站-鎮(zhèn)海煉化）

原測(cè)試樁埋設(shè)按嵐山站至鎮(zhèn)海煉化油流方向從右至左依次為：Φ711嵐山-國(guó)儲(chǔ)線、Φ711大榭島來油線、Φ711鎮(zhèn)海聯(lián)絡(luò)線、Φ762來冊(cè)子島來油、Φ762來冊(cè)子島來油、Φ711去白沙灣。相鄰管道間最近距離在75cm左右，共用一臺(tái)恒電位儀；所檢管道采用環(huán)氧粉末、強(qiáng)制電流和犧牲陽極兩種陰極保護(hù)方式聯(lián)合防腐，沿線設(shè)置均壓線，由于竣工資料缺失，均壓線具體位置和數(shù)量不清楚，管道途經(jīng)區(qū)域的地表地物較為復(fù)雜，主要為入廠公路、沼澤地、蘆葦?shù)亍⒕G化帶、荒地、灌木叢、小樹林、公路和河流等。

本次檢測(cè)首先在恒電位儀安裝一通斷電流器，設(shè)置通斷周期為5s（通4s，斷1s），這個(gè)以保證所測(cè)量目標(biāo)管道的斷電位值的真實(shí)性，并且干擾測(cè)試從上游到下游對(duì)所有并行管道的每個(gè)測(cè)試點(diǎn)（或露管體）進(jìn)行電位通斷采集；然后在目標(biāo)管道架設(shè)電流發(fā)射機(jī)，設(shè)置輸出頻率為1KHz，輸出電流在1000～2500mA范圍內(nèi)，避免管線附近其他頻率的交流電流干擾，使接收機(jī)接收的信號(hào)更加平穩(wěn)。按照Spectrum XLI技術(shù)設(shè)計(jì)要求，ACVG所需電流應(yīng)在100MA或以上為準(zhǔn)則，預(yù)訂檢測(cè)段及開始端與結(jié)尾端，統(tǒng)計(jì)所有障礙區(qū)域（如河流，高速，鋼筋建筑，茂密植被覆蓋區(qū)），在干擾嚴(yán)重或電流衰減大的管段，使用無源檢測(cè)方法確定管線的具體位置后增加測(cè)試樁，本次全線共新增兩個(gè)測(cè)試樁，確保全線信號(hào)平穩(wěn)。經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)Φ711大榭島來油線、Φ711鎮(zhèn)海聯(lián)絡(luò)1#測(cè)試樁標(biāo)注互串，管道敷設(shè)按嵐山站至鎮(zhèn)海煉化油流方向從右至左依次應(yīng)為：Φ711嵐山-國(guó)儲(chǔ)線、Φ711鎮(zhèn)海煉化線、Φ711大榭島來油線、Φ762來冊(cè)子島來油線、Φ762去白沙灣站線、Φ711去白沙灣站線；1#測(cè)試樁+517.67m處的測(cè)試樁已壞，檢測(cè)時(shí)輸油處新栽測(cè)試樁。嵐山輸油站出站800m處犧牲陽極樁連接線接到國(guó)儲(chǔ)管線上，檢測(cè)過程中輸油處進(jìn)行整改。

檢測(cè)結(jié)果共發(fā)現(xiàn)防腐層異常點(diǎn)298處，其中經(jīng)過綜合數(shù)據(jù)分析評(píng)價(jià)，選擇7處綜合評(píng)價(jià)為“嚴(yán)重”和“較嚴(yán)重”的異常點(diǎn)進(jìn)行開挖驗(yàn)證，檢測(cè)數(shù)據(jù)如下表。

5#坑由于管道埋深比較深，加上地方協(xié)調(diào)開挖難度大，待管道管理單位完成與地方相關(guān)部門協(xié)調(diào)工作，具備條件后進(jìn)行開挖檢測(cè)，本次選擇6處異常點(diǎn)位置進(jìn)行開挖驗(yàn)證：

（1）1#探坑開挖驗(yàn)證情況：1#探坑斷電電位-1.061V，陰極保護(hù)電位滿足標(biāo)準(zhǔn)要求【1】，電流信號(hào)衰減值為54dB，從數(shù)據(jù)初步判斷該異常點(diǎn)位置防腐層破損較嚴(yán)重，但無腐蝕在發(fā)生。經(jīng)開挖發(fā)現(xiàn)順油流方向2點(diǎn)鐘-4點(diǎn)鐘位置發(fā)現(xiàn)大面積破損，破損面積大約1100×50mm；在9點(diǎn)中位置有3處防腐層破損，面積分別為80×60mm、60×25mm、30×25；該位置管體未發(fā)生腐蝕。現(xiàn)場(chǎng)開挖情況如圖6和圖7。

圖6 1#探坑防腐層情況圖7 1#探坑管體情況

（2）2#探坑開挖驗(yàn)證情況：2#探坑斷電電位-1.056V，陰極保護(hù)電位滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，電流信號(hào)衰減值為48dB，DCVG數(shù)值IR%為39.39%，從數(shù)據(jù)初步判斷該異常點(diǎn)位置防腐層破損較嚴(yán)重，且破損點(diǎn)位置有腐蝕在發(fā)生。經(jīng)開挖發(fā)現(xiàn)該異常點(diǎn)位置防腐層出現(xiàn)大面積氣泡，順油流方向3點(diǎn)鐘位置兩處補(bǔ)傷，面積分別為700×300 mm、200×200mm；0點(diǎn)鐘-3點(diǎn)鐘位置有3處防腐層破損，面積均約為150×100mm；在1點(diǎn)鐘位置有1處防腐層破損，面積為100×10m。管體0點(diǎn)鐘位置發(fā)現(xiàn)1處銹蝕坑，面積為30×20 mm，腐蝕坑最深深度為2.5mm。現(xiàn)場(chǎng)開挖情況如圖8和圖9。

圖8 2#探坑防腐層情況圖9 2#探坑管體情況

（3）3#探坑開挖驗(yàn)證情況：3#探坑斷電電位-0.888V，陰極保護(hù)電位滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，電流信號(hào)衰減值為64dB，DCVG數(shù)值IR%為62.11%，從數(shù)據(jù)初步判斷該異常點(diǎn)位置防腐層破損嚴(yán)重，且破損點(diǎn)位置有可能有腐蝕在發(fā)生。經(jīng)開挖發(fā)現(xiàn)在管道順油流方向0點(diǎn)鐘位置發(fā)現(xiàn)一處法蘭和一處卸油壓力閥，均未做防腐；在3點(diǎn)鐘位置防腐層破損，面積80×40mm；法蘭螺絲多處銹蝕，管體輕微腐蝕。現(xiàn)場(chǎng)開挖情況如圖10和圖11。

圖10 3#探坑情況1 圖11 3#探坑情況2

（4）4#坑開挖驗(yàn)證情況：4#探坑斷電電位-0.906V，陰極保護(hù)電位滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，電流信號(hào)衰減值為62dB，DCVG數(shù)值IR%為0；從數(shù)據(jù)初步判斷該異常點(diǎn)位置防腐層破損嚴(yán)重，但破損點(diǎn)位置無腐蝕發(fā)生。經(jīng)開挖檢測(cè)發(fā)現(xiàn)順油流方向0點(diǎn)鐘位置有一處法蘭，法蘭1點(diǎn)鐘-4點(diǎn)鐘范圍有4處防腐層破損點(diǎn)，面積分別為10×10mm、15×10mm、15×10mm、20×10mm；3點(diǎn)鐘位置有一處補(bǔ)板焊縫，面積1200×15cm，焊縫咬邊；法蘭螺絲多處銹蝕，管體無腐蝕現(xiàn)象。現(xiàn)場(chǎng)開挖情況如圖12和圖13。

圖12 4#探坑情況1 圖13 4#探坑情況2

（5）6#探坑情況：6#探坑斷電電位-0.839V，陰極保護(hù)電位未滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，電流信號(hào)衰減值為60dB，DCVG數(shù)值IR%為23.44%；從數(shù)據(jù)初步判斷該異常點(diǎn)位置防腐層破損嚴(yán)重，陰極保護(hù)電位不達(dá)標(biāo)，該破損點(diǎn)位置有可能發(fā)生腐蝕。順油流方向1點(diǎn)鐘位置防腐層機(jī)械劃傷，面積800×200mm，管體受機(jī)械劃傷，面積800×200mm，劃傷最大深度0.5mm，劃傷處有銹斑。現(xiàn)場(chǎng)開挖情況如圖14和圖15。

圖14 6#探坑防腐層情況圖15 6#探坑管體情況

（6）7#坑情況：7#探坑斷電電位-0.843V，陰極保護(hù)電位未滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，電流信號(hào)衰減值為51dB，DCVG數(shù)值IR%為0；從數(shù)據(jù)初步判斷該異常點(diǎn)位置防腐層破損較嚴(yán)重，雖然IR%為0，但由于該處陰極保護(hù)電位未達(dá)標(biāo)，懷疑破損點(diǎn)位置有可能發(fā)生腐蝕。經(jīng)開挖檢測(cè)，順油流方向9點(diǎn)鐘位置多處防腐層連續(xù)破損；0點(diǎn)鐘位置有一處防腐層鼓泡，面積10×10mm；11點(diǎn)鐘位置有一處防腐層破損，面積60×35mm；9點(diǎn)-12點(diǎn)鐘位置管體出現(xiàn)大面積銹蝕，面積40×20mm，腐蝕坑最大深度0.2mm。現(xiàn)場(chǎng)開挖情況如圖16和圖17。