埋地燃气钢管

埋地燃气钢管腐蚀评估与泄漏定位技术摘要：文章简述了埋地燃气钢管腐蚀检测的必要性，在地表检测埋地钢管的方法、检测项目、及综合评估等内容。关键词：埋地钢管腐蚀泄漏检测评估腐蚀给国民经济造成巨大损失为世界各国所公认，输送燃气的埋地钢管一旦腐蚀穿孔，引起泄漏，甚至发生爆炸，造成人身伤亡，其损失更是巨大。如何控制腐蚀，定位管体腐蚀点，为管道安全运营预警、消隐，这是燃气管道管理部门、安全部门、环保部门一直关心的问题之一。利用超声、漏磁、涡流、摄像、扫描等技术，借助输运介质的前后压差，带动检测器前行的管道内检测技术，需要停产一段时间，将管道割开，放进内检测器，并需改造不能适应内检测器前行的弯头、三通、变径、阀门开启度等原因，以及内检测设备价格的昂贵和检测管径的限制，使得这一技术在国内的管道检测中难以在燃气管道中普遍推广。利用超声导波技术检测站内管道、架空管道、短距离穿越套管的腐蚀，显示了该技术的优越性、可行性。对于深埋地下的防腐钢管，由于每次检测距离不到100米，需要频繁开挖，360度剥除管道上诸如石油沥青、三层PE、黄夹克、珍珠岩棉等较厚的防腐保温层，以便探头卡环能和管道直接接触。该技术需要频繁开挖，可能会导致埋地管道不挖不腐，越挖越腐的不良后果，以及检测设备的昂贵，使得这一技术也难在燃气管道行业中普遍推广。早先发生内腐蚀的天然气管线经过干燥、净化；煤气管线经过脱水、脱奈；发生微生物腐蚀的管线、经过加药杀菌，达到标准要求后，内腐蚀可以不考虑。提倡不利用内检测设备，在地表面检测评估管道的腐蚀性、完整性，定位管道腐蚀点，这就是正在发展中的外腐蚀检测评估技术。经过高等院校、科研机构、检测公司共同开发，应用到八项国家标准和行业标准，含有十多种新型检测技术的埋地钢管腐蚀评估定位系统已经开发出来，经过多个工程的实际应用，取得较为满意的结果。该系统的全称为ZB-2018埋地管线腐蚀评估定位系统。以下以该系统为施测手段，将燃气管道的检测内容及技术分述如下：一、管道位置走向的探测：采用峰值法或零值法定位管道位置走向，常规检测防腐层的漏点，一般都是由二人操作，探管和检漏同步进行。前面的人探管，后面的人检漏；探测管道位置的准确与否关系到检测漏点的有无和大小。要求探管人员准确走在管道的正上方，偏离管道正上方会使漏点示值变小。系统设计的压控振频技术，使探管检漏人员信息互通，容错纠错，探管的人能知道漏点有无和大小，检漏的人也能知道管道的位置。二、防腐层破损定位技术该系统设计成傻瓜型，以声振频率为主定位防腐层漏点，有如下几种方法：1、纵向定位法：纵向检测时，前面的人走到漏点辐射边缘时，仪器音响示值开始有反映，当走到漏点中心时音响示值最大，后面的人走到这一点时具有同样的反映，具有两次音响示值响应的变化过程，这是点状破损的特点。2、横向定位法：横向检测时，具有以漏点为中心，向周围有随半径减小而相应电位梯度减小的跨步电压，具有一次音响过程，此为横向定位法。三、破损点大小的确定比较技术1、压控振频法：确定比较破损点大小除常规数字直读法、光标显示法、辐射距离法、统计图表法、公式修正法以外，增加的压控振频法，使在场人员均能听到：小漏点蜂呜声，中漏点气笛声、大漏点防空报警声。2、磁场下降法：以探测仪探头峰值法接收信号，在破损点以前辐射边缘以外取一次信号，在破损点以后辐射边缘外再取一次信号，两信号的差值代表了与破损处泄漏电流相应的磁场下降值的大小，定量地代表了破损点的大小四、防腐层绝缘电阻检测技术系统应用百米磁场下降法和一次性总距离法，将发射信号、接收信号、测段长度、管道直径、埋土深度、土壤介电常数等经过归一化处理后，再和变频选频法划分的等级标准进行查表对照及反比例推算，从而得到了防腐层绝缘电阻的等级及以Ωm2为单位的具体数值。详细对比如下表：五、阴极保护运行参数检测技术传统的检测方法是利用万用表和硫酸铜参比电极在地表测量管地电位，认为管地电位达到-0.85V就达到了保护标准，用此方法衡量的单一指标存在缺陷，形成阴极保护电位的误区，使我国至少有2/5的阴极保护埋地管线仍在发生腐蚀。新方案增加了自然电位偏移300mV。极化电位值偏移100mV和极化电位-0.85V，通电电位-0.85V四项措施评价阴极保护效果。检测过程中的IR降成份，通过近参比法、防腐层状况、土壤电阻率、参比电极放置位置、杂散电流干扰状况、大地电位梯度等多种因素的分析计算予以剔除。六、土壤腐蚀性检测技术传统的试片法等待时间长，有些阴极保护管道未预埋试片，试片法无法检测；电解失重法需专业实验设备；十二项指标法费工费时；系统采用电阻率法为主判断土壤腐蚀性，结合极化电流密度法为辅，互相验证。具有检测速度快，操作方便的特点。七、杂散电流干扰检测技术沿管道平行方向、垂直方向直角法布置测线，为减少测量和计算误差，在开阔地带测线尽可能延长至30-50m，测出干扰交直流电位梯度的最大值、最小值、平均值，再除以测线长度，得到以米为单位的土壤电位梯度值。当发现有异常现象时，则用圆周法求出杂散电流的方向，调查杂散电流的来源及干扰程度。八、土壤中微生物检测技术土壤中的微生物腐蚀主要是硫酸盐还原菌腐蚀，该菌的生存与土壤PH值有关，当土壤PH值在6.2-7.8之间，同时存在硫酸根离子时，其腐蚀性判为强，检测方法可以用氧化还原电位或试纸比色法判断。九、管体腐蚀检测技术无论是电化学腐蚀、杂散电流干扰腐蚀还是细菌腐蚀，其结果都是金属量蚀失，腐蚀产物垢积，造成埋地管道的导电率导磁率下降。只要检出因腐蚀所致的这一物理现象变异部位和变异程度，经过和未发生腐蚀的部位对比，就可以对腐蚀管段和腐蚀程度作出评价。1、四级衰耗评价法：向管道施加某一特定信号，建立起单线——大地回路的地下管线检测场，在地表接收与电流相应的磁场信号，该信号的变化是管道防腐层绝缘电阻变化和管体电阻变化的共同结果，通过单项的检测数据测量，可以分别计算，从而判断管体腐蚀状况。2、线——线回路电阻率法：腐蚀引起管道导电率下降，电阻率增大，通过测量线——线回路，总电阻减去测量仪器内阻和回线电阻，就是该测段管材电阻。经过和标准管材电阻对比，就可得知管道腐蚀和腐蚀程度。电阻率相等未发生腐蚀；电阻率变大已发生腐蚀；电阻率变大的程度代表了管道腐蚀变化程度。3、广频普电磁测量法：该法得到了国家发明专利，利用精度为0.2mrad的多功能电测仪，在地面供电，进行广频谱电磁测量，观察相位变化，可以检测到带防腐层的地下金属管道平均腐蚀厚度。4、腐蚀速率推断法：此法将与管道腐蚀因素有关的土壤腐蚀性，杂散电流干扰，细菌腐蚀性，防腐层状况，阴极保护状况等因素进行加权平均计算腐蚀速率后，再乘以管道运行时间，得到检测时管壁腐蚀厚度。再与管道原始壁厚对比，结合设计寿命得到管道运行安全状况。十、开挖直测技术选择防腐层大破损处，同时具备管道运行时间长，土壤腐蚀性强，有杂散电流干扰腐蚀，有细菌腐蚀，阴极保护失效，管道环境变异的几何不连续点，已经发生或怀疑发生腐蚀的管段进行开挖。挖到管道悬空20cm，长度达1m以上，以便直接测量以下项目。首先目测防腐层外观，有无腐蚀产物，分析腐蚀原因，以便采取相应对策。用撕拉法检测防腐层的粘接力，用电火花检漏仪测量防腐层的耐高压等级，用游标卡尺测量管体腐蚀的面积，用超声波测厚仪测量管道腐蚀剩余壁厚等，在开挖坑处，常规的地表无损检测方法就有了用武之地。城市燃气管网阀门窨井较多，可采用拉开阀门盖、窨井盖的方法直测。用直测法推断管体腐蚀状况比在地表测量精度更高。开挖探坑的密度可按管体腐蚀等级而定，这样可以避免大修换管的盲目性。十一、是否穿孔泄漏的检测判断技术管道发生腐蚀，是否穿孔引起输送燃气的泄漏，在地表检测电磁参数与输送燃气的介电常数有关，城市人工水煤气湿度较大，干旱时检测，泄漏的人工煤气会使周围土壤导电率变大；而干燥净化过的天然气管道泄漏以后会使漏点周围泥土吹干，导电率导磁率下降。通过检测的信号数据与前次检测数据对比，再用手推车气体检漏仪沿管线上方地表不间断连续检测，就可以判断管道是否穿孔，引起燃气泄漏。十二、管道腐蚀的安全性、完整性综合评价技术与管道腐蚀的安全性，完整性相关的因素多达四十余项，而且都是变量。全面测取需要大量时间，难以建立起合乎各类管道情况的评估数学模型。将四十余项因素进行聚类分析，将其中二十余项因素，按其重要程度分配一定比例的分数进行积分，按积分的多少进行分等，对照等级及相应等级状况下应采取的管理措施，是较为实际可行的方法。该方法又制成相应的管体腐蚀评估专用软件，只要将检测数据，调查数据，运行记录数据输入软件相关表格栏目之中，会自动生成评价结果，详细技术可点击‘地下管线检测技术’关键词网上搜索。十三、埋地钢管腐蚀检测评估流程图：参考文献：①A.W皮博迪著《管线腐蚀控制》化学工业出版社2004