PCM检测管线外防腐层原理及应用

PCM检测管线外腐层原理及应用新疆天普石油天然气工程技术有限公司二○○九年十一月报告提纲一、项目主要研究内容二、PCM检测结果及分析三、地面阴极保护电位测试及分析四、土壤腐蚀性检测与埋地管线评估五、埋地管线及弯头内腐蚀因素调研六、结论及综合治理建议七、油气管道防腐措施建议一、项目主要研究内容3、研究内容管道外防腐层检测——PCM检测a.外防腐层埋深、走向（包括植被生态等）b.防腐层缺陷分布规律，破损点定位c.管道外防腐层平均绝缘电阻率检测d.管道外防腐层综合分析与评估（开挖检测评价）阴极保护系统电位检测与效果评价(绝缘法兰（接头）电位及电位差测量)土壤腐蚀性测试（评价管线外防腐环境）管线壁厚检测，内腐蚀典型腐蚀因素分析（内腐蚀、冲刷等），对管线进行安全性评估最终目标：通过管线壁厚、内腐蚀介质腐蚀性资料等综合分析，形成塔河四区综合治理方案。1、PCM功能——管道外防腐层缺陷评价管道定位（走向、埋深）防腐层老化、破损管道搭接电绝缘检测PCM采用电流降作为核心技术PCM—对管道电流进行测绘，研究电流曲线的走向和陡降①电流平缓段防腐层良好;②电流陡降处防腐层有缺陷或有分支/搭接。二、PCM检测结果及分析创新点二、PCM检测结果及分析2、PCM检测原理PCM管道定位及防腐层检测技术，是通过埋地管道信号的衰减量，来判断防腐层的破坏程度。将发射机与管道连接，由PCM大功率发射机，向管道发送近似直流的信号电流（在非常低的频率上（４Hz)）管线电流衰减近似直线），便携式接收机能准确地探测到经管道传送的这种特殊信号，跟踪和采集该信号，输入微机，便能测绘出管道上各处的电流强度。分析电流变化，实现对管道防腐层质量的评估。电流强度随着管道距离的增加而衰减，在管径、管材、土壤环境不变的情况下，管道防腐层绝缘性能变差或有漏点存在时，施加在管道上的电流衰减就越严重，通过分析电流的衰减，从而实现对防腐层破损状况的评估。2、PCM检测原理理论上，埋地管线可以限深，但由于存在IR降、电流衰减、其它信号的干扰，可有效评价3m范围内管线外腐层。接管线接地（与管线成30~60度角，45m）2、PCM检测原理PCM电流检测结果分析二、PCM检测结果及分析序号管线名称管道总体防腐层平均电阻Rg（KΩ·m2）防腐层综合评价防腐层存在问题的管段14-1#站--一号联合站17.8~20.0优防腐层完好24-2#站--4-1#站外输油18.3优开挖处局部破损34-3#站--4-1#站外输油18.8~20.0优管线内腐蚀渗漏44-4#站--4-1#站外输油18.7优焊缝搭接开胶5TK229CH井-4-4计转站15.4优防腐层完好3、PCM检测结果管道外防腐层绝缘电阻值的评价指标（SY/T0087.1-2006）等级优良可差劣绝缘电阻（Ω·m2）＞100005000~100003000~50001000~3000＜10004、PCM检测结果的用途——开挖验证，修复破损点现场PCM检测结果主要有三个用途：一是检测管线走向、埋深；二是评价管道外防腐层状况；三是对管道外防腐层破损点进行定位。最终的目标是根据现场非开挖检测数据，判断管线外防腐层有无破损点，进而进行开挖修复。根据检测电流，管线开挖点原则如下：周围无高压线、发射塔等干扰源，电流突降；相关图纸上无均压线（无分流管线）、牺牲阳极埋设等因素，电流突降；管线出现拐点，电流突降，不做为开挖点。二、PCM检测结果及分析（1）管线开挖确定原则序号管线名称开挖点位置开挖原因防腐层外观检查14-1#站至一号联管线一号联发射塔处拐点处信号突降，验证高压线下信号突降时管线防腐层外防腐层完好，无损坏24-1#站至一号联管线一号联跨拱处西面1.电流发生明显变化，而且周围无明显干扰源；2.土壤湿润，又是两个防腐层交汇点；3.管线出现同沟信号，附近管线上有电流，疑是防腐层破损外防腐层完好，无损坏34-2#站至4-1#站输油管线华东固井路口200m处电流信号发生异常变化外防腐层完好，无损坏44-3#站至4-1#站输油管线距4-3#站800m左右电流信号发生异常变化防腐层破损，管线内腐蚀已渗漏54-4#站至4-1#站输油管线4-4#阀池300m处电流信号发生异常变化，疑是牺牲阳极块分流焊缝处防腐层搭接处开胶6TK229CH-1管线单井公路边2m处1.电流突降，未发现影响因素；2.2005年投用，是这次管线检测中唯一发现的埋地牺牲阳极；3.通过阳极腐蚀量判断，推测4-4#站管线阴极保护情况。牺牲阳极块外包装腐蚀较多，土壤较湿，阳极块腐蚀掉了一块，建议2010年开挖阳极块进行更换4、PCM检测结果的用途——开挖验证，修复破损点（2）塔河四区现场开挖点的选择挖坑规格:3米长,1米宽检测坑4、PCM检测结果的用途——开挖验证，修复破损点（3）埋地管线开挖后的主要工作塔河四区现场开挖工作于2009年9月4日开始，9月12日结束。管线电流突降处外防腐层破损情况验证。高压管线下部，管线出现同沟信号、附近管线上有电流等现象疑是防腐层破损处，验证检测结果。疑是牺牲阳极分流处外防腐层破损情况验证。土壤腐蚀性检测，包括温度、土壤含水、氧化还原电位、含盐等，并进行了试片的埋入（计划埋地3个月，12月份取出）。开挖处管线剩余壁厚的测试。管线自腐蚀电位或保护电位测试。（1）4-1#站至一号联管线开挖处：一号联门口拱桥西10~20m，计划开挖3m开挖处不开挖，管线拐弯信号变化5、PCM检测结果分析与验证(1)4-1#至一号联一号联开挖，电流下降较陡燃油电站输水首站一厂验证结果：外防腐层完好，应是同沟管线分流引起5、PCM检测结果分析与验证(1)4-1#至一号联开挖，电流下降较陡一号联燃油电站燃油电站一厂4-1#站外阀组4-1#站绝缘法兰4-3#外输4-2#外输4-4#外输华宁宾馆TK305验证结果：外防腐层完好，发射塔处电流干扰引起5、PCM检测结果分析与验证(2)4-2#站至4-1#站外阀组5、PCM检测结果分析与验证开挖，电流下降较陡，离华东固井200m疑是防腐层破损，验证结果：外防腐层完好，管线干扰创新点拐点处分流，不开挖（3）4-3#站至4-1#站外汇管5、PCM检测结果分析与验证电流突降，开挖创新点（3）4-3#站至4-1#站外汇管5、PCM检测结果分析与验证疑是防腐层破损，验证结果：防腐层破损，管线内腐蚀已渗漏（4）4-4#站至4-1#站外输汇管开挖处：4-4#阀池300m，计划开挖3m开挖处，疑是牺牲阳极块分流5、PCM检测结果分析与验证验证结果：焊缝处防腐层搭接处开胶二、PCM检测结果及分析穿跨越地点长度(m)穿跨越方式备注140穿跨公路512穿越井场公路（5）TK229CH至4-4#站检测日期：2009.8.2管线规格：Φ114×4.0里程：1.1Km外防腐层：黄甲克外输液量：15t/d含水：80%阴保桩4-4#站开挖处,疑是阳极块分流井场阴保桩（5）TK229CH——4-4#站：单井公路边2m，计划开挖3m开挖处，疑是牺牲阳极块分流5、PCM检测结果分析与验证验证结果：阳极外包装腐蚀较多二、PCM检测结果及分析根据塔河四区5条检测外输油管道（1条为单井）外防腐层绝缘PCM检测结果及现场开挖验证情况，提出以下建议可供塔河其他区块进行PCM检测进行开挖与否进行指导：电流突降，周围无明显干扰源，疑是外防腐层破损，需开挖验证。电流信号突降，疑是埋设的牺牲阳极导线分流造成，需开挖验证。电流突降，相关图纸上无均压线（无分流管线）及牺牲阳极埋设等因素，如4-1#至一号联管线拱桥处，需开挖验证。电流信号突降或消失，旁边有高压线等干扰信号源，根据现场土壤含水等情况可不进行开挖验证。电流突降，电流突降点为管线拐弯处、井场分离器等设备地点，如4-3#站至4-1#站外阀组，为电流信号的正常突降，不做为开挖依据。6、PCM检测结果的指导意义1、塔河四区阴极保护检测结果及分析4-1#站——一号联站外阀组测试点E(mV)备注1-1.22-1.23-1.0534-0.7505-0.7766-0.8307-0.7618-0.678结果分析：管线沿途电位保护正常。三、地面阴极保护电位测试及分析三、地面阴极保护电位测试及分析1、塔河四区阴极保护检测结果及分析4-2#站——4-1#站外阀组保护电位E自腐蚀电位Ek△E=│E-Ek│(mV)备注管线起点-1.22（绝缘接头后，外输）-0.56（绝缘接头前，连站内）0.641#测试桩-1.22/同管线起点在一起2#测试桩-1.510/3#测试桩-1.56/管线末端-1.6/4-1站外阀组结果分析：站内恒电位仪未启用，该管线与4-3#外输管线电连通，属于4-3#站阴保系统。目前过保护状态运行。１、塔河四区阴极保护检测结果及分析4-2#站内站内单井采用绝缘法兰，TK431进站绝缘法兰外侧穿孔（墙外）2009.7穿孔，采用外接套管进行处理。围墙绝缘法兰生产阀组间2009.7穿孔，补焊－0.61１、塔河四区阴极保护检测结果及分析4-3#站——4-1#站外阀组保护电位E自腐蚀电位Ek备注加热炉进口/－0.642TK431进站/－0.61站外穿孔，测试位置于绝缘法兰外侧外输气管线/-0.594管线起点-2.36-0.272绝缘法兰前穿孔几次1#测试桩-2.7/2#测试桩-1.27/该测试桩处土壤含油3#测试桩-2.04/4#测试桩－1.62/5#测试桩－1.6/管线末端-1.6/4-1站外阀组3、塔河四区阴极保护检测结果及分析4-3#站——4-1#站外阀组4-3#4-2#4-1#站外阀组阀池4-4#4-1#河沟-1.22-1.6-2.36-2.04-0.27-0.56-0.92-1.244-1#站外阀组4-1#站绝缘法兰4-3#外输4-2#外输4-4#外输结果分析：站内恒电位仪启用，与4-2#站属同一阴保系统。8月份完全过保护状态运行。三、地面阴极保护电位测试及分析１、塔河四区阴极保护检测结果及分析4-4#站——4-1#站外阀组保护电位E备注管线起点该管线采用牺牲阳极保护方式，埋地阳极块保护。1#测试桩-1.2372#测试桩-1.230管线末端-0.924-1#站外阀组外输气管线站内有绝缘接头结果分析：从沿途管线电位分析，该管线处于保护状态，保护正常。三、地面阴极保护电位测试及分析１、塔河四区阴极保护检测结果及分析TK229CH——4-4#站保护电位E备注管线起点可能有绝缘接头（地下）1#测试桩-1.230该管线采用牺牲阳极保护方式，埋地阳极块保护。2#测试桩-1.230管线末端4-4#站外阀组结果分析：从沿途管线电位分析，该管线处于保护状态，保护正常。三、地面阴极保护电位测试及分析１、塔河四区阴极保护检测结果及分析4-1#站外阀组——4-1#站保护电位E备注管线起点该管线采用牺牲阳极保护方式，埋地阳极块保护。1#测试桩-1.2302#测试桩-1.230管线末端4-1站外阀组外输气管线站内有绝缘接头结果分析：从沿途管线电位分析，该管线处于保护状态，保护正常。三、地面阴极保护电位测试及分析2、塔河四区阴极保护运行情况总体分析阴极保护失效表现：设备出现故障，如恒电位仪未启用（4-2#）或阴保测试桩失效（多个）过保护（如4-2#、4-3#）保护不足（4-1#站——一号联）绝缘法兰两侧电位差过大阴极保护失效因素分析：设备维护不及时、不到位管道防腐层出现破损、老化管道搭接电绝缘失效（绝缘法兰）阴极保护设备出现故障4-1#——一号联(2009.8.3~4)4-3#——4-1#站外阀组(2009.7.31)三、地面阴极保护电位测试及分析三、地面阴极保护电位测试及分析3、阴极保护设计自然电位-0.55V(Cu/CuSO4)保护电位V(CU/CUSO4)=-0.85v___-1.25v防腐层绝缘电阻大于10000Ω.m2电流密度30-50µA/m2保护电位是判断阴极保护程度效果的一个重要指标.管道纵向连续导电管道防腐层具良好的绝缘电阻管道和其他低电阻接地装置的电绝缘（没有电绝缘，就没有阴极保护）为个保证