管道外腐蚀检测与数据评价

内容提纲1.基本概述2.外腐蚀直接评估标准3.ECDA评估过程1.1预评价（可行性、分区、工具选择）1.2间接检测（检测结果分级、合理性检验）1.3直接检查（开挖、管体缺陷评价）1.4再评价（再评价时间、过程有效性）埋地钢质管道在土壤中会发生腐蚀。腐蚀是导致管道失效的主要原因之一。管道的外防腐系统基本概述目前广泛采用防腐层并附加阴极保护的方法进行管道的腐蚀控制。如果存在杂散电流，则可能还需增加排流保护等干扰防护措施。防腐层、阴极保护和干扰防护设施构成了管道的外防腐系统。为什么需要进行检测为避免管道发生腐蚀，必须确保管道外防腐系统始终处于有效状态。要做到这点，需要对管道的外防腐系统进行检测和评价。目的是找出外防腐层、阴极保护系统以及防干扰系统的缺陷并加以修复和改进，以提高管道的完整性，保证管道的安全。外腐蚀直接评价就是主要的检测技术之一。外腐蚀直接评价外腐蚀直接评价（简称ECDA）是评价外腐蚀对管道完整性影响的一种方法。ECDA按照一个规范化程序，通过外检测手段获取管道外腐蚀及防腐系统的现状信息，并结合开挖检查结果和管道相关资料的收集和分析，对管道外防腐系统提供一个系统而全面的评价。ECDA检测对象管道外防腐层阴极保护系统相关附属设施缺陷点处的管体管道周边环境干扰防护系统内容提纲1.基本概述2.外腐蚀直接评估标准3.ECDA评估过程1.1预评价（可行性、分区、工具选择）1.2间接检测（检测结果分级、合理性检验）1.3直接检查（开挖、管体缺陷评价）1.4再评价（再评价时间、过程有效性）ECDA相关技术标准2002年，美国腐蚀工程师协会（NACE）首先颁布了RP0502-2002《管道外腐蚀直接评价推荐做法》。2006年国内修改采用该标准，形成了SY/T0087.1-2006《埋地钢质管道及储罐腐蚀评价标准埋地钢质管道外腐蚀直接评价》标准。2008年，美国腐蚀工程师协会又重新修订了0502-2002标准，由原来的推荐做法上升到了标准做法0502-2008最新版。内容提纲1.基本概述2.外腐蚀直接评估标准3.ECDA评估过程1.1预评价（可行性、分区、工具选择）1.2间接检测（检测结果分级、合理性检验）1.3直接检查（开挖、管体缺陷评价）1.4再评价（再评价时间、过程有效性）ECDA过程预评价间接检测直接检查后评价检测结果预评价（1）收集历史、当前数据，确定ECDA是否可行;（2）选择间接检测工具及划分ECDA区。间接检测（1）地面检测（以涂层漏点为主要目标）；（2）检测结果的指示和严重性分类；（3）结果合理性分析（解决不同方法结果差异、和历史数据是否矛盾等）；直接检查（1）根据间接检测数据，确定腐蚀热点位置；（2）对腐蚀热点进行开挖；（3）对暴露管道表面直接检查测量管壁损失；（4）综合直接检查数据评价外部腐蚀对管道的影响。再评价（1）计算剩余寿命、确定再次评价时间（2）检查过程合理性（是否持续提高、改进）。收集分析现有的数据现有数据收集分析现有的数据划分ECDA管段选择检测工具评估ECDA方法的可行性确定是否存在动态直流干扰预评价阶段的工作ECDA评价需要的数据表数据间接检测工具选择ECDA区确定结果使用和解释材质和等级ECDA不适用于非铁材料不同金属连接处要特别考虑可能会形成局部腐蚀电池直径可能影响工具的检测能力影响阴极保护电流和对结果解释壁厚影响临界缺陷和剩余寿命预测生产日期老管道强度普遍较低，影响临界缺陷和剩余寿命焊缝类型不同缝区管道需划分成单独ECDA区不同焊缝强度影响临界缺陷尺寸。和腐蚀腐蚀裸管一般情况下不能应用ECDA。层管道上的裸管单独划区可参见特定的ECDA方法有关管道部分有关施工的安装日期影响涂层老化路线改变/修复需单独ECDA区路线图/航拍照片指导ECDA分区含可用的管道数据施工施工差异需单独区如：回填破坏涂层阀门,弯头,法兰联接,绝缘接头等位置消耗阴极保护电流区应单独考虑。影响局部电流流动；和异金属局部电池；套管部位和施工方法妨碍某些间接检测工具使用需要单独的ECDA区按临近区推断或用其它评价方法。弯头和折皱弯头的位置有弯头的作为单独ECDA区影响涂层老化和局部电流流动。埋深限制间接检测技术不同埋深需单独分区影响电流流动。水下；河流穿越限制间接检测技术需单独ECDA区改变电流流动。河水中加重物和锚定器位置减少了可用的间接检测工具可能需要单独的ECDA区可能发生局部腐蚀，影响结果。和其它管道、、高压线等相临妨碍某些间接检测方法使用受影响区域需单独ECDA区影响局部电流和对结果的解释土壤/环境土壤性质/类型某些土壤会降低间接检测技术的准确性影响腐蚀发生；明显不同的需单独ECDA区用于解释结果。影响腐蚀速率和剩余寿命估计排水状况影响腐蚀发生；明显不同的需单独ECDA区用于解释结果。影响腐蚀速率和剩余寿命估计地貌岩区等影响间接检测（困难或不能用）土地使用情况（目前和过去）铺过的路面等会影响间接检测工具选择可影响ECDA的应用和ECDA区选择冻土影响某些检测方法使用冻土区应考虑单独ECDA区影响电流流动和对结果的解释控制腐蚀CP系统类型，阳极、整流器位置可能影响ECDA工具的选择外电流下局部牺牲阳极影响间接检测。杂散电流源/位置影响电流流动测试点位置ECDA分区时需要阴保评价标准后期评价分析阴保维修历史指示涂层状态对解释结果有用无阴保的年份较难使用ECDA不利评价腐速和剩余寿命涂层类型－管道高绝缘剥离涂层ECDA难以使用影响腐蚀起始和管壁损失评估。涂层类型－接头对造成屏蔽的涂层难以使用ECDA造成屏蔽的涂层需其它评价方法涂层状态ECDA很难应用严重老化的涂层电流需求电流增加意味更多管道表面暴露操作数据管道运行温度明显不同的单独分区影响涂层老化速率操作压力和波动影响缺陷临界尺寸监测计划（检漏等）定义ECDA区影响预定的维修、修复和更换计划管道检查报告－开挖定义ECDA区维修历史/记录影响检测工具选择影响ECDA分区为再评价提供数据泄漏/破裂历史(外部腐蚀）说明现有管道状态外部微生物腐蚀（MIC）加速外部腐蚀速率第三方破坏和频率需增加缺陷检测地面或地表检测数据对预评价和ECDA分区是必需的水压试验日期和压力影响检测间隔其它工作－CIS、ILI运行等影响ECDA工具选择对再评价提供有用数据ECDA可行性ECDA并非对所有管道适用。不适用的情况可能有：（1）缺乏基本的和充足的数据（又难以补充）（2）缺乏间接检测工具（如：沥青、结冻或混凝土地面无法地上测量；大石头或碎石回填区域；附近有金属结构干扰区域；涂层缺陷导致电屏蔽部位等）；（3）无法直接检查（如：管道不可接近或开挖等）。ECDA不适用时的对策：（1）改用其它完整性检测（如：内检测、水压试验等）；（2）改造管道、调整结构使之适应ECDA。评估ECDA方法可行性ECDA确定有无动态杂散电流动态杂散电流环境密间隔法（CIS）电流/电压梯法ACVG，DCVG皮尔逊法Pearson电磁法pcm交变电流衰减测量法CACS涂层漏点21，221，21，2裸管的阳极区23333河流或水下穿越23322冻土地面下33321，2杂散电流21，2221，2屏蔽的腐蚀热点33333相邻的金属结构21，2321，2附近平行管线31，2321，2高压交流输电线下21，2233短套管22222马路路面下33321，2无套管穿越21，2221，2带套管管线33333深埋区22222湿地区（有限）21，2221，2岩石/岩石回填区33322间接检测工具选择表注解：1：适用检测小漏点；2：适用检测大漏点(〉1in^2)；3：不能使用PCM判断原则1）电流衰减0.07db/m一定有问题2）0.05-0.07db/m涂层有问题3）0.03-0.05db/m外敷盖层有问题防腐层老化：一级：Rg10000Ω*M2基本无变化二级：5000Rg10000Ω*M2老化轻微，无剥离三级：3000Rg5000Ω*M2老化较轻，基本完整四级：1000Rg3000Ω*M2老化严重，有剥离五级：Rg1000Ω*M2老化和剥离DCVG判断：管道防腐层缺陷面积的大小可通过IR%算获得，IR%越大，阴极保护的程度越低，因而，管道防腐层破损面积越大，IR%的值越大。在实际检测过程中，由于IR%值还与破损点的深度和土壤电阻率等因素有关，所以只能近似地表示为管道破损面积的大小。埋地管道防腐层缺陷处地表电场的描述可确定缺陷的形状以及缺陷所处管体的位置，破损处地表电场轮廓线的描述可通过在其上方的地面上画等压线的方法进行判定。IR降%严重程度采取的措施0-15小部位损伤无需修补15-35中等程度损伤可以考虑修补35-70较大破损修补70-100大范围修补尽快修补根据土壤电阻率的不同，电压梯度场的范围将在十几米到几十米的范围变化。对于较大的涂层缺陷，电流流动会产生200～500mV的电压梯度，缺陷较小时，也会有50～200mV。电压梯度主要在离电场中心较近的区域(09m～18m)。DCVG检测时主要通过检测地面的电压梯度从而判断管道防腐层缺陷。根据DCVG检测原理，一般电压梯度小于50mV，则管道防腐层无破损等缺陷，当管道的电压梯度大于50mV，则管道外防腐涂层可能存在缺陷。由于实测管道距离较长，实测DCVG数据多，采用实测数据与标准电压梯度相比较判断缺陷工作量十分大，而实际检测过程中由于检测位置的变化，检测的DCVG电压梯度变化较大，为方便判断，对DCVG数据进行转换并定义了一个标准电压Ｖ1标准V1标准=50ｍＶ-Ｖ实对值当Ｖ1标准≥0时，在防腐层基本无缺陷;当Ｖ1标准0，则防腐层很可能存在缺陷。CIPS判断：通过分析Von/Voff管地电位变化曲线，可发现防腐层存在的大的缺陷。当防腐层有较严重的缺陷时，缺陷处防腐层的电阻率会很低（甚至接近或小于土壤的电阻率），这时阴极保护电流密度会在缺陷处增大。由于电流的增大土壤的IR电压降也会随之增大，因此在缺陷点管地电位（Von/Voff）值会下降。在曲线图上出现漏斗形状，特别是Voff值下降的更多些。上图是我国某省份天然气管道一段用CIPS法检测管地电位实测结果图形，在距一个测试桩100多米处防腐层有缺陷点，平时按国内测量管地电位的方法，测得的值在-0.9V左右，应该达到了保护要求，不应该存在的腐蚀问题，但是从CIPS检测结果图上看，缺陷处的Von电位在-0.85V左右，而Voff电位却只有-0.7V左右，评价应为欠保护，管道已经有腐蚀。后经实地开挖证实管道确实已出现腐蚀斑痕。0200400600800100012001112131415161718191101111121131141151161171系列1系列2ECDA分区原则将管道划分成若干ECDA区，同区采用相同工具和准则。划分ECDA区的原则可依据以下考虑（不局限于）：（1）有相同管道物理特性、环境特性和运行特性；（2）有相似腐蚀历史、及对外部腐蚀的影响因素；（3）可以使用相同的间接检测工具。ECDA分区中需说明的问题：（1）应对管道中所有管段划分为ECDA区；（2）ECDA区无需连续。如河流穿越处两边条件相似的可划分为同一区（穿越段除外）；（3）分区边界应根据ECDA结果进行修改和细化调整。划分ECDA管段管道原始物理特性管道施工因素运行中发现的问题地面检测方法管段的重要性自然地理位置地貌环境特点土壤类别采用的外防腐措施杂散电流情况需考虑的因素所谓ECDA管段是具有相似物理特性和操作记录并且可使用相同的地面检测工具的一段或几段管道。划分ECDA管段的目的是为了使各具特性的不同管段都得到最准确的检测与评价。ECDA过程预评价间接检测直接检查后评价检测结果√需注意的问题结果分析防腐层缺陷检测使用地面检测工具（如DCVG、ACVG等）确定管道防腐层存在缺陷的位置和缺陷严重程度。（对于某些管道还需分段测试防腐层绝缘性能），并用另一种适用的地面检测工具进行验证性测试。防腐层缺陷点处还应测量GPS座标和管顶埋深，并做好标记。现场照片现场照片现场照片防腐层缺陷防腐层缺陷腐蚀活性测试对于发现的防腐层缺陷点通过DCVG等方法判断其是