埋地金属管道腐损的监测与检测

我国目前,现有的地下金属管道大多数巳服役20多年，在输送介质及外部环境的影响之下有不少地段巳经存 在不同程度的腐蚀、损坏。因管道腐蚀破坏而造成的穿孔泄漏所引起的事故也时有发生。这些易燃易爆流 体因管道腐蚀穿孔发生跑、冒、漏，不仅使企业生产遭受直接损害，形成环境污染,而且可能引起爆炸和火灾, 给国家和人民的生命财产带来不可估量的损失。一、关于腐蚀环境的检测与评价目前人们对埋地金属管道腐损环境检测主要侧重于土壤腐蚀性检测和周围杂散电流腐蚀性检测两个方面， 通过对检测结果进行综合性评价，以确定其对埋地金属管道所产生的腐蚀影响。1. 地质条件及其变化的影响主要体现在灾害地质条件、构造地质条件、沉积物地质条件、土壤地质条件及地形地貌条件，这些条件，对埋 地金属管道的腐损影响常常是区域性的，而且有时是非直接性的,然而它们的存在确实可能对管道造成不同 程度的破坏，加速腐损的进程。例如:由于各类地质原因造成的地面不均匀下沉和土体的纵、横向位移就会使 埋地金属管道发生弯曲变型而加速管道的损坏。2. 地球物理场方面的影响主要包括土壤介质的导电性能(电阻率)、工业游散电流和由于地下水流动等因素产生的自然电位，以及由于 闪电、磁暴等原因造成大地电磁场局部变化所产生的感应电流等。当防护层破坏时工业游散电流与地下水 流动而产生的自然电位对埋地金属管道有局部腐蚀作用，当管道埋设位置正好在地下水面上下，则局部的自 然电位变化就反映了管道的疑似腐蚀段。据国外研究,地磁感应电流(Geomagneticallnduced current,GIC),对长输管道的腐蚀作用十分严重， Campbell(1980)讨论了 Alaskan输油管道的GIC的电蚀作用，该管道近1000km长，管径1.22m,壁厚1.3cm, 其总电阻为6。,由GlC引起的感应电流高达几百安培，而1A电流在1年内的电蚀量为10kg钢材，可见危害 之大。在中纬度地区，由于GIC产生的损坏比管道的直接腐蚀更厉害。3. 地球化学方面反映腐蚀环境的地球化学因素有土壤介质的酸碱度（pH值）、氧化还原电位、介质的电解失重、盐离子浓度、 Cl及SO等阴离子浓度、土壤含水量（孔隙度与饱和度）以及土壤中的生物活动性（如细菌和植物根系发育程 度）等。如前所述影响长输管道腐损进程的因素很多,过程十分复杂，很难说哪一种因素直接使埋地金属管道腐损，常 常是各种因素的综合效应。应当对长输管道途经地的腐蚀环境进行调查,取得各项资料，再把这些资料输入计 算机中用人工智能分析手段，进行综合分析判断，划分腐蚀环境等级，以便于对各等级段分别赋予不同的腐蚀 监测周期及检测段密度。二、管道离线内腐蚀检测技术对于埋地金属管道来说，发生腐蚀后通常表现为管道的管壁变薄，或者是出现凹坑与麻点。国外在没有开挖的情况下进行的管道内腐蚀检测技术有漏磁通法、超声波法、涡流检测法、激光检测法、 电视测量法等。迪斯凯瑞F1-T北京现场检测其中激光检测法和电视测量法需和其他方法配合才能得出有效准确的腐蚀数据，而涡流检测法虽然可适用 于多种黑色和有色金属管道，但涡流对铁磁材料的穿透力太弱，只能用来检查表面腐蚀状况，而且如果在金属 表面的腐蚀产物中有磁性垢层或磁性氧化物,就可能给测量结果带来难以避免的误差。另外,由于涡流检测法的检测结果与被测金属的电导率有关系，为了提高测量精度还要求被测体系最好保持 恒温。所以，现在国外使用较为广泛的管道腐蚀检测方法是漏磁通法和超声波检测法。国内引进了超声波法及漏磁通法检测设备数套，并自行研制成功了漏磁通法检测仪。由于此方法设备昂贵， 进口设备每套在100300万美元，检测成本高，例如W20超声波仪一次使用费就达130多万元/70km,仅使 用电池费用就达30万元/70km。检测费用之高是一般单位难以承受的。由于该设备一种型号只适用于一种 管径，而油田与石化企业集输管线规格多种多样,不可能花费巨额资金去购置各种规格的检测仪器，另外 ?237以下管径没有此类检测仪,因而对占据集输管线相当大比例的牛237以下管道无法用该法检测。以上 因素制约了国内管道内腐蚀检测的发展。因此急需研究经济适用的检测方法与仪器设备来填补技术空白。经过多年的深入研究，大量的理论计算成果及初步的物理模拟成果，证实了用地面供电、测量装置进行广频谱 电磁测量，可以检测带防腐层的地下金属管道的平均腐蚀厚度。研究表明轴深为1m的10m长带防腐层的325壁厚为15mm的无缝钢管，均腐厚度1mm可引起18mrad 的相位变化，而目前我国引进的多功能电测仪精度可达0.2mrad,显然深为1m的带防腐层的325无缝钢管 当被腐蚀段长为1m甚至更短些时，均腐厚度1mm也可以被检测到。理论研究还表明,不接地回线法进行频 率域或时间域测量，对地下金属管道进行腐蚀检测也是可行的。三、埋地金属管道外腐蚀的检测方法与应用埋地金属管道防腐层损坏常表明金属管道受腐蚀环境影响的程度，直接反映了金属管道可能被腐蚀破坏的 程度。另外它可借助一些非开挖的地面检测手段来检测发现。因此该项技术在国内发展很快,巳广泛用于埋 地金属管道的防腐检测工作之中。外防腐层的检测技术包括标准管/地(P/S)电位测试法、密间隔电位测试(CS)法、直流(DC)电位梯度测试法、 管内电流法和电位差法等。这些方法可以测量防腐层的绝缘电阻大小，所有的这些方法均要将发射机与管道 实现电联通，有的方法(管内电流法)尚必须在测量管段的两端各挖出管道2-3m。目前，市场上用得比较多的是多频管道电流法，该方法是由发射机通过阴极保护点将某频率的信号直接加于 管道上，当外防腐层未破损时,电流沿管道自然衰减，由于金属管电阻率很小，电流沿管道的衰减很小,电流在管道周围产生的磁场随远离供电点变化也很小，曲线平稳下降。若防腐层损坏，管道在该处泄漏的电流猛增, 管道周围磁场梯度发生明显变化，甚至产生突变点。目前在外防腐层检测中，主要问题是所计算的管道外防腐层电阻率失真，有时相差很大。这一问题尚需根据具 体情况进行深入研究。破损前和破损后是两种截然不同的物理场景，不能千篇一律地对待。四、建立起计算机管理系统由于管道运输的介质常常是石油、天然气等国家战略能源物资，从战略眼光来看,计算机管理系统软件的安全 性十分重要,建议在此领域应用国产平台，开发出自主产权的管理系统。要选择具有超大容量的软件。长输管 线监测、检测管理系统应具备以下功能：(1) 通常GIS对图形和属性的管理功能；(2) 腐损环境调查检测结果的管理分析功能；(3) 地下金属管道内、外腐蚀状况监测与检测情况的管理分析功能；(4) 综合分析决策功能。