李德剛

（中國(guó)石油天然氣股份有限公司管道大連輸油氣分公司大石橋輸油站，遼寧大石橋 115100）

埋地管道外防腐層腐蝕檢測(cè)與評(píng)價(jià)方法

李德剛

（中國(guó)石油天然氣股份有限公司管道大連輸油氣分公司大石橋輸油站，遼寧大石橋 115100）

管道運(yùn)輸是目前油氣運(yùn)輸?shù)闹饕侄?，管道防腐層是減緩管道腐蝕，延長(zhǎng)管道使用壽命的主要方法之一。因此，深入分析研究埋地管道外防腐層的腐蝕狀況，并對(duì)其安全狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)，進(jìn)而給出合理的整改方案，對(duì)保證管道的安全運(yùn)行及開展計(jì)劃性的修復(fù)工作具有重要意義。

埋地管道；外防腐層；腐蝕

埋地管道擔(dān)負(fù)著為下游用戶輸送石油、天然氣的任務(wù)，隨著運(yùn)行年限增長(zhǎng)、環(huán)境變化和腐蝕等原因，易出現(xiàn)防腐層破損、老化、龜裂、剝離和脫落的現(xiàn)象，導(dǎo)致管道腐蝕、油氣泄露，給沿線人民財(cái)產(chǎn)和自然環(huán)境帶來(lái)巨大的影響。管道外防腐層檢測(cè)是指在不開挖的情況下，采取外檢測(cè)技術(shù)對(duì)埋地管道外防腐層及陰保效果進(jìn)行檢測(cè)及評(píng)價(jià)。通過(guò)對(duì)埋地管道進(jìn)行缺陷檢測(cè)，采用就地開挖或者修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)，可以使管道重新達(dá)到設(shè)計(jì)承壓能力，有效防止管道事故發(fā)生，避免不必要的管道維修和更換，同時(shí)保證油氣管道的安全平穩(wěn)運(yùn)行。

1 埋地輸油氣管道外防腐層檢測(cè)技術(shù)及評(píng)價(jià)

1.1 常用的外防腐層檢測(cè)技術(shù)

對(duì)埋地管道進(jìn)行缺陷的檢測(cè)評(píng)價(jià)主要是通過(guò)檢測(cè)儀器在地面完成工作，盡管方法不盡相同，但檢測(cè)內(nèi)容基本一致，目前管道外防腐層的檢測(cè)技術(shù)方法一般常用交流電位梯度法（ACVG）、直流電位梯度法（DCVG）結(jié)合交流電流衰減法對(duì)油氣管道進(jìn)行外檢測(cè)[1]，皮爾遜（音譯）法由于精確定位難度大，已較少采用。

（1）交流電位梯度法（ACVG）通過(guò)向管道施加某一特定頻率的交流電流信號(hào)，如果外防腐層破損，信號(hào)電流就會(huì)從破損處流出，并以破損處為中心形成一個(gè)球形電位場(chǎng)，在地面上通過(guò)對(duì)這個(gè)電位場(chǎng)地面投影的電位梯度檢測(cè)，確定出電位場(chǎng)的中心，從而確定破損處的位置。

（2）直流電位梯度法（DCVG）對(duì)流到埋地管線防腐層的破損部位陰極保護(hù)的電流與土壤上的電壓梯度即土壤IR降進(jìn)行檢測(cè)，由IR計(jì)算得出防腐缺陷大小，還可確定管線是否正在遭到腐蝕。

（3）交流電流衰減法（ACAS）通過(guò)在管道上施加低頻交流信號(hào)，測(cè)量該信號(hào)在管道上的衰減情況，進(jìn)而評(píng)價(jià)埋地管道防腐狀況對(duì)防腐層較大破損點(diǎn)給出準(zhǔn)確信息。

1.2 外防腐層檢測(cè)內(nèi)容

外防腐層檢測(cè)主要包括以下內(nèi)容。

（1）了解管道沿線的地理環(huán)境、埋地管道占?jí)呵闆r、管道沿線防護(hù)帶和沿線環(huán)境等。

（2）采用埋地管道探測(cè)儀或管道防腐狀況檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)管道埋深、位置和走向進(jìn)行測(cè)定并記錄。

（3）通過(guò)對(duì)管道沿途土壤含水、含鹽、酸堿性、微生物活性、電阻率和氧化還原電位的檢測(cè)，來(lái)評(píng)價(jià)土壤的腐蝕性。

（4）應(yīng)用管道防腐層檢測(cè)系統(tǒng)，查找管道全線的防腐層破損情況，正確識(shí)別腐蝕活躍點(diǎn)，并確定具體位置。

（5）進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，并對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，計(jì)算出管道防腐層絕緣電阻率，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分級(jí)和評(píng)價(jià)，確定管道防腐層老化狀態(tài)。

（6）查找管道建設(shè)期間在鋼套管、穿跨越處等埋設(shè)的臨時(shí)性的犧牲陽(yáng)極，若有，則明確測(cè)試樁犧牲陽(yáng)極跨接電阻的具體位置。

（7）查找出管道自然電位異常的具體原因。

1.3 開挖驗(yàn)證

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)防腐層檢測(cè)結(jié)果，選點(diǎn)開挖檢測(cè)管道防腐層現(xiàn)狀及鋼管狀況，并進(jìn)行防腐層修復(fù)。一般開挖坑尺寸要求為3m×1.5m，坑深為超出管底 0.5m，土質(zhì)為黃土?xí)r放坡比為1∶0.2；砂壤土為1∶0.5；砂土為1∶1。開挖坑內(nèi)若有地下水時(shí)，坑長(zhǎng)加長(zhǎng)1m，在坑的一頭底部開挖一個(gè)0.5m見方深坑，以利排水。開挖坑內(nèi)管道并進(jìn)行項(xiàng)目檢測(cè)。

1.4 針對(duì)三層聚乙烯/聚丙烯修復(fù)方案

對(duì)于直徑≤30mm外防腐層破損點(diǎn)（包括針孔），采用熱熔膠黏劑和聚乙烯補(bǔ)傷片進(jìn)行修復(fù)。而對(duì)于直徑＞30 mm 外防腐層破損點(diǎn)，采用黏彈體防腐膠帶和纏繞聚丙烯膠帶修復(fù)。

2 防腐層缺陷修復(fù)

2.1 熱溶膠+聚乙烯補(bǔ)傷片修復(fù)施工

（1）直徑小于 30mm 的防腐層缺陷采用熱溶膠+聚乙烯補(bǔ)傷片進(jìn)行修復(fù)。

（2）直徑大于 30mm 的防腐層缺陷采用黏彈體防腐膠帶+聚丙烯增強(qiáng)纖維膠帶進(jìn)行修復(fù)。黏彈體防腐膠帶施工前，應(yīng)保證補(bǔ)傷出表面干燥。

2.2 補(bǔ)口熱收縮帶的修復(fù)

（1）確認(rèn)熱收縮帶為局部缺陷時(shí)，根據(jù)局部缺陷的大小按照熱溶膠+聚乙烯補(bǔ)傷片修復(fù)施工和黏彈體防腐膠帶加聚丙烯增強(qiáng)纖維膠帶修復(fù)施工的規(guī)定進(jìn)行修復(fù)。

（2）將其全部拆除，采用黏彈體防腐膠帶加聚丙烯增強(qiáng)纖維膠帶修復(fù)施工。

（3）纏繞聚丙烯增強(qiáng)纖維膠帶，黏彈體防腐膠帶層質(zhì)檢合格后，方可進(jìn)行纏繞聚丙烯增強(qiáng)纖維膠帶的纏繞施工，聚丙烯增強(qiáng)纖維膠帶具體施工方法是：從一端開始先原位纏繞一周，留出約3 mm寬的黏彈體膠帶不纏繞外帶，然后進(jìn)行螺旋纏繞，纏繞外帶時(shí)應(yīng)保持一定張力，膠帶搭接寬度為50%～55%，直至另一端，最后在結(jié)束部位原位纏繞一周。

2.3 修復(fù)驗(yàn)收

外防腐層補(bǔ)傷處應(yīng)進(jìn)行外觀檢查，需確保其表面平整，無(wú)皺折、氣泡等現(xiàn)象，若不合格則應(yīng)重新補(bǔ)傷。補(bǔ)傷處應(yīng)采用100 %電火花檢漏，檢漏電壓為15 kV，無(wú)漏點(diǎn)既為合格。

3 埋地管道外防腐層分級(jí)評(píng)價(jià)

埋地管道外防腐層有效的評(píng)價(jià)的方法就是進(jìn)行安全質(zhì)量分級(jí)，尤其對(duì)于我們管道運(yùn)營(yíng)單位更需要掌握管道外防腐層的技術(shù)狀況等級(jí)，以便按照生產(chǎn)計(jì)劃，確定管道運(yùn)行與維護(hù)措施，保證管道平穩(wěn)輸送油氣。

國(guó)內(nèi)針對(duì)石油瀝青防腐層的分級(jí)評(píng)價(jià)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為 SY/T5918-94，通過(guò)對(duì)絕緣電阻率的測(cè)試、老化程度及表現(xiàn)等 2 個(gè)方面將防腐層分為 5 級(jí)。絕緣電阻測(cè)量方法在標(biāo)準(zhǔn)中包括：電位差法、管中電流法、變頻選頻法；老化程度及表現(xiàn)分級(jí)主要是從外觀表象方面進(jìn)行防腐層分級(jí)評(píng)價(jià)。

美國(guó) NACE TM0102-2002提出利用導(dǎo)電測(cè)量法進(jìn)行分級(jí)，該標(biāo)準(zhǔn)中提出將外覆蓋層質(zhì)量分為4級(jí)。NACE RP0502-2002則提出應(yīng)按每種不同的間接檢測(cè)方法分別進(jìn)行分級(jí)，均分為3級(jí)，并提出了具體的程序與步驟。

就我國(guó)來(lái)講，目前較常使用的外覆蓋層有：石油瀝青、煤焦油瓷漆、熔結(jié)環(huán)氧粉末、擠出聚乙烯、3PE 防腐層、聚乙烯防腐帶、環(huán)氧煤瀝青等。較常用的檢驗(yàn)檢測(cè)方法主要有：Pearson、PCM、DCVG、CIPS 以及其它方法等。而SY/T5918的內(nèi)容與當(dāng)前的現(xiàn)實(shí)不相符，不能滿足使用、檢驗(yàn)、管理的需要。

表1 電法測(cè)量防腐層絕緣電阻率的等級(jí)劃分 ?·m2

由于不同質(zhì)量的外覆蓋層所需的保護(hù)電流密度不同，文獻(xiàn)[5]提出利用保護(hù)所需要的最小電流密度進(jìn)行分級(jí)（見表2）。但由于保護(hù)電流密度不容易測(cè)得（需要開挖），特別是在城市地區(qū)，受雜散電流的干擾嚴(yán)重。

表2 依據(jù)實(shí)現(xiàn)陰極保護(hù)所需要的最小電流量劃分

美國(guó) NACE Standard TM0102-2002 提出利用電導(dǎo)率進(jìn)行分級(jí)（見表3）：

表3 10?·m 土壤電阻率下外覆蓋層電導(dǎo)系數(shù)與外覆蓋層質(zhì)量對(duì)應(yīng)關(guān)系表

可見，該分級(jí)方法是針對(duì)土壤電阻率為 10?·m 的土壤環(huán)境，且沒有注明適用于何種外覆蓋層。NACE RP0502-2002則提出應(yīng)按每種不同的間接檢測(cè)方法分別進(jìn)行分級(jí)（見表4），并提出了具體的程序與步驟。但該標(biāo)準(zhǔn)沒有就每個(gè)級(jí)別的具體數(shù)值作出說(shuō)明，也沒有注明適用于何種外覆蓋層，僅提出了要考慮的一些參數(shù)及其變化程度。

表4 腐蝕程度分類標(biāo)準(zhǔn)

4 結(jié)論

總之，腐蝕是影響管道安全和使用壽命的關(guān)鍵因素，近年來(lái)，我國(guó)埋地管道外腐蝕體系檢測(cè)及評(píng)價(jià)的應(yīng)用愈來(lái)愈廣泛，定期開展管道外防腐蝕體系檢測(cè)及評(píng)價(jià)技術(shù)能夠很好摸清管道的腐蝕情況及運(yùn)行情況。對(duì)檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行有計(jì)劃、有針對(duì)性的維修，延長(zhǎng)管道使用壽命，減少或避免事故發(fā)生，進(jìn)而降低管道運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，節(jié)約企業(yè)成本，做到事前預(yù)控，實(shí)現(xiàn)科學(xué)管理。

[1] 劉海峰，胡劍，楊俊.國(guó)內(nèi)油氣長(zhǎng)輸管道檢測(cè)技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].天然氣工業(yè)，2004，（11）：174-150.

[2] 張煒強(qiáng)，郭曉男，陳圣乾，等.埋地管道外防腐蝕層檢測(cè)技術(shù)[J].石油化工腐蝕與防護(hù)，2010，（3）：52-55.

[3] 唐林華，蔡英華，路芳，等.川西氣田輸氣管道防腐層檢測(cè)調(diào)查分析[J].天然氣與石油，2008，（4）：19-23.

[4] 陳世利.埋地管道防腐層缺陷檢測(cè)與評(píng)價(jià)技術(shù)研究[D].天津：天津大學(xué)，2003.

[5] 趙丹錚.基于超聲波的管道防腐層缺陷檢測(cè)方法的研究[D].沈陽(yáng)：沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)，2015.

Corrosion Detection and Evaluation Method for External Corrosion Protection of Buried Pipeline

Li De-gang

Pipeline transportation is the main means of oil and gas transportation.Pipeline coating is one of the main methods to slow down the pipeline corrosion and prolong the service life of pipeline.Therefore，it is very important to analyze the corrosive condition of the outer coating of the buried pipeline and evaluate its safety condition，and then give a reasonable rectif i cation plan，which is of great signif i cance to ensure the safe operation of the pipeline and carry out the planned repair work.

buried pipeline；outer coating；corrosion

TE988.2

B

1003–6490（2017）03–0152–02

2017–03–01

李德剛（1978—），男，遼寧大石橋人，主要研究方向?yàn)橛蜌夤艿辣Ｗo(hù)。