防腐漏磁检测项目可行性调查报告

PAGE13概述防腐漏磁检测项目是北京隆科兴市政管网公司2011年制定的五大业务之一。防腐漏磁检测目前被广泛应用于石油、天然气长输管道和城市燃气管道，以及其它埋地钢质管道的外防腐层破坏情况的评估与检测；也可做为新竣工管道的检测和验收手段。管道腐蚀可分为内腐蚀和外腐蚀两种，而外腐蚀是造成管道穿孔、泄漏的主要因素。外腐蚀又分为化学腐蚀和电化学腐蚀，而电化学腐蚀在管道腐蚀中起主导作用。管道防腐系统出现问题，如防腐层出现破损点、局部老化、阴极保护失效等原因，管道会发生电化学腐蚀，严重时会发生腐蚀穿孔泄漏事故。因此加强埋地钢质管道防腐系统的管理是非常重要的，寻找和排除地下管道防腐缺陷点与腐蚀点、对管道外防腐破损状况进行评估、检测是消除事故隐患的一项重要工作。目前国内管道检测仍处于国外设备及检测手段的引进和应用阶段。主要仪器供应商有英国雷迪、德国埃德尔和美国莱康等。国内从事管道检测的公司较多，网上调查比较大的有广州精测管线技术有限公司、东营五色石测漏技术有限公司、河南啄木鸟地下管线检测公司、西安未来检测等。主要业务有：防腐层质量综合评价（对埋地管道防腐层的质量进行精确检测并计算出每段管道防腐层的平均绝缘电阻率，按绝缘电阻率值大小评定管道每段质量等级优劣）主要应用于旧管道维护与大修和新竣工的管道防腐层质量验收。新施工竣工管道阴极保护系统的设计和施工（为管道设计强制电流阴极保护、牺牲阳极阴极保护）与牺牲阳极的埋设施工。通过检测分析预测管道的剩余使用寿命（对正在使用的管道进行系统的检测并测量出管道的蚀失量，采用科学系统方法进行评价和预测）。可参照的管道检测国家和行业标准有：国家质量监督检验检疫总局下发的《在用工业管道定期检验规程》试行；GB50251-2003《输气管道工程设计规范》；SY/T0087.1-2007《钢质管道及储罐腐蚀与防护调查方法标准》；SY/T6553-2003《管道检验规范在用管道系统检验、修理、改造和再定级》；SY/T5918-2004《埋地钢质管道外防腐修复技术规范》；Q/SY93-2004《天然气管道检验规程》；Q/GDSJ0023-90《管道干线腐蚀控制调查技术规范》；SY/T0078-93《钢质管道内腐蚀控制标准》；SY/T0078-95《钢质管道及储罐腐蚀预防护方法标准》；SY/T6151-1955《钢质管道管体腐蚀损伤评价方法》；SY6186-1996《石油天然气管道安全规程》；中国石油天然气股份有限公司《天然气管道检验规程》；上述标准和法令对管道检测内容、周期都做出了要求，对加快检测技术的发展起到了巨大的推动作用。国内尚无检测资质，大多数公司为各相关协会会员，部分通过ISO9001国际质量体系、ISO14001环境管理体系、GB/T28001职业健康安全管理体系三大体系认证。主要会员单位有：中国城市规划协会地下管线专业委员会；中国城市煤气协会；防腐保温技术中心站。技术可行性分析目前国内外对埋地管道腐蚀检测方面已做了大量研究，开发出了各种各样的检测技术。这些技术主要包括管道外腐蚀检测技术和管道内腐蚀检测技术两大类。（一）管道外腐蚀检测技术管道外腐蚀检测技术最有代表性的就是交流电流法和直流电压法。1.交流电流法交流电流法在国际上通常被称为皮尔逊检测法（PearsonSurvey）。其基本原理是：当用一个信号发射机把特定频率的交流信号通过导线施加在金属管道上时，这种特定频率的交流信号就会沿管道向前传播，并在无穷远处与发射机的地线形成回路。如果管道的外防腐层完好，由于管道电阻的原因，管道中交流信号是沿程均匀衰减的；如果管道的外防腐层有破损或绝缘不好，在外防腐层破损点便会有电流泄漏入土壤中，这样如果沿程测量管道中的电流信号，在破损点附近，就会有一个管中电流的陡降；同时在管道破损点和土壤之间也会形成电压差，且在接近破损点的部位电压差最大，用仪器在埋设管道的地面上可检测到这种电流或电位异常，即可发现管道外防腐层破损点。特别指出的是，皮尔逊检测是一种检测方法和基本原理，不是具体的某种设备。皮尔逊检测法最大的特点是向管道施加特定频率的交流信号，然后在防腐层破损点检测到电流或者电压的异常。基于以上原理，不同的厂家开发出各具特色的产品，这些产品的区别主要在于采用的信号频率不同和接收天线数目和布局不同，目前主流的检测设备有以下两种。=1\*GB3①C-扫描设备该设备接收机采用5根垂直阵列天线，提高了管道定位精度，具有自动识别干扰信号并提示的能力。C-扫描采用的交流信号是单一的937.5Hz交流信号。该设备能够方便地确定被测管道位置或防腐层缺陷位置。在测试过程中自动记录、处理和储存检测数据，现场显示各种检测曲线，可现场评判防腐层性能，并具备数据结果存储和进一步分析评价的能力。其缺点是设备价格昂贵，稍高的信号频率易受外界电磁杂波的干扰，并且一旦受到干扰，由于设备只有一种频率，很难避开干扰。另外，C-扫描没有测量破损点电压异常的附件。②管中电流法测绘设备管中电流法测绘设备（PipeCurrentMapping，PCM）的最大特点是施加“准直流”的4Hz交流信号做为防腐层破损检测的测绘信号，并有128/640Hz的定位信号。接收机天线采用经典的双水平天线和单竖直天线，既可按峰值（双水平天线）也可按零值（单竖直天线）定位。PCM能够通过A字架测量破损点的跨步电压（SetVoltage）的异常。防腐层破损检测的工作原理：现场测量时由发射机向管道上发射一定频率的检测电磁波信号，用接收机确定管道的精确位置并测量与发射频率相匹配的电流强度及管道埋深，逐点记录检测点距离Xi及电流值Ii。如果管道内的第n点与第n+1点之间防腐层出现破损，则部分信号电流从破损处流入土壤中。因此Ii曲线在这两点间将有异常的衰减，从而确定防腐层破损点的位置，并可根据衰减电流的幅度判定防腐层破损的大小。同时可使用A字架测量破损点的跨步电压（SetVoltage）的异常来进行破损点的精确定位。工作原理：现场测量时由发射机向管道上发射一定频率的检测电磁波信号，若管道绝缘层有破损，破损点或搭接点周围会形成球形电场，在地面上形成以漏铁为中心的分布电场，中心处向外形成点位梯度，假设土壤的导电率是均匀的，则等电位线是许多同心圆。通过A字架测量地表面的电位差来精确定位破损点，并可根据测量的电位差峰值判断破损点大小或搭接情况。PCM具有数据存储功能，数据可以用国内开发出的相应评价软件分析。如北京埃德尔公司的AD-PDA版埋地金属管道外防腐层评估软件系统。PCM具有较大的市场占有率。PCM的缺点是发射机不带电源，在野外操作不方便。与PCM类似的产品还有德国FerrophonEL/G1设备。其最大的特点是接收机能够直接接收阴极保护的信号，因此对有阴极保护的管道定位十分方便。它把1.1kHz交流信号做为防腐层破损检测的测绘信号，并有42/10kHz的定位信号，接收机天线也是采用经典的双水平天线和单竖直天线，既可按峰值（双水平天线）也可按零值（单竖直天线）定位。它也能够通过A字架测量破损点的跨步电压异常。其优点是价格低，缺点是数据不能存储。基于皮尔逊检测法的设备，由于接收机轻便，检测速度较快，自带信号发射机，可以检测没有阴极保护（CP）的管道，因此目前国内仍较普遍使用，受现场检测人员的欢迎。但是这些设备使用局限性也很大：操作者的经验技能特别重要，没有现场经验的人不易查找到涂层缺陷的位置，或者是常给出不存在的缺陷信息；很难指示涂层剥离但管道不漏铁的破损点；不能指示CP效率，易受地电场干扰。2直流电压法外防腐层破损检测和管道腐蚀状态评价的另一个前沿研究领域就是直流电压梯度法（DCVG），其特点是利用现有的阴极保护直流信号或临时向管道施加直流信号，然后在防腐层破损点检测到管对地极化电压的异常，从而确定破损点和破损程度。而采用密间隔电位法（CIPS）全面测量，有助于评估管道整体阴极保护的情况。这两种技术的结合（DCVG+CIPS）代表了这一领域的发展方向，也符合国际防腐蚀工程师协会（NACE）标准RP0502—2002的基本要求。①密间隔电位测量法密间隔电位法CIPS主要用于测定CP系统的效果，间接反映防腐涂层状况。CIPS法沿管道以间隔1.0～1.5m采集数据，绘制连续的开/关管地电位曲线图，反映管道全线阴极保护电位情况。当防腐层某处存在缺陷时，该处电流密度增大，使保护电位正向偏移，当这种偏移达到一定数量，在地表就可检测到，当电位（铜/硫酸铜参比电极）低于-850mV时，管道就会发生腐蚀。CIPS法不能检出涂层破损的准确位置，实际上是一种管地电位检测技术并非涂层缺陷检测技术，涂层状况是通过电位分析获得的，因此通常要与DCVG配合使用。用CIPS判定CP不足或过保护具有独到之处。②直流电压梯度法直流电压梯度法（DCVG）是由JohnMulvaney在澳大利亚首先提出，最初应用在通信电缆外护套破损的确定，而后广泛地应用在埋地钢管外防腐层破损的直接检测和评价领域，至今已经有逾30年历史。其基本原理是当把一个直流信号（比如阴极保护信号）施加到带防腐层的管道上，就能在管道的防腐层破损点裸露的管体和大地之间，由于土壤的电阻作用，建立起电压梯度，即土壤的电压降ΔU.依据土壤的电压降占管道对地电压的百分比来计算涂层缺陷的大小和破损点的严重程度，越靠近管道的破损点电压的梯度越大，流失的电流也越大。其判断标准为：小破损点：（0～15％）ΔU；中破损点：（16％一35％）ΔU；大破损点：（36％～100％）ΔU.依据此原理，直流电压梯度法使用高灵敏度的电压表头在管道防腐层破损点上方的地面上测量两个铜/硫酸铜半电池电极的电位差。如果在一个电压降之内两个电极有一段距离（1～2m），一个半电池电位比另一个电位要高，这样就可以确定电位梯度的大小和电流的方向。为了更容易区分管道上其他直流信号，如长线电池、杂散电流以及其他阴极保护系统，应用直流电压梯度法测量时，要通过特殊设计的中断器，以1/3S（开）和2/3S（关）的比例，向管道施加一种不对称的直流信号。这种直流信号可以从现有的阴极保护系统起点的变压整流器（T/R）上注入。如果管道不带阴极保护，则可以在管道的测试中，用电池或直流发电机临时建立这种系统。测量时把一个电极探头放在管道正上方，另一个探头放在管道的一侧，两探头相隔1～2m，沿管道走向每隔一定的距离测量一组数据。如果测量到离防腐层破损点足够近，就可以检测到直流电压梯度，并且越接近破损点，高灵敏度的表头对开/关（ON/OFF）脉冲电流反应越强烈，越过最强点后，电压降逐渐减少，退回以不同的角度重做圆形探测，两个电极探头电位平衡点之间中点就是破损点中心。先进的DCVG检测设备带有数据存储功能和GPS引擎，既能存储测量数据，也能存储地理坐标（经纬度）数据。所有这些数据都能传输到计算机中，专用的分析软件可直观地显示测量结果和防腐层异常情况。这方面的专业设备和软件的开发，是今后的一个发展方向。DCVG法对于准确确定破损点位置和破损的程度非常有效，但要全面掌握管道的腐蚀情况，还要用CIPS法对管道阴极保护状态进行测量。现在国际上最前沿的技术是把直流电压梯度法和密间隔电位测量法结合起来使用，即DCVG+CIPS技术。一旦对选定的管道作一系列这样的检测，就能够对破损点的严重程度和整个管道的腐蚀状况作一个评估。（二）管道内腐蚀检测技术管道内腐蚀检测技术最常用的是漏磁通法和超声波法。1.超声波检测技术是利用超声波在匀速传播且可在金属表面发生部分反射的特性，进行管道探伤检测的。检测器在管内运行时由检测器探头发射的超声波分别在管道内外表面反射后被检测器探头接收。检测器的数据处理单元便可通过计算探头接收到的两组反射波的时间差乘以超声波传播的速度，得出管道的实际壁厚。由于超声波的传导必须依靠液体介质，且容易被蜡吸收，所以超声波检测器不适合在气管线和含蜡很高的油管线进行检测，具有一定的局限性。常见仪器如：TMG2超声波测厚仪

2.漏磁式管道腐蚀检测设备的工作原理是利用自身携带的磁铁，在管壁全圆周上产生一个纵向磁回路场。如果管壁没有缺陷，则磁力线囿于管壁之内，均匀分布。如果管内壁或外壁有缺陷，则磁通路变窄，磁力线发生变形，部分磁力线还将穿出管壁之外而产生所谓漏磁。漏磁场被位于两磁极之间的、紧贴管壁的探头检测到，并产生相应的感应信号，这些信号经过滤波、放大、模数转换等处理后被记录到检测器的海量存储器中，检测完成后，在通过专用软件对数据进行回放处理、识别判断。目前，磁漏检测技术被广泛地应用在长输管道、油田集输管网、炼厂管网、城市管网和海底管线的检测上。仪器如：Pipescan管道腐蚀漏磁检测仪项目成熟程度油气管道检测是国内较新兴的行业，PCM外防腐层检测技术在国内应用广泛，但仍处于设备引进应用阶段，国内尚无开发出自主知识产权的相关产品。配套软件在国内已有部分公司开发。DCVG+CIPS检测技术的应用尚不完善。市场需求情况和风险分析市场需求情况分析我国是一个能源消费大国，对石油、天然气的需求很大。新老油气田众多，有的开发已四十年以上。油田管网和埋地管道的腐蚀以外腐蚀为主，管道评估指导管道大修、更换工作量很大