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摘要:笔者对长输管道各类腐蚀检测技术进行了探讨 , 介绍了防腐层破损和电 流保护系统检测的多频管中电流衰减法 、密间距电位测量法 、 直流电压梯度测试技术 、管道内检测漏磁检测技术和超声检测技术以及目前国内采用的管道翻转内衬修复技术、 HDPE复合结构管道修复技术等国内外先进的修复技术 。 提出了一些具体的防范措施 。
关键词:长输管道 ;检测方法 ;修复技术 ;防范措施
中图分类号：C35文献标识码： A
1 腐蚀检测方法
1 . 1 防腐层破损和电保护系统检测
1 )多频管中电流衰减法 (PCM) 多频管中电流衰减法适合于埋地钢管防腐层质量检测评价 \破损点定位 、破损 点大小估计 、管线走 向及埋 深检测 、 搭 接定位检 测以及 阴极保护 系统有效 性检测 。PCM系统的超大功率发射机向管道提供一个频率接近直流的电信号 , 手提式接收机沿管线进行管道定位 、 管中信号电流的测量 。当管道防腐层性能均匀时 ,管中电流的数值与距离成线性关系 , 其电流衰减率取决于涂层的绝缘电阻 , 根据电流衰减率的大小变化可评价防腐涂层的绝缘质量 。若存在电流异常衰减段 , 则可认为存在电流的泄漏点 , 再使用 A 字架检验地表电位梯度 , 即可对涂层破损点进行精确定位 。 一般采用的仪器是英国 Radio detectio n 公司生产的 PCM 检测器 , 这些仪器都具有便携式超大功率的发射机和手提式接收机,附件A字架可用于涂层破损点的精确定位。
2 )密间距电位测量法 ( CIPS)密间距电位测量法主要用来评估管道沿线阴极保护状态与受杂散电流干扰情况 , 同时能发现涂层漏点 。 它由 1个高灵敏的毫伏表 、 1 个 Cu/ CuS O 4 半电池探杖以及 1 个尾线轮组成 。测量时 , 在阴极保护电源输出线上串接断流器 , 断流器以一定的周期断开或接通阴极保护
电流 ,采集器能自动记录保护电位和自然电位 。通过CI PS 的检测结果可以很直观地判断阴极保护的有效性 。
3 )直流电压梯度测试技术 ( DCV G)当直流信号加到管道上时 ,在管道防腐层破损裸漏点和土壤之间会存在电压梯度 。在接近破损漏点部位电流密度增大 , 电压梯度增大 。电压梯度一般与裸漏面积成正比 。DCVG 方法是使用 1 个高灵敏的毫伏表以及 2 个 Cu/ Cu SO 4 半电池探杖插入检测部位的地面进行电位梯度检测 。为了有利于对信号的观察和解释 , 在 DCV G 测量时 , 要在阴极保护输出上加一个断流器 。在测量过程中 , 操作员沿管线以 2m 间隔用探杖在管顶上方进行测量 。该方法能准确地查出防腐层的破损位置 , 可估算缺陷大小 , 并通过通断之间电位差判定缺陷的严重程度 。
1 .2 管道内检测
管道内检测就是应用各种检测技术真实地检测和记录管道基本尺寸 ( 壁厚及管径) 、 管线基本状况 、管道内外腐蚀状况 ( 大小 、形状 、 深度及发生部位) 、 焊缝缺陷以及裂纹等情况 。对管道进行内检测是利用各种类型管道检测器来获取管道内表面质量的平面及二维信息,以此作为指导管道运行、制定管道使用维护决策的重要手段 。最常用的内检测方法有漏磁腐蚀检测和超声波腐蚀检测 。
1 )漏磁检测技术
漏磁检测的原理是当对铁磁性的被测管道施加磁场时 , 在管道缺陷附近会有部分磁力线漏出被测管道表面 , 通过分析磁敏传感器的测量结果可得到缺陷的有关信息 。 在这类检测器工作过程中 , 永磁体产生一个完整饱和的磁场 , 并通过磁刷传输至管壁的钢铁内 , 管道缺陷 ( 管壁变薄 、强度缺陷)使管壁间的磁通量产生变化并被传感器记录 , 漏磁量与管壁的缺陷大小相关 。计算机处理可以定量地评定漏磁检测到的缺陷类型 、尺寸 、形状和位置 。检测的数据可以直接被管体适用性评价技术如 B31G 、 DN V RP - F1 01 以及 P CO RRC 所使用 。
2 )超声检测技术 声发射 ( A E)检测技术是一种动态 、整体无损检测技术 , 其原理是用灵敏的仪器接收和处理采集到的声发射信号 , 通过对声发射源特征参数的分析和研究 , 推断材料或结构内部活动缺陷的位置 、 状态变化程度和发展趋势 。 声发射信号处理技术的发展代表了声发射检测技术的发展方向 。
传统意义上的超声检测已经相当成热 , 但这种逐点扫描检测的特性使得该方法难以适用长输管道的在线检测 , 由此产生了超声导波技术 。由于导波的特性 ,在激励处 ,探头所接收到的回波信号包含了管道的整体信息 , 在管道内由一点激励产生的超声导波就可以沿管道传播得非常远 , 最远可达几十米 。超声导波在管壁的内表面 、 外表面和中部都有质点的振动 , 声场遍及整个壁厚 , 因此整个管壁都可以被检测到 , 意味着既可以检测管道的内部缺陷 , 也可以检测管道的外部缺陷 。 近年来 , 超声导波在管道内的快速检测 、 缺陷定位研究等日益受到国内外无损检测单位的关注 。目前 , 能够提供管道导波检测设备的
主要有英国 PI 公司和 G U L 公司 。
2 管道修复技术
2 . 1 翻转内衬修复技术
翻转内衬技术修复管道的原理是以浸透热固性树脂的纤维增强软管或编织软管作为管道的衬里材料 ,采用气压或液压法将此软管翻转进地下管道内 , 并使浸透热固性树脂的一面贴附在钢管内壁表面并压紧 , 然后采用热水或蒸汽使软管上的热固性树脂固化 , 形成一层坚硬的 “管中管” 结构 , 从而使已发生破损或失去输送功能的地下管道在原地原位得到重建和更新 。
2 . 2 HDPE 复合结构管道修复技术
穿插衬装高密度聚乙烯 ( HDPE)管是一种全新的管道修复技术 。该技术将高密度聚乙烯管插入需要修复的旧管道内 , 利用原旧管道的刚性和强度为承力结构以及高密度聚乙烯管耐腐蚀 、耐磨损 、耐渗透等特点 ,形成 “ 管中管” 复合结构 , 使修复后的管道具备钢管和 H DP E 管的综合性能 。该技术对旧管线清洗要求低 , 减少了清管时间和投入 , 不仅施工周期短 、 费用低 , 而且可将管道的接头数目降到最低 , 减少了停产时间 。同时 , 修复后管道的可靠性得到了最大限度的提高 。对于腐蚀严重或泄露的旧铁管和钢管 , 内衬 HDPE 构成结构性复合管 ,可达到恢复管线功能 、延长使用寿命的目的 。HDPE 管大幅度地提高了在役旧管道的承压能力 、 耐腐蚀性能和输送能力 , 而其成本仅为钢管的 40 % 左右 。
3 防范措施
3 . 1 做好线路的日常巡检工作
线路巡检能够及时发现隐患 , 从而把隐患消除在萌芽状态,因此必须十分重视线路的日常巡检工作。线路巡检形成了以巡线工巡检為主 , 管理人员抽检为辅的巡检制度 。 巡线工实行全线每天车巡一次、每周步巡一次的措施 , 严格落实巡检制度 , 保证巡检质量 , 发现问题及时汇报并督促相关人员及时解决 , 限期整改 ,把隐患消除在萌芽状态 。
3 . 2坚持做好管道沿线的安全宣传
宣传 《安全生产法》 、《石油天然气管道保护条例》 等法律法规 , 增强沿线居民的安全意识 , 减少管线附近的野蛮施工及管线上的非法占压 ; 远期的安全宣传以提高沿线居民的安全防范意识 ,杜绝管线附近的违法施工 ,发现安全隐患能够及时制止并报警 。
3 . 3 加强工程材料质量管理
工程管材 、设备的质量都直接影响整个工程的使用年限 , 管材设备从设计选型 、 招标 、 质检 、采购 、运输 、库存到施工的整个过程中 ,都应建立完整的质量保证体系 。
3 . 4 管道焊接严格要求
在工程施工中 , 始终做到管道焊接前必须检查管材外观 , 符合要求才能使用 ; 焊接前先将管材 、管件放置现场一定时间 , 消除温差 ; 焊接时应处理接口表面 , 每次收工时 , 管口应做临时封堵 ; 在管道下沟前 , 要对管沟进行复测 , 严格按工艺要求填平夯实 ,保证管道不能悬空 。
3 . 5 加强施工监理工作
甲方和监理工作人员应相互配合 、协作 ,严格要求乙方按照相关的施工规范进行施工 , 确保工程质量 。
参考文献
[ 1] 严大凡 , 翁永基 , 董绍华.油气长输管道风险评价与完整性管理 [ M] .北京 :化学工业出版社 , 2005 . 37～ 42 .
[ 2] 宋生奎 , 宫敬.油气管道内检测技术研究进展 [ J ] .石油工程建设 , 2005 , 31 ( 2 ) :10 ～ 11 .
[ 3] 胡士信.阴极保护工程手册 [ M] .北京 :化学工业出版社 , 1998 .
关键词:长输管道 ;检测方法 ;修复技术 ;防范措施
中图分类号：C35文献标识码： A
1 腐蚀检测方法
1 . 1 防腐层破损和电保护系统检测
1 )多频管中电流衰减法 (PCM) 多频管中电流衰减法适合于埋地钢管防腐层质量检测评价 \破损点定位 、破损 点大小估计 、管线走 向及埋 深检测 、 搭 接定位检 测以及 阴极保护 系统有效 性检测 。PCM系统的超大功率发射机向管道提供一个频率接近直流的电信号 , 手提式接收机沿管线进行管道定位 、 管中信号电流的测量 。当管道防腐层性能均匀时 ,管中电流的数值与距离成线性关系 , 其电流衰减率取决于涂层的绝缘电阻 , 根据电流衰减率的大小变化可评价防腐涂层的绝缘质量 。若存在电流异常衰减段 , 则可认为存在电流的泄漏点 , 再使用 A 字架检验地表电位梯度 , 即可对涂层破损点进行精确定位 。 一般采用的仪器是英国 Radio detectio n 公司生产的 PCM 检测器 , 这些仪器都具有便携式超大功率的发射机和手提式接收机,附件A字架可用于涂层破损点的精确定位。
2 )密间距电位测量法 ( CIPS)密间距电位测量法主要用来评估管道沿线阴极保护状态与受杂散电流干扰情况 , 同时能发现涂层漏点 。 它由 1个高灵敏的毫伏表 、 1 个 Cu/ CuS O 4 半电池探杖以及 1 个尾线轮组成 。测量时 , 在阴极保护电源输出线上串接断流器 , 断流器以一定的周期断开或接通阴极保护
电流 ,采集器能自动记录保护电位和自然电位 。通过CI PS 的检测结果可以很直观地判断阴极保护的有效性 。
3 )直流电压梯度测试技术 ( DCV G)当直流信号加到管道上时 ,在管道防腐层破损裸漏点和土壤之间会存在电压梯度 。在接近破损漏点部位电流密度增大 , 电压梯度增大 。电压梯度一般与裸漏面积成正比 。DCVG 方法是使用 1 个高灵敏的毫伏表以及 2 个 Cu/ Cu SO 4 半电池探杖插入检测部位的地面进行电位梯度检测 。为了有利于对信号的观察和解释 , 在 DCV G 测量时 , 要在阴极保护输出上加一个断流器 。在测量过程中 , 操作员沿管线以 2m 间隔用探杖在管顶上方进行测量 。该方法能准确地查出防腐层的破损位置 , 可估算缺陷大小 , 并通过通断之间电位差判定缺陷的严重程度 。
1 .2 管道内检测
管道内检测就是应用各种检测技术真实地检测和记录管道基本尺寸 ( 壁厚及管径) 、 管线基本状况 、管道内外腐蚀状况 ( 大小 、形状 、 深度及发生部位) 、 焊缝缺陷以及裂纹等情况 。对管道进行内检测是利用各种类型管道检测器来获取管道内表面质量的平面及二维信息,以此作为指导管道运行、制定管道使用维护决策的重要手段 。最常用的内检测方法有漏磁腐蚀检测和超声波腐蚀检测 。
1 )漏磁检测技术
漏磁检测的原理是当对铁磁性的被测管道施加磁场时 , 在管道缺陷附近会有部分磁力线漏出被测管道表面 , 通过分析磁敏传感器的测量结果可得到缺陷的有关信息 。 在这类检测器工作过程中 , 永磁体产生一个完整饱和的磁场 , 并通过磁刷传输至管壁的钢铁内 , 管道缺陷 ( 管壁变薄 、强度缺陷)使管壁间的磁通量产生变化并被传感器记录 , 漏磁量与管壁的缺陷大小相关 。计算机处理可以定量地评定漏磁检测到的缺陷类型 、尺寸 、形状和位置 。检测的数据可以直接被管体适用性评价技术如 B31G 、 DN V RP - F1 01 以及 P CO RRC 所使用 。
2 )超声检测技术 声发射 ( A E)检测技术是一种动态 、整体无损检测技术 , 其原理是用灵敏的仪器接收和处理采集到的声发射信号 , 通过对声发射源特征参数的分析和研究 , 推断材料或结构内部活动缺陷的位置 、 状态变化程度和发展趋势 。 声发射信号处理技术的发展代表了声发射检测技术的发展方向 。
传统意义上的超声检测已经相当成热 , 但这种逐点扫描检测的特性使得该方法难以适用长输管道的在线检测 , 由此产生了超声导波技术 。由于导波的特性 ,在激励处 ,探头所接收到的回波信号包含了管道的整体信息 , 在管道内由一点激励产生的超声导波就可以沿管道传播得非常远 , 最远可达几十米 。超声导波在管壁的内表面 、 外表面和中部都有质点的振动 , 声场遍及整个壁厚 , 因此整个管壁都可以被检测到 , 意味着既可以检测管道的内部缺陷 , 也可以检测管道的外部缺陷 。 近年来 , 超声导波在管道内的快速检测 、 缺陷定位研究等日益受到国内外无损检测单位的关注 。目前 , 能够提供管道导波检测设备的
主要有英国 PI 公司和 G U L 公司 。
2 管道修复技术
2 . 1 翻转内衬修复技术
翻转内衬技术修复管道的原理是以浸透热固性树脂的纤维增强软管或编织软管作为管道的衬里材料 ,采用气压或液压法将此软管翻转进地下管道内 , 并使浸透热固性树脂的一面贴附在钢管内壁表面并压紧 , 然后采用热水或蒸汽使软管上的热固性树脂固化 , 形成一层坚硬的 “管中管” 结构 , 从而使已发生破损或失去输送功能的地下管道在原地原位得到重建和更新 。
2 . 2 HDPE 复合结构管道修复技术
穿插衬装高密度聚乙烯 ( HDPE)管是一种全新的管道修复技术 。该技术将高密度聚乙烯管插入需要修复的旧管道内 , 利用原旧管道的刚性和强度为承力结构以及高密度聚乙烯管耐腐蚀 、耐磨损 、耐渗透等特点 ,形成 “ 管中管” 复合结构 , 使修复后的管道具备钢管和 H DP E 管的综合性能 。该技术对旧管线清洗要求低 , 减少了清管时间和投入 , 不仅施工周期短 、 费用低 , 而且可将管道的接头数目降到最低 , 减少了停产时间 。同时 , 修复后管道的可靠性得到了最大限度的提高 。对于腐蚀严重或泄露的旧铁管和钢管 , 内衬 HDPE 构成结构性复合管 ,可达到恢复管线功能 、延长使用寿命的目的 。HDPE 管大幅度地提高了在役旧管道的承压能力 、 耐腐蚀性能和输送能力 , 而其成本仅为钢管的 40 % 左右 。
3 防范措施
3 . 1 做好线路的日常巡检工作
线路巡检能够及时发现隐患 , 从而把隐患消除在萌芽状态,因此必须十分重视线路的日常巡检工作。线路巡检形成了以巡线工巡检為主 , 管理人员抽检为辅的巡检制度 。 巡线工实行全线每天车巡一次、每周步巡一次的措施 , 严格落实巡检制度 , 保证巡检质量 , 发现问题及时汇报并督促相关人员及时解决 , 限期整改 ,把隐患消除在萌芽状态 。
3 . 2坚持做好管道沿线的安全宣传
宣传 《安全生产法》 、《石油天然气管道保护条例》 等法律法规 , 增强沿线居民的安全意识 , 减少管线附近的野蛮施工及管线上的非法占压 ; 远期的安全宣传以提高沿线居民的安全防范意识 ,杜绝管线附近的违法施工 ,发现安全隐患能够及时制止并报警 。
3 . 3 加强工程材料质量管理
工程管材 、设备的质量都直接影响整个工程的使用年限 , 管材设备从设计选型 、 招标 、 质检 、采购 、运输 、库存到施工的整个过程中 ,都应建立完整的质量保证体系 。
3 . 4 管道焊接严格要求
在工程施工中 , 始终做到管道焊接前必须检查管材外观 , 符合要求才能使用 ; 焊接前先将管材 、管件放置现场一定时间 , 消除温差 ; 焊接时应处理接口表面 , 每次收工时 , 管口应做临时封堵 ; 在管道下沟前 , 要对管沟进行复测 , 严格按工艺要求填平夯实 ,保证管道不能悬空 。
3 . 5 加强施工监理工作
甲方和监理工作人员应相互配合 、协作 ,严格要求乙方按照相关的施工规范进行施工 , 确保工程质量 。
参考文献
[ 1] 严大凡 , 翁永基 , 董绍华.油气长输管道风险评价与完整性管理 [ M] .北京 :化学工业出版社 , 2005 . 37～ 42 .
[ 2] 宋生奎 , 宫敬.油气管道内检测技术研究进展 [ J ] .石油工程建设 , 2005 , 31 ( 2 ) :10 ～ 11 .
[ 3] 胡士信.阴极保护工程手册 [ M] .北京 :化学工业出版社 , 1998 .