王樹輝  劉永峰

中石油管道有限責(zé)任公司西氣東輸分公司山西管理處

 

摘要：在山西管理處所轄西一線管道外檢測過程中，采用ECDA四個(gè)步驟對管道外腐蝕情況進(jìn)行檢測評估，發(fā)現(xiàn)管道當(dāng)前存在的問題，并通過直接評價(jià)驗(yàn)證間接檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，闡述了ECDA外檢測評價(jià)在管道安全管理過程中的重要性。

關(guān)鍵詞：ECDA，外防腐層，直接評價(jià)，陰極保護(hù)

 

外腐蝕直接評價(jià)方法(ECDA)是通過持續(xù)評價(jià)和完善外腐蝕系統(tǒng)、促進(jìn)管道的完整性，來提高管道安全性的一種結(jié)構(gòu)化過程。該方法與在線檢測和壓力試驗(yàn)等一樣,是一種管道完整性評價(jià)方法。

該方法被廣泛用于管道外腐蝕完整性評價(jià)，是一個(gè)不斷完善的結(jié)構(gòu)化過程，可以識別并處理已經(jīng)發(fā)生、正在發(fā)生和將要發(fā)生腐蝕的管道部位。區(qū)別于在線檢測和壓力試驗(yàn),外腐蝕直接評價(jià)的主要目的是為了防止未來出現(xiàn)的外部腐蝕。其優(yōu)點(diǎn)在于不僅能夠確定已經(jīng)存在缺陷的腐蝕區(qū)域，而且能夠判定將要發(fā)生腐蝕的區(qū)域。

本文通過對山西管理處所轄西一線管道實(shí)施的外腐蝕直接評價(jià)，采用ECDA四個(gè)步驟對管道外腐蝕情況進(jìn)行了系統(tǒng)檢測評估，發(fā)現(xiàn)了管道當(dāng)前存在的外腐蝕控制方面的問題，并通過直接評價(jià)驗(yàn)證間接檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，闡述了ECDA在管道安全管理過程中發(fā)揮的重要作用。

1  外腐蝕直接評價(jià)(ECDA)

根據(jù)《SYT0087.1-2006 鋼制管道及儲罐腐蝕評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)埋地鋼質(zhì)管道外腐蝕直接評價(jià)》，ECDA主要包括四個(gè)步驟：預(yù)評價(jià)、間接檢測與評價(jià)、直接檢測與評價(jià)、后評價(jià)。

1.1  預(yù)評價(jià)

預(yù)評價(jià)包括資料及數(shù)據(jù)收集、ECDA管段劃分、檢測方法和設(shè)備選擇。

1.2  間接檢測與評價(jià)

間接檢測主要包括外防腐層完整性和陰極保護(hù)有效性兩方面的內(nèi)容，對于特殊地段需要對交流/直流干擾程度進(jìn)行評價(jià)。主要通過地面檢測方法確定防腐層缺陷嚴(yán)重程度、陰極保護(hù)不足管段及其它異常缺陷，從而確定已發(fā)生或可能發(fā)生腐蝕區(qū)域的位置。為提高檢測可靠性，需在整個(gè)管段使用兩種或更多種間接檢測工具，主要檢測內(nèi)容包括以下幾方面。

① 埋地管道外防腐層完整性檢測，包括：防腐層狀況評價(jià)，準(zhǔn)確定位破損點(diǎn)，確定缺陷的大小，按缺陷嚴(yán)重程度分類，確定缺陷的修復(fù)優(yōu)先級別，評價(jià)其完整性情況。

② 陰極保護(hù)的有效性檢測，對其保護(hù)水平（管道是否獲得全面、合適的陰極保護(hù)，是否存在欠保護(hù)及過保護(hù)情況）給予全面評價(jià)，對檢測中存在的問題進(jìn)行根源確認(rèn)；確定破損處管體的腐蝕/陰保電流的流向，對其腐蝕程度給予評價(jià)。

③ 雜散電流干擾調(diào)查，全面評價(jià)其對管道外腐蝕的影響（包括站內(nèi)外陰極保護(hù)相互干擾）；提供建議整改方案。

④ 對漏電站場、閥室的漏電原因、漏電位置進(jìn)行調(diào)查。

⑤ 管道套管搭接情況。

⑥ 排流設(shè)施的完好性和排流效果評價(jià)。

⑦ 穿路、穿河等特殊管段的陰極保護(hù)有效性和涂層完整性評價(jià)。

⑧ 沿線周邊環(huán)境調(diào)查，包括每公里土壤電阻率測試，周邊干擾源調(diào)查，輸電線路塔桿與管道最近距離等內(nèi)容。

1.3  直接檢測與評價(jià)

間接檢測完成后，對間接檢測的結(jié)果進(jìn)行分析后，進(jìn)行下一步的直接評價(jià)步驟。

確定間接檢測中缺陷修復(fù)的優(yōu)先順序，對最可能出現(xiàn)腐蝕活性的區(qū)域進(jìn)行開挖和數(shù)據(jù)采集，測量防腐層損傷與腐蝕缺陷，評價(jià)管道剩余強(qiáng)度（嚴(yán)重性），對存在腐蝕的管段進(jìn)行腐蝕根源分析，根據(jù)開挖驗(yàn)證結(jié)果對管道修復(fù)評級進(jìn)行確認(rèn)，對前幾個(gè)步驟地結(jié)果進(jìn)行評價(jià)。

1.4  后評價(jià)

后評價(jià)主要工作包括管道剩余壽命計(jì)算、再評價(jià)時(shí)間間隔的確定、ECDA有效性評價(jià)，對整個(gè)評價(jià)過程進(jìn)行總結(jié)。確定再評價(jià)時(shí)間間隔，并對管道外壁腐蝕直接評價(jià)過程的整體有效性進(jìn)行評價(jià)。

2 ECDA在西一線管道的應(yīng)用

2.1  預(yù)評價(jià)

本次檢測的管道包括西一線干線管道275 km和沁水煤層氣支線30 km，其中西一線干線西起永和縣永和關(guān)，東至澤州縣斑鳩嶺，沿途經(jīng)過永和縣、大寧縣、隰縣、蒲縣、堯都區(qū)、浮山縣、沁水縣、陽城縣、澤州縣，管徑1 016 mm，采用3PE防腐層，管道經(jīng)過地段80%為山區(qū)，管道管頂埋深基本在1 m到3 m之間；沁水煤層氣支線位于沁水縣境內(nèi)，管徑610 mm，采用3PE防腐層，管線經(jīng)過山地、丘陵長20 km，河谷、灘地長10 km，管道管頂埋深1—3 m。檢測管道分為兩個(gè)ECDA段，分別為西一線干線ECDA1和沁水煤層氣支線ECDA2。兩個(gè)ECDA管段均采用交流電流衰減法（PCM），交流地電位梯度法（ACVG），密間隔電位法（CIPS），直流地電位梯度法（DCVG）對管道外防腐層完整性和陰極保護(hù)有效性進(jìn)行檢測。

2.2 間接檢測與評價(jià)

首先通過PCM + ACVG和DCVG方法對全線管道進(jìn)行埋地管道外防腐層完整性檢測，包括：防腐層整體狀況評價(jià)，準(zhǔn)確定位破損點(diǎn)，確定缺陷的大小和嚴(yán)重程度分類，確定缺陷的修復(fù)優(yōu)先級別，評價(jià)其完整性情況。此次305 km共檢測到242處防腐層破損點(diǎn)。其中39處為“一類”；43處為“二類”；160處為“三類”。防腐層破損點(diǎn)的評價(jià)方法根據(jù)《GB/T 19285-2014 埋地鋼質(zhì)管道腐蝕防護(hù)工程檢驗(yàn)》及《SY/T 0087.1-2006 鋼質(zhì)管道及儲罐腐蝕評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)埋地鋼質(zhì)管道外腐蝕直接評價(jià)》，等級評價(jià)準(zhǔn)則如表1所示。

 

 

根據(jù)以上評價(jià)等級，對檢測出的管道外防腐層破損點(diǎn)進(jìn)行分類，根據(jù)分類結(jié)果來確定開挖順序。

（1）一類：腐蝕可能正在進(jìn)行的點(diǎn)，正常運(yùn)行條件下可能對管道構(gòu)成近期危險(xiǎn)。

①存在多個(gè)相鄰“嚴(yán)重”等級的點(diǎn)。

②兩種以上間接檢測和評價(jià)均為“嚴(yán)重”等級的點(diǎn)。

③初次開展ECDA評價(jià)時(shí)，檢測結(jié)果不能解釋的點(diǎn)或不同間接檢測方法測試結(jié)果有差異的點(diǎn)。

④同時(shí)存在“嚴(yán)重”“中等”等級的點(diǎn)，結(jié)合歷史和經(jīng)驗(yàn)判斷有可能出現(xiàn)嚴(yán)重腐蝕的點(diǎn)。

⑤無法判定腐蝕活性嚴(yán)重程度的點(diǎn)。

（2）二類：腐蝕可能正在進(jìn)行的點(diǎn)，正常運(yùn)行條件下可能不會對管道構(gòu)成近期危險(xiǎn)。

①孤立并未被列入一類“嚴(yán)重”等級的點(diǎn)。

②只存在“中等”等級點(diǎn)的集中區(qū)域，并且以往有腐蝕事故記錄。

（3）三類：腐蝕活性低的點(diǎn)，正常運(yùn)行條件下管道發(fā)生腐蝕的可能性極低。

①間接檢測判斷為“輕微”等級的點(diǎn)。

②未被列入一類、二類的點(diǎn)。

通過CIPS方法共檢測到大部分管道處于正常保護(hù)，部分管道處于欠保護(hù)或者過保護(hù)，共檢測出3處閥室漏失電流。

2.3  直接檢測與評價(jià)

根據(jù)間接檢測共選取了9處外防腐層破損點(diǎn)開挖檢測，其中6處為“一類”；1處為“二類”；2處為“三類”。開挖的一類破損點(diǎn)中防腐層破損面積最大為604.4 cm2，其中有2處有浮銹，其他4處未發(fā)現(xiàn)腐蝕問題；開挖的二類破損點(diǎn)中防腐層破損面積最大為0.25 cm2，無腐蝕問題發(fā)生；開挖的三類破損點(diǎn)中防腐層破損面積最大為77 cm2，無腐蝕問題發(fā)生。

2.4 外防腐層破損點(diǎn)檢測分析

利用PCM + ACVG方法，通過選取dB值大小不等的幾個(gè)破損點(diǎn)可以整體判斷管道外防腐層破損點(diǎn)的相對大小情況。以D014樁+105 m處破損點(diǎn)為例，dB值較大，破損點(diǎn)位置前后左右的dB值分別為：60/65/67/62，最大值為67。該破損點(diǎn)信息如表2所示。通過計(jì)算得出此處防腐層電流衰減因子為0.0408 dB/m，其電流衰減如圖1所示。 

 

圖 1 DO14樁至D015樁電流衰減曲線

在陰極保護(hù)的有效性檢測過程中，采用CIPS方法在該破損點(diǎn)處進(jìn)行專項(xiàng)測試，該點(diǎn)通電電位為-1 171 mV，斷電電位為-819 mV，斷電點(diǎn)位稍正于-850 mV，如圖2所示。 

 

圖 2  破損點(diǎn)段管道CIPS檢測電位曲線

根據(jù)表1所示的評價(jià)準(zhǔn)側(cè)， D014樁+105 m外防腐層破損點(diǎn)斷電電位-817 mV，若土壤電阻率偏低則腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)會增大，同時(shí)此處ACVGdB值為67，相對加大，可作為有效的直接檢測與評價(jià)點(diǎn)，綜合以上因素判定為二類破損點(diǎn)。

根據(jù)間接檢測結(jié)果，判定D014樁+15m處破損點(diǎn)為二類破損點(diǎn)，對該處破損點(diǎn)進(jìn)行了開挖驗(yàn)證。開挖后發(fā)現(xiàn)此處破損點(diǎn)在管道底部6點(diǎn)位置有1 000 ×50 mm環(huán)氧粉末剝離，如圖3所示。防腐層破損長度達(dá)1 m，管體表面有輕微浮銹。這也從側(cè)面印證了陰極保護(hù)基本處于有效狀態(tài)。

通過開挖驗(yàn)證對管道的外防腐層狀況和管道陰極保護(hù)情況有了整體了解，能很好地指導(dǎo)后期防腐層修復(fù)和陰極保護(hù)調(diào)整。

 

 

圖 3  破損點(diǎn)現(xiàn)場開挖驗(yàn)證

在開挖驗(yàn)證后，對本處破損點(diǎn)采用粘彈體+冷纏帶進(jìn)行了修復(fù)，并及時(shí)回填（見圖 4）。

 

圖 4  防腐層破損點(diǎn)修復(fù)效果圖

  3 結(jié)論

  （1）利用ECDA可以準(zhǔn)確檢測出管道防腐層的破損點(diǎn)，并根據(jù)多種非開挖的檢測的結(jié)果對防腐層破損點(diǎn)進(jìn)行分類，及時(shí)發(fā)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)高的防腐層破損點(diǎn)。

（2）利用ECDA可以評價(jià)管道的陰極保護(hù)有效性。

（3）ECDA可以發(fā)現(xiàn)管道防腐層和陰極保護(hù)存在的問題，用于指導(dǎo)和制定防腐層修復(fù)和陰極保護(hù)整改計(jì)劃，減少管道的安全隱患。 

作者：王樹輝，1976年生，2004年起先后擔(dān)任西部管道哈密維搶修隊(duì)隊(duì)長；塔里木輸油氣分公司鄯善維搶修隊(duì)主任、輪南站站長、管道科科長；西氣東輸高陵維搶修隊(duì)隊(duì)長；現(xiàn)任西氣東輸山西管理處處長。 

《管道保護(hù)》2017年第5期（總第36期）