钢质管道外腐蚀直接评价(ECDA)过程中密间隔电位(CIPS)检测方法的应用
长输管道外腐蚀评价标准及技术应用现状
长输管道外腐蚀评价标准及技术应用现状摘要：随着经济和化工行业的快速发展，外腐蚀直接评价（ECDA）是对管道防腐层和阴极保护状况进行科学检测和评价的技术，美国腐蚀工程师协会NACE已制定NACESP0502-2010《管道外腐蚀直接评价方法》等标准。
ECDA采用多种检测工具，分析评价管道检测结果，确定管道缺陷点的开挖和维修优先次序，保障管道完整性。
阐述了ECDA的预评价、间接检测、直接检测和后评价4个阶段的工作内容和要求。
介绍了管道外腐蚀直接评价技术在国内长输管道的应用情况，总结了该技术的优缺点，指出在间接检测方法、数据积累等方面国内外还存在差距。
最后提出应建立适合我国国情、与国际接轨的管道外腐蚀直接评价体系的建议。
关键词：管道ECDA;标准;防腐层;完整性;检测引言腐蚀、制管缺陷和第三方破坏是我国长输管道事故主要因素。
采用强制电流阴极保护与高质量防腐涂层可有效解决管道腐蚀问题。
长输管道线路管理的一项重要工作即是定期对管道防腐层漏点、缺陷和剥离情况进行检测和评价。
我国在2010年颁布《石油天然气管道保护法》首次针对长输管道的检测提出强制要求，即“管道企业应当定期对管道进行检测、维修，确保其处于良好状态”。
1外腐蚀直接评价标准ECDA目的是评价和减缓外腐蚀风险因素对管道完整性的影响，保证管道安全可靠。
ECDA技术路线是分析管道施工运行资料，优选管道检测方法，建立管道外腐蚀和防腐层全面的数据信息，辅以现场开挖验证缺陷点，确定管道外腐蚀严重程度，评价管道防腐层状况和剩余寿命。
相关标准是美国腐蚀工程师协会NACESP0502-2010《管道外腐蚀直接评价法》，石油行业标准SY/T0087.1-2006《埋地钢质管道外腐蚀直接评价》修改采标了NACESP0502-2002，年代版本较早，近年来管道内检测技术、缺陷评价技术发展更新很快，国内外标准在检测结果评价和缺陷优先级排序、现场开挖数量等方面存在差异。
因此有必要研究ECDA技术最佳应用实践，以改进和提升我国管道腐蚀控制和检测技术。
中文NACESP0502-2010管道外腐蚀直接评价方法
1.2.3 对没有较好控制腐蚀的管道，包括没有正规的间接检测，第一次使用 ECDA 时，必须有更严格要求。这些要求至少应包括附加数据的收集、直接调查和后评价。
1.2.3.1 初次使用 ECDA，需更严格要求以加深对外腐蚀方面的管道完整性认识。
2
天津嘉信技术工程公司资料
NACE SP0502-2010 标准正文
第一节 总则
1.1 引言
1.1.1 本标准叙述国家腐蚀工程师协会(NACE)关于陆上埋地钢质管道系统外部腐 蚀直接评价(ECDA)方法。本标准为典型管道系统应用 ECDA 方法提供指导和支持。
1.1.2 编写此标准是为操作员根据特定管道情况制定操作方法提供必要的灵活性。 1.1.3 ECDA 是一个不断改进的方法。通过成功应用，ECDA 可以识别并处理已经 发生、正在发生、和将要发生腐蚀的部位。 1.1.3.1 ECDA 方法的优越性在于，能够确定缺陷将在哪里形成，而不只是确定已存
性不如“计划”指示。 NACE ECDA：本标准中定义为外部腐蚀直接评价方法。 管道对电解质的电位：参见结构对电解质的电位。 管-地电位：参见结构对电解质的电位。 极 化： 由于电流流过电极/电解质界面引起的开路电位改变。 优先次序： 基于电流腐蚀活动加上前期腐蚀程度和范围，对每一个间接检测指示进行评估的来
漏 点： 保护性防腐层的不连续性（孔），它使未保护表面暴露到外部环境中。 水压试验： 用水充满管段并加压达到管道名义环向压力的给定值进行的验证试验。 指示（症状）： 表示根据间接检测测量发现的和正常状态偏离的症状。 “立即”指示：需要在很短时间内进行修复或维修的症状。 间接检测：在管道上方地面或附近地面用来确定防腐层漏点、腐蚀热点、或其它异常点位置的装
埋地钢制管道外检测解决方案之密间隔电位法(CIPS)检测阴极保护有效性
埋地钢制管道外检测解决方案之密间隔电位法（CIPS）检测阴极
保护有效性
引言
目前管道承担着国内油气运输的主要任务,油气管道的安全关乎民生大计。
对油气管道运行中面临的风险因素进行识别和评价，通过监测、检测、检验等各种方式，对管道进行完整性管理，将风险控制在最小范围内，保障油气运输，至关重要。
技术原理
该技术使用CIPS密间隔电位检测系统,沿管线以小间隔测量管-地电位，这样可测出管道上任意点的保护电位。
该技术用一个具有记录功能的毫伏计替换了常规的万用表，可以大量记录检测到的电位数据，进而得到整个管线上的保护电位分布图。
布置方案
在CIPS检测中通过测量保护电流的ON电位和OFF电位，可以消除管道周围土壤对检测结果的影响。
OFF 电位作为非常有用的参数，在很大程度上消除IR降读数过程中出现的数值偏差。
当是阴保电流处于关闭状态时，电压测量中的IR降成分几乎同时衰减，使得管体和所接触的土壤之间电压衰减到很小。
通过在管道阴保仪的输出端串接一个断流器，来测量保护断电位（OFF 电位），从而实现在没有IR降影响的基础上对管道真实保护情况进行准确的评估。
利用CIPS方法轴向测量管道ON/OFF电位，CIPS测点间隔2-3 米，每个点采集的数据8 个，其中包括：开电位、关电位、开电压梯度、关电压梯度、距离、采样时间、经度、纬度。
测量过程中，如受杂散电流的干扰，需要过滤掉90%-95%杂散电流的干扰。
得到整条线路的阴保电位,评价线路阴极保护效果，对恒电位仪的输出参数提出合理化建议,判断局部保护电位异常原因。
图1 CIPS检测
工程案例。
外防腐层直接评价(ECDA)在西一线山西管理处管道的应用
根据 以上评价 等级 ，对检 测 出的管道 外防腐 层破损 点进行 分 类 ，根据 分类结果来 确定开挖验证 顺序 。
采用 ＥＣＤＡ四个步骤 对 管道外 防腐 层破 损点进 行检 测评估 ，并 法 ＣｌＰＳ 于 阴极 保护标准 离并正于阴极保护 偏离并正于阴极保护
通过 开挖 验证 检测 数据 的准确性 ，阐述 了ＥＣＤＡ外检测评 价在
电位 标 准
电位 标 准
管 道 安 全 管 理 过 程 中的 重 要 性 。
（２）只 存 在 “中 ”等 级 点 的 集 中 区 域 ，并 以 往 有 腐 蚀 事 故
县斑 鸠岭 ，沿 途 经过 永和 县 、大 宁县 、隰县 、蒲 县 、尧 都 区 、浮 山 记录 。
县 、沁 水县 、阳城 县 、泽 州 县 ，管 道 管径 １０１６ｍｍ，采用 ３ＰＥ防腐
Ｃ类 ：腐蚀活性较 低的 点 ，正 常运 行条件 下管道 发生腐蚀 的
处破 损 点活性 为 阳极／ｌａ极 （Ａ／Ａ），ＩＲ降 为 ０。并 且该 点通 电电 ２结语
ＡＣＶＧ ｆｄＢ） 低电压降
中等 电压降
高 电压 降
关 键 词 ：ＥｃＤＡ：外 防 腐 层
交 流 电 衰 减
单 位 长 度 衰 减 量
外腐 蚀直 接 评价 方法 （ＥＣＤＡ）是通 过 评价 和 降低外 腐 蚀对 法 （ＰＣＭ） 单位长度衰减量小
中等
单位长 度衰减较大
(统稿)管道外腐蚀评价标准
标准前言ECDA是一个持续改进的过程。
通过连续开展ECDA，管道运营商能够确定腐蚀活动已经发生，正在发生或可能发生的区域。
ECDA的优点之一是能找出腐蚀缺陷将要形成的位置，而不仅仅是腐蚀缺陷已经发生地区。
目录1 总则 (3)2 术语 (6)3 预评价 (8)3.1简介 (8)3.2 数据收集 (8)3.3 ECDA可行性评估 (11)3.4 间接检测工具的选择 (11)4 间接检测 (14)4.1 简介 (14)4.2 间接检测计量 (14)4.3 校正和比较 (14)5 直接检测 (16)5.1 简介 (16)5.2 开挖顺序 (16)5.3 开挖和收集数据 (17)5.4 防腐层破坏和腐蚀深度测量 (18)5.6 原因分析 (18)5.7 缓解措施 (18)5.9 重分类和重排优先次序 (19)5.10 开挖数量的确定 (19)6 后评价 (20)6.1 简介 (20)6.3 再评价时间间隔 (20)6.4 ECDA有效性评价 (20)6.5 反馈和持续改进 (21)7 ECDA记录 (22)7.1简介 (22)7.2 预评价报告 (22)7.3间接检测 (22)7.4 直接检测 (22)7.5后评价 (22)附录C：直接检测法—防腐层损坏和腐蚀深度测量（非强制性） (35)附录D：后评价—腐蚀速率估算（非强制性） (36)1 总则1.1 简介1.1.2 本标准在编写时，为适应具体管道情况给运营商提供了调整的灵活性。
1.1.3 ECDA是一个持续改进的过程。
通过连续开展ECDA，能够确定腐蚀活动已经发生，正在发生或可能发生的地点。
1.1.3.1 ECDA的优点是可以确定腐蚀将要发生地区，而不仅仅是腐蚀已发生的地区。
1.1.3.2 通过对比连续开展的ECDA的结果，可以评价ECDA的有效性，并证明对管道完整性的信心在持续增长。
1.1.4.1本标准将待评价的外腐蚀假定为一种威胁，以此为基准，可评价腐蚀尚不显著的管道未来的腐蚀情况。
管道外腐蚀直接评价技术及应用
ECDA过程
预评价
间接检测 直接检查
后评价
检测结果
间 接 检 测 阶 段 的 工 作
防腐层缺陷检测 腐蚀活性测试 阴极保护有效性检测 交直流干扰检测 土壤腐蚀性调查 其它异常检测
需注意的问题 结果分析
防腐层缺陷检测
使用地面检测工具（如DCVG、ACVG等） 确定管道防腐层存在缺陷的位置和缺陷严 重程度。（对于某些管道还需分段测试防 腐层绝缘性能），并用另一种适用的地面 检测工具进行验证性测试。防腐层缺陷点 处还应测量GPS座标和管顶埋深，并做好 标记。
现场照片
现场照片
现场照片
现场照片
现场照片
现场照片
现场照片
防腐层缺陷
防腐层缺陷
防腐层缺陷
防腐层缺陷
腐蚀活性测试
对于发现的防腐层缺陷点通过DCVG等 方法判断其是否具有腐蚀活性并确定其 类型。
阴极保护有效性检测
● 管道阴极保护电位； ● 强制电流阴极保护运行参数； ● 牺牲阳极阴极保护运行参数； ● 其它相关设施情况。
评估ECDA过程的有效性 反馈
确定再评价的时间间隔
再评价时间间隔是开展下一轮ECDA评 价的最低时间要求。根据上一阶段对管 道安全性的评价结果及管道腐蚀速率、 安全裕量、公称壁厚等因素估算管道的 剩余寿命，据此确定最大再评价的时间 间隔。
评价ECDA过程的有效性
在这一评价过程中，要对直接检查结果 进行分析，确认此次ECDA过程的有效 性。
ECDA过程
预评价
间接检测 直接检查
后评价
检测结果
直 接 检 查 阶 段 的 工 作
确定开挖点的位置 开挖和数据采集 开挖点管道的修复 管道安全评估 腐蚀原因分析 指标修正
CIPS技术方法及应用
埋地管道阴极保护的密间距电位检测技术及应用天津嘉信技术工程公司林守江一、引言埋地钢质管道阴极保护效果的传统测量方法是在管道测试桩位置进行管-地电位测量，通过测得的管道对大地的电位差数值来判断管道是否达到-0.85V的保护基准电位。
一般使用数字万用表和Cu/CuSO4饱和硫酸铜参比电极，在管线测试桩处进行电位的接触式测量。
该检测方法的最大问题在于检测工作只能对测试桩附近1到2米的距离有效，而常规管道上的两个测试桩之间相距在一公里以上，这使得管道绝大部分位置上的管-地电压无法测量出来。
因此，管道沿线的某些局部影响因素，如距离测试桩很近的较大防腐层缺陷可以对测试桩的检测读数产生较大的影响，对于距离测试桩较远管道上的诸如金属搭接等故障，对于测试桩处保护电位的影响却无法检测出来。
由此可见，通过在测试桩上得到管道防护效果方面的信息是十分有限的。
为打破只能在测试桩上阴保电位的测量局限，大约在50年前发明了管道密间距电位的检测方法（Close-Interval Potential Survey简称CIPS, 也称CIS）。
在检测过程中，用一根长导线通过某个测试桩上连线与管道相连，沿着管线路由以小间距测量管-地电压。
由于整条管道的金属管体可以看成一个电位的等位体，这样可测出管道路由上任意点的阴极保护电位，进而得到整个管线上阴极保护电位的分布。
CIPS检测设备是使用一个具有数据记录功能的灵敏毫伏表替换常规的万用表，对大量检测数据加以记录，并配合数据分析软件进行数据处理和分析。
图1 典型的密间距检测数据记录仪和工作图在CIPS检测中通过测量保护电位的断（OFF）电位，可以消除管道周围土壤条件对检测结果的影响，大大降低了IR因素导致错误读数的可能性。
ON/OFF电位的概念基础是：在当阴极保护电流被关闭时，电压测量中的IR成分几乎同时的衰减，而管道和所接触土壤之间的电压衰减则很小（在甚至几个小时甚至几天都不会变化）。
这样得到的有效保护电位（即OFF 电位）是比较准确的，可以实现对管道阴极保护效果进行更好的评测。
密间隔电位测量法在煤层气管道破损点判断中的应用
2019年第12期（总第171期）ENERGY AND ENERGY CONSERVATION2019年12月能源研究密间隔电位测量法在煤层气管道破损点判断中的应用韩廷鹤I王强2(1.山西省国新能源发展集团有限公司，山西太原030032； 2.山西天然气有限公司，山西太原030032)摘要：在煤层气管道外检测中应用密间隔电位测量法(CIPS法)可准确判断管道外防腐层破损点的腐蚀情况，从而优化破损点修复顺序，高效低成本修复。
对煤层气管道破损点判断中CIPS法的应用进行了分析讨论。
该检测中首先运用CIPS法判断定位出破损点的腐蚀活性，然后抽取其中2个点进行开挖验证，结果与CIPS法预测结果一致。
关键词：管道外检测；管道防腐层；密间隔电位测量法；腐蚀活性；断电电位中图分类号：TE988文献标识码：A文章编号：2095-0802-(2019)12-0012-02Application of Close-interval Potential Survey in Assessment of Defective Spots of Coal BedMethane PipelinesHAN Tinghe1,WANG Qiang2(1.Shanxi Provincial Guoxin Energy Development Group Co.,Ltd.,Taiyuan030032,Shanxi,China; 2.Shanxi Natural Gas Co.,Ltd.,Taiyuan030032,Shanxi,China)Abstract：The application of close-interval potential survey(CIPS)in the coating detection of coal bed methane pipelines is able to judge the corrosion condition of the anti-corrosion coating of the defective spots of the pipeline precisely,in order to optimize the renovation order of the defective spots and repair the spots with less cost and more efficiently.This paper analyzed and discussed the application of CIPS in assessment of defective spots coal bed methane pipelines.During the detection,the CIPS was utilized to assess the corrosion activity firstly,and then2spots predicted were choosed to dig up for the verification.The results turned out to be the same as predicted by CIPS.Key words：pipeline coating detection;pipeline anti-corrosion coating;close-interval potential survey;corrosion activity;off potential0引言定期对煤层气管道进行防腐层外检测可有效减少腐蚀穿孔的风险发生，延长管线使用寿命，既是防控・管道安全运行风险的有力抓手，又可以带来更多的经济效益。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
过程中
的是管道外防腐层方面的检测，重点针对因外腐蚀或其他因素造成的管道防腐层缺陷和质量下降。
国
图1 CIPS检测示意图
如图(1)所示，阴极保护电流(CP)加载到管道上时，通过管道、防腐层和土壤构成回路。
在回路中加入断流器定时中断阴极保护电流，这样就可以通GPS进行同步的电位测量。
密间隔电位测量是在有阴极保护系统的管道上通过测量管道的管地电位
图2 理想化的极化电位测量
如图(2)所示，此种电位测量方法为瞬间断电法，它能够消除保护电流在土壤中流动而形成的降，同时在电位未发生明显下降过程中进行测量，让保护电位不因为IR将的影响而偏负，也不因为电位的去极化过程而偏正，所测量电位更接近真实值。
2 CIPS检测模式
密间隔电位测量(CIPS)方法是通过尾线与管道相连接，检测人员携带数据记录仪，手持探杖沿着管道的路由前行，并以很小的间距(一般情况1-3m 右的)记录管道上的管地电位的数值，该方法通常被用来检测管道阴极保护的效果。
CIPS在实际的检测应用过程中有5种检测模式，不同的检测模式在实际中有不同的使用情况。
图3 CIPS信号不中断的检测模式
如图(3)所示，CIPS的检测信号不中断模式应用在牺牲阳极检测的过程中，由于国内较多的牺牲阳极阴极保护工程在施工过程中，直接将管道与牺牲
图4 CIPS信号中断的检测模式
如图(4)所示，检测信号中断的检测模式是最常用的一种CIPS检测模式，通常情况下应用在外加电流阴极保护系统中，通过检测区段内两端的阴保系
图5 CIPS带横向测量的检测模式
如图(5)所示，带横向测量的检测模式也叫做加强型CIPS检测方法，加强测量法适用于防腐层破损点多的管段断电电位的修正测量；该方法不仅能消
降影响，同时也能消除由
图6 加强型CIPS检测方法示意
如图(6)所示，通过以下的计算公式可实现对测量过程中，由平衡电流引起的IR降影响，公式如下：
(on
off
on
off
off
free
-
IR
V
V
V
V
V
V
V−
∆
−
∆
∆
−
=
式中：
IR-free
—A测量点修正后的断电电位，mV
—A测量点的通电电位，mV；
—A测量点的断电电位，mV；
V on—通电状态下，A与B两测量点间的直流地电位梯度，mV；
V off—断电状态下，A与B两测量点间的直流地电位梯度，mV。
图7 CIPS带纵向测量的检测模式
如图(7)所示，带纵向测量的检测模式是检测管道阴极保护电位的同时，测量管道上纵向电位梯度的一种CIPS检测模式，该检测模式可在进CIPS检测的过程中进
4 CIPS
图8 CIPS带横向纵向测量的检测模式
如图(8)所示，带横向纵向测量的检测模式是
图9 横向/纵向电位梯度比较
如图(9)所示，横向电位梯度的现场检测数据表现为：在横向电位梯度测量过程中，逐渐靠近防腐层破损点，检测数据的绝对值会逐渐的增大，在破损点的正上方时检测数据的绝对值达到最大值。
当检测远离管道的破损点时，检测数值会逐渐下降趋近于零值，如图9所示。
而纵向的电位梯度值在测量过程中逐渐靠近防腐层破损点时，检测数据的绝对值逐渐增大后减小，在管道防腐层破损点的正上方时数据的绝对值趋近于零。
当检测远离破损点时，检测数据的符号与靠近过程中的数据符号相反，并且检测数据反方向逐渐增加后减小到零附近。
所以在使用CIPS进行防腐层破损点检测过程中，如发现横向电位梯度检测数据逐渐增大后又减小，同时纵向电位梯度存在过零及反向的现象，即可通过这两种特性来判定管道的防腐层破损，并且可以通过横的变化来判定管道的防腐层是否存在破损点。
横向梯度与通电电位V on和断点电位V off的比较
如图(11)所示，在防腐层漏点处，可以看到横向梯度与通电电位V on和断点电位V off电位之间存在明显的对应关系，通电电位V on和断点电位V off电位下降波形最大位置与横向电位梯度上升最大位置对应。
结论
埋地管道ECDA检测过程中，应用CIPS检测的扩展方法，既可以实现管道上密间距保护电位的测量，同时也可以弥补CIPS/DCVG管道检测过程中各个独立检测过程的定位不准等情况的不足。
通过现场的管道通/断电电位、横/纵电位梯度的测量，掌握了各种检测数据在管道防腐层破损点上的分布规律，应用该分布规律可以实现使用CIPS的检测方法对防腐层破损点的定位；而阴极保护的通/断电位可以提供补充信息，用来验证检测结果。
图10 横向电位梯度与通电电位V
on 比较
11 横向电位梯度与通/断电位V
on
/V off比较。