天然气长输管道外腐蚀直接评价的实践

ｖ。ｌ＿４８　Ｎ【）．８　Ａｕｇ．２叭５　移　１　，　天然气长输管道外腐蚀直接评价的实践　李明　，王晓霖　，乔国春　，刘思良　。陈天民　（１．中国石化抚顺石油化工研究院，辽宁抚顺１１３００１；　２．中国石化天然气分公司榆济管道公司，山东济南２５０１０１）　

［摘要］　外腐蚀直接评价（ＥＣＤＡ）是油气管道完整性管理的重要手段，将ＥＣＤＡ技术高效系统地应用于国内长　输管道是当前管道保护的重要任务。为了综合应用外腐蚀检测方法并进行深入分析评价，开展了长输天然气管道　ＥＣＤＡ实践研究。结果表明：ＥＣＤＡ过程综合应用多种检测方法及数据的深入分析对于管道外腐蚀检测评价效果　良好，检测的天然气长输管道外腐蚀危害轻；基于系统的完整性评价结果，提出了管道外腐蚀防护维修维护方案和　预防措施。未来应加强管道完整性管理中的数据完整性管理，综合运用外检测技术与其他检测技术，重点解决外　检测技术应用中出现的特殊问题，积极探索新的检测评价技术，有效提高ＥＣＤＡ工作的效率和信息化水平。　［关键词］　外腐蚀直接评价；天然气长输管道；管道完整性管理；检测；评价　［中图分类号］ＴＥ８３２；Ｕ１７７　［文献标识码］Ａ　［文章编号］１００１—１５６０（２０１５）０８—００７０—０４　

０前言　目前，国内外常采用外防腐蚀层与阴极保护系统　对油气管道进行联合防护。管道完整性管理是管道安　全储运的必备条件，其中管道外腐蚀直接评价是其重　要的组成部分，应定期开展。必须加强管道完整性管　理中的数据完整性管理，特别是管道建设期数据管理，　从而保证外腐蚀直接评价（ＥＣＤＡ）检测方法的适用和　过程的准确高效。ＥＣＤＡ的规范化过程包含４个阶段：　预评价、间接检测、直接检查和后评价。ＥＣＤＡ技术在　将开挖维修成本最小化的同时，对管道外腐蚀风险进　行有效管理，从而改善管道的安全状况，其作为一套科　学而规范的管道外腐蚀和防护系统检测评价手段正在　得到越来越多的应用。美国防腐蚀工程师学会　（ＮＡＣＥ）早在２００２年就建立了管道外腐蚀直接评价技　术标准。目前，国外管道完整性管理已运用ＥＣＤＡ、高　分辨率的漏磁检测和现场开挖验证评价等多种方法对　管道进行综合评价，同时检测仪器厂商也开发设计了　适用于ＥＣＤＡ检测的多种检测设备　Ｊ。国内油气管道　企业尽管接触ＥＣＤＡ技术相对较晚，但在借鉴国外先　进经验的同时正逐步探索适合国内管道特点的ＥＣＤＡ　

［收稿日期］２０１５—０４—１８　［基金项目］　中国石油化工集团公司资助项目（３１３０４２）　［通信作者］李明，博士，工程师，研究方向为油气管道　检测评价与完整性管理技术，Ｅ—ｍａｉｌ：ｕｐｃｌｍｍ　＠１２６．ｃｏｍ　

检测程序，近年在原油、天然气、燃气管道等均进行了　一定的ＥＣＤＡ应用实践　“Ｊ，但针对管道防腐蚀层和　阴极保护有效性通常只采用一种或两种检测方法，对　ＥＣＤＡ检测方法的综合运行和系统评价尚显不足。因　此，如何将ＥＣＤＡ技术高效系统地应用于国内油气管　道，特别是针对多种检测方法的综合应用和检测数据　的深入分析与系统评价是当前管道完整性管理的重要　研究课题之一。　某天然气长输管道投产于２０１０年，全线采用３ＰＥ　外防腐蚀层和强制电流阴极保护实施外腐蚀防护。管　线多次穿过城、郊区、河流和山体，且与燃气管道、电气　化铁路、高压输电线路多次并行和交叉，沿线地质结构　复杂。本工作利用ＥＣＤＡ对该管线的外腐蚀进行检　测、评价，具有较好的准确性和一定的实用性。　

１预评价　（１）基本特征该管道材料为Ｘ６５螺旋缝埋弧焊　钢管，壁厚１２．５　ｍｍ，管径４，７１１　ｍｍ，部分区域采用加　强壁厚，其阴极保护率接近１００％。整个管线穿越山　地、梯田、农田、河流、居民区等，且多次与公路、铁路及　高压输电线路并行和交叉，地质结构复杂，其他工程施　工活动频繁。检测段全长１３５　ｋｍ。　（２）ＥＣＤＡ应用可行性　该天然气管道具备应用　ＥＣＤＡ技术条件：①管道投产时间不长，管理制度体系　先进，技术档案规范、齐全；②符合ＮＡＣＥ　ＳＰ０５０２中的　间接检测仪器选用方法的要求。　假护　第４８卷・第８期・２Ｏｌ５年８月　（３）区段划分及检测方法ＥＣＤＡ检测区段划分　准则包括：城区、郊区，杂散电流干扰区；防腐蚀层变化　段，改线段，绝缘法兰等；阴极保护电流流失或变化点，　不同防腐蚀层管段，水下穿越管段，土壤环境特征或类　型有较大差异点等。ＥＣＤＡ检测区段共包含２５个，同　

一检测区段不一定是连续检测，但采用相同方法。　ＥＣＤＡ标准检测方法包括密间隔电位测试法　（ＣＩＰＳ）、直流电位梯度测试法（ＤＣＶＧ）、交流电位梯度　测试法（ＡＣＶＧ）、交流电流衰减法（ＰＣＭ）、皮尔逊法　（Ｐｅｒｓｏｎ）等［５］。ＣＩＰＳ测试是在管道地表以较小的等间　距测量管地通／断电位来评价阴极保护系统的有效性，　并判断管道外防腐蚀层是否存在缺陷；ＤＣＶＧ测试是在　管道地表用两个参比电极测量电位差确定防腐蚀层缺　陷点位置、电流方向、防腐蚀层缺陷面积大小、缺陷的　形状及缺陷所处管体的位置　；ＡＣＶＧ和Ｐｅｒｓｏｎ法是　通过地面设备测量交流电位梯度的分布而确定防腐蚀　层缺陷；ＰＣＭ测试是对测量管道施加交流电流信号并　检测管道中电流信号衰减率的变化和定量测量防腐蚀　层绝缘电阻值大小确定防腐蚀层破损点位置和缺陷严　重程度　。　不同的管段采用不同的间接检测方法，包括ＣＩＰＳ、　ＤＣＶＧ、ＡＣＶＧ、ＰＣＭ和管地电位（Ｐ／Ｓ）测量法等组合　使用。　２问接检测　２．１管道外防腐蚀层　管道外防腐蚀层检测使用地面检测工具来确定管　道防腐蚀层存在缺陷的位置、严重程度及腐蚀活性　。　使用ＰＣＭ系统软件计算防腐蚀层的绝缘电阻值；管道　穿越段检测主要通过前后ＰＣＭ电流衰减情况以及管　地电位测量方法进行综合测试。　利用ＡＣＶＧ和ＤＣＶＧ方法进行管道外防腐层缺陷　检测，检测管段共检测出外防腐蚀层缺陷点２９３处，平　均２．２￣ｔ＿ｂ．／ｋｍ。检测出的缺陷点中ＰＣＭ交流电流信号　衰减率大于７０　ｄＢ／ｋｍ的有６处（２．０％），电流信号衰　减率在５Ｏ～７０　ｄＢ／ｋｍ的有３５处（２Ｏ．８％），小于５Ｏ　ｄＢ／ｋｍ有２２６处（７７．２％）。基于ＤＣＶＧ方法，一旦定　位了防护层破损点，破损点严重程度可以由漏点的中　心点到远地点之间的电位差来估算，即采用　降与所　加电压电位降的百分比来表示破损点严重程度＿２　Ｊ。　ＤＣＶＧ检测发现检出的破损点中有２处漏点侬％超过　３０％，其余２９１处漏点　％降均小于ｌ６％。同时，利用　ＤＣＶＧ法通过电流流向判定防腐蚀层破损处管体的腐　蚀活性，若电流流向土壤，该破损点处管体正在发生腐　蚀；若电流流人管体，则该破损点处管体不会发生腐　蚀＿９］。现场检测发现６５处防腐蚀层漏点存在腐蚀活　性；此外，检测发现第一检测分段后约２０　ｋｍ处至第二　检测分段前约２０　ｋｍ之间，管道防腐蚀层缺陷点分布　密集，平均有４—６个缺陷点。综合评价“一类（重）”防　腐蚀层缺陷点有７１处，占缺陷点总数的２４．２％；“二类　（中）”有４８处，占缺陷点总数的１６．４％；其余１７４处缺　陷点均评价为“三类（轻）”，占缺陷点总数的５９．４％。　防腐蚀层绝缘电阻测试表明，尽管在个别地段管　道ＰＣＭ测试电流存在一定衰减，但绝大部分测试地段　管道ＰＣＭ测试电流无明显衰减，因而测试管段防腐蚀　层绝缘质量整体评定为优等级。　检测管段共穿越公路、铁路及河流１９处。检测结　果表明，穿越段ＰＣＭ电流信号衰减缓慢，防腐蚀层性　能良好，但有３处电流衰减值稍偏大（大于５　ｄＢ／ｋｍ），　日常管理中有必要加强对这３处管段的监测。　２．２阴极保护系统　对检测管段阴极保护系统进行全线ＣＩＰＳ测量，测　量间距为１．５～３．０　Ｉｌｌ。通过分析阴极保护系统的通电　电位（包含土壤的侬降）沿管道的变化趋势可评价管　道防腐蚀层的总体平均质量优劣状况；阴极保护系统　的瞬时断电电位不包含土壤的　降，是阴极保护电流　对管道的“极化电位”，是实际有效的保护电位，用于评　价阴极保护系统的有效性¨　。　检测结果表明，管段全线通电电位的平均值为　

一１　１２５　ｍＶ（一１　００６～一１　４７４　ｍＶ）（相对于ＣＳＥ，下　同），断电电位平均值为一１　０５５　ｍＶ（一８４７～一１　１９０　ｍＹ），基本位于正常保护状态，管线通断电侬降亦不　明显。图１为一临近居民区ＥＣＤＡ检测区段阴保电位　分布状态。　

一４００『　Ｉ　一８５０ｍＶ　一８００　…～　……　…－ｆ　………　

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图１　阴极保护电位检测结果　对阴极保护站恒电位仪的长效参比电极、阴极电　缆、零位接阴极电缆、阳极电缆等的检测均为完好，阳　极地床接地电阻正常；阴极保护站进出站绝缘法兰的　绝缘性能均良好。　ｖ　４８　Ｎｏ．８　Ａｕ　（）１５　２．３杂散电流　杂散电流干扰检测采用管地电位测量和电位梯度　测量等检测管道受到杂散电流干扰的位置、干扰情况　大小和干扰距离等。　现场检测发现，检测管段沿线测试桩处通电电位　比较稳定，所受干扰较弱，与ＣＩＰＳ测试结果一致。电　位梯度检测值基本在０．０６～４．５０　ｍＶ／ｍ，属于中等偏　弱等级干扰　；部分检测点数据见表１。由测试桩处　长时间监测通电电位的情况可见，管段沿线测试桩的　电位较稳定，波动范围较小，管道受到的动态直流杂散　电流干扰极小。　表１　电位梯度检测数据表　

检测管段沿线高压线交叉并行较多，通过测试桩　处交流电压检测发现，大部分测试桩处交流电压均小　于４　Ｖ，但第二检测分段中共有１５个测试桩处交流电　压大于４　Ｖ（４—１０　Ｖ），分布于测试桩Ｋ０６０一Ｋ０６２，　Ｋ０７５及Ｋ０７８一Ｋ０８９；同时对该段管线交流电压的长时　间监测结果为交流电压较平稳，不存在短时间出现交　流电压峰值的现象。计算该１５个测试桩处交流电流　密度，均小于３０　Ａ／ｍ　，交流干扰评价为弱（见表２），不　需要采取交流干扰防护措施¨引。　表２　交流干扰检测数据表　

（续表２）　２．４士壤物性及腐蚀性　检测管段沿线山地石方和农田土质较多，共实测　５０处管道沿线土壤电阻率。测试结果表明，管道沿线　地表至埋深处土层平均土壤电阻率变化较大，农田地　区土壤电阻率较低，为２０～６０　ｎ・ｍ，部分山区土方地　区土壤电阻率１００—２５０　Ｑ・ｍ，土壤腐蚀性等级中等　偏弱　；土壤ｐＨ值６．４～７．６，基本为中性环境，按土　壤腐蚀性评级标准为“弱”。对１Ｏ处土壤理化分析表　明，探坑处土壤含水率３．６２％～７．５４％，ｃｌ一和ＳＯ　一含　量较低，含盐量０．０８％～０．３８％，结果表明土壤呈弱腐　蚀性；氧化还原电位在２７１～６４５　ｍＶ，土壤腐蚀性中等　偏弱。通过对沿线土壤电阻率和ｐＨ值的测试结果，结　合采集土样的检测和化验结果可见，检测管段土壤的　腐蚀性较弱。