输油管道防腐层DCVG和CIPS检测与评价

第 4 4卷第 1 2期 2 0 1 5 年 1 2月 当 代 化 工 C o n t e mp o r a r y C h e mi c a l I n d u s t r y V o 1 4 4，N o I 2 D e c e mb e r ，2 0 1 5 输油管道防腐层 DC V G和 C I P S检测与评价 索 苏 ( 东北石油大学 地球科学学院， 黑龙江 大庆 1 6 3 3 1 8 ) 摘 要：管道运输具有效率高、成本低和可靠性等优点， 在油气输送方面发挥着越来越重要的作用。但是， 由于运行年限增长、环境变化和腐蚀等原因，管道易发生防腐层破损， 油气泄露等现象 ， 造成巨大的经济损失， 并给人民生命财产和生存环境带来了巨大的潜在威胁。因此，为了保证管道的安全运行，必须定期对管道的防 腐层和阴极保护效果进行检测 ， 判断外防腐层的保护状态。 以大庆油 田输油管道为例， 通过现场 DV C G和 C I P S 检测和测试数据处理分析，对输油管道防腐层和阴极保护效果进行评价研究，为管道管理者提供科学的、准确 地防腐系统数据，也为管道防腐层的修复提供科学的依据。 关键词：输油管道；防腐层 ；DC VG检测 ；C I P S检测 中图分类号 ：T E 9 8 8 2 文献标 识码 ： A 文章编号 ： 1 6 7 1 0 4 6 0( 2 0 1 5)1 2 2 8 4 7 0 4 DCVG a nd CI PS De t e c t i o n a n d Ev a l ua t i o n o n Ant i c o r r o s i ve Co a t i ng o f Oi l Pi pe l i ne SUO Su ( C o l l e g e o f E a r t h S c i e n c e s ， N o r t h e a s t P e t r o l e u mUn i v e r s i t y , He i l o n g j i a n gD a q i n g 1 6 3 3 1 8 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： P i p e t r a n s p o r t a t i o n h a s t h e a d v a n t a g e s o f h i g h e ffic i e n c y , l o w c o s t a n d h i g h r e l i a b i l i t y , S O i t i s p l a y i n g a l l i n c r e a s i n g l y i mp o r t a n t r o l e i n o i l a n d g a s t r a n s p o r t a t i o n Ho we v e r ,d u e t o o p e r a t i n g y e a r s g r o wt h e n v i r o n me n t a l c ha n g e a n d c o r r o s i o n r e a s o n s ， s o me p h e n o me n o n s u c h a s p i p e l i n e a n t i c o r r o s i v e c o a t i n g d a ma g e ， o i l a n d g a s l e a k ， e t c o fte n o c c u e d 1 h i s c a u s e d h u g e e c o n o 1 1 1 i c l o s s a n d b r o u g h t gre a t p o t e n t i a l t h r e a t s t o t h e p e o p l e s l i f e a n d p r o p e rt y a n d t h e e n v i r o n me n t Th e r e f o r e ， i n o r d e r t o e n s u r e t h e s a f e t y o f t h e p i p e h n e o p e r a t i o n ， r e g u l a r i n s p e c t i o n o f p i p e l i n e e x t e r n a l c o a t i n g a n d c a t h o d i c p r o t e c t i o n e ff e c t ， j u d g i n g t h e s t a t e o f a n t i c o r r o s i v e l a y e r o u t s i d e p r o t e c t i o n i s n e c e s s a r y As a n e x a mp l e t h r o u g h DVCG a n d C1 PS d e t e c t i o n a n d the a n a l y s i s o f t e s t d a t a o f t h e o i l p i p e l i n e i n Da q i n g o i l fie l d t h e a n t i c o rro s i o n c o a t i n g a n d c a tho d i c p r o t e c t i o n e f f e c t e v a l u a t i o n we r e r e s e a r c h e d T h e r e s u l t s c a n p r o v i d e s c i e n t i fi c a n d a c c u r a t e p i p e l i n e c o r r o s i o n p r o t e c t i o n s y s t e m d a t a t o ma n a g e r s ， a n d p r o v i d e s c i e n t i fi c b a s i s f o r t h e r e p a i r o f t h e e x t e r n a l a n t i c o r r o s i v e c o a t i n g Ke y wo r d s ： Oi l p i p e l i n e ； An t i c o r r o s i o n c o a t i n g ； DCVG d e t e c t i o n ； CI PS d e t e c t i o n 腐蚀是影响管道系统可靠性和使用寿命的关键 因素。我国输油管道在投产 1 2 a 后，管线腐蚀穿 孔 已屡见不鲜 ，不仅会造成油 、气和水 的泄漏 ，污 染环境 ，还会引起由于维修带来的材料和人力上的 浪费 ，停工停产造成的经济损失 ，甚至可能因腐蚀 引起火灾 ，威胁人身安全 ，后果极其严重u 】 。 由于输油管道一般为埋地敷设 ， 一旦投产运行 ， 很难停产检验 。因此 ，防腐层的检测是建立在管线 不开挖前提下 ，利用设备非接触性的对防腐层进行 综合性能检测，准确和经济的对防腐层的破损缺陷 进行定位，并分类统计缺陷的大小，对缺陷的大小 和数量进行评价 ，用于指导管道经营者掌握输油管 道的防腐层状况，及时维护， 保证防腐层的完好性 口 。目前 ，输油管道防腐层的检测技术有标准管 地 电位法 ( P S) 、直流电压梯度法 ( D C V G) 、密间隔 电位测量法 ( C I P S) 、多频管 中电流法 ( P C M) 、皮 尔逊 P e a r s o n检测法 ( P S) 、C S c a n 法 、变濒一 选频 法和杂散电流测绘仪法等。其中，D C V G和 C I P S检 测技术是国内外公认的比较先进的针对埋地管道 ( 尤其是有阴极保护系统的管道 )防腐层破损及阴 极保护检测技术，已获得广泛应用 。 1 D C VG和 C I P S技术检测原理 1 1 DC V G技术检测原理和评价标准 埋地管道防腐层缺陷直流电压梯度测试技术 ( D i r e c t C u r r e n t V o l t a g e G r a d i e n t )是采用直流脉冲 技术与阴极保护技术相结合 ，对输油管道防腐层进 行缺陷检测的技术。D C V G技术可以检测到较小的 防腐层破损点，并精确地定位破损点的位置，误差 为 1 5 e l n ；与此 同时，D C V G技术还可以对防腐层 的缺陷大小和破损点管线的腐蚀情况进行判断。 在有阴极保护措施的输油管道上 ，防腐层发生 收稿 日期 ： 2 0 1 5 - 0 5 - 1 4 作者简介 ： 索苏 ( 1 9 8 7 一) ，女，黑龙江讷河人，在读硕士研究生，2 0 1 2年毕业于河北联合大学石油工程专业，研究方向：矿物学、岩石学、矿 床学。E - m a i l ：g l l 0 4 3 1 3 1 6 3 c o m 。 化 工 2 0 1 5年 1 2月 破损时，电流经土壤流入管线防腐层的破损处，将 会在管线防腐层的破损位置处 地面上产生电压梯 度。由于土壤 电阻率存在差异 ，电压梯度在十几米 至几十米 区间变化。如果防腐层的缺陷较大 ，电流 的流动会形成 2 0 0 5 0 0 m V电压梯度 ，如果防腐层 的缺陷较小， 也会形成 5 0 2 0 0 m V电压梯度。考虑 到实测输油管道的距离较长， D C V G测试数据很多， 利用实测数据和标准电压梯度 的对 比结果对防腐层 缺陷进行判断的工作量非常大。而且 ，在实际检测 中，由于检测位置的变化 ，检测的电压梯度变化也 较大。因此，为了方便判断，可对 D C V G测试数据 进行转换 ，引入一个标准电压 ( m V ) ，定义为 ： 准=5 0 I 的 绝对 值 当 o 时，防腐层基本无缺陷； 当 U 0 图 1 第一段管线 D CV G检测图 F i g 1 Th e DCVG d e t e c ti o n fig u r e o f t h e fir s t s e c t i o n o f t h e p i p e l i n e ： 暑 噻 辍 檀 雕 0 U 凸 距离 m 图2 第二段管线 D C VG检测图 F i g 2 Th e DCVG d e t e c t i o n fig u r e o f t h e s e c o n d s e c ti o n o f t h e pi p e l i n e 表 3 DC VG测试数据分析 结果 T a b l e 3 Th e a n a l y s i s r e s u l t s o f DCVG t e s t d a t a 根据表 3中输油管道 D C V G测试结果可知 ： 输 腐层有较大缺陷，可考虑开挖修复段管长占总管长 3 0 5 4 ，防腐层缺陷很大 ，应立即开挖修复段管长 占总管长 7 3 3 ；在第二段管线 中，防腐层 良好 ， 无缺陷段管长占总管长 3 0 6 3 ， 有较小破损， 短期 内可以不开挖修复段管长占总管长 4 7 5 9 ， 防腐层 有较大缺陷 ，可考虑开挖修复段管长 占总管长 2 1 7 7 ，防腐层缺陷很大 ，应立即开挖修复段不存 在 。 2 2 CI P S检测结果分析 利用 C I P S检测仪器对输油管道进行现场测试 ， 如图 3 和图 4 所示 。 对 C I P S 测试数据进行处理分析 ， 判断阴极保护和防腐层 的保护状态 ，具体如表 4所 示。利用式 ( 2 ) ，计算防腐层缺陷处 I R降百分比， 评价防腐层缺陷破损大小，具体如表 5 所示。 星 蟮 檀 璺 U + 标准 + -, ,- cI ps- o O 电 F 压 F 梯度 上 一 一 + D c v G 电 压 梯 度 J 蝴 嘲 O 5 0 0 1 00 0 1 5 00 2 0 0 0 2 5 0 0 3 0 0 0 距离 m 图 3 第一段管线 C I P S检测图 Fi g 3 Th e CI PS d e t e c ti o n fi g u r e o f t h e fir s t s e c tio n o f t h e p i p e l i n e g 鞋 籁 嚣 ( 1力 邑 U 一一标准 一CI P S O F F DCVG电压梯度 L J I - - 二 = ? 一 一 0 3 0 0 6 0 0 9 0 0 l 2 0 0 1 5 0 O 1 8 00 距离， m 图 4 第二段管线 CI P S检测图 F i g 4 The CI P S d e t e c t i o n fi g u r e o f t h e s e c o n d s e c tio n o f t h e p i pe l i n e 根据表 4和表 5中输油管道 C I P S测试结果可 知 ：输油管道均处于未保护状态 ，腐蚀情况较为严 重， 且第一段管线腐蚀情况较第二段管线更为严重， O 0 O O 0 加 O 0 O O O 加 如 如 2 8 5 0 当 代 化 工 2 0 1 5年 1 2月 这也与 D C V G测试数据处理结果相符。 表 4 C I P S测试数据分析结果 T a b l e 4 Th e a n a l y s i s r e s u l t s o f CI P S t e s t d a t a 表 5 I R 评价防腐层 破损程度 的分析结果 Ta b l e 5 Th e a n a l y s i s r e s u l t s o f t h e d a ma g e d d e g r e e o f a n t i c o r r o s i v e c o a t i n g o f p i p e l i n e b a s e d o n I R 在第一段管线中，基本完好段管长占总管长 5 3 7 5 ，应 1 3年内修复段管长 占总管长 3 7 8 7 ， 应 1年内修复段管长 占总管长 5 。 4 1 ，应立 即修复 段管长占总管长 2 9 7 ；在第二段管线中，基本完 好段管长 占总管长 6 2 0 6 ， 应 1 - 3年 内修复段管长 占总管长 3 7 7 2 ，应 1年内修复段管长占总管长 0 2 5 ，应立即修复段不存在。 3 结 论 ( 1 ) 通过对输油管道 D C VG检测数据进行分 析，可知： 在第一段管线中，防腐层良好，无缺陷 段管长占总管长 3 2 4 6 ， 有较小破损， 短期内可以 不开挖修复段管长占总管长 2 9 6 7 ， 防腐层有较大 缺陷， 可考虑开挖修复段管长占总管长 3 0 5 4 ， 防 腐层缺陷很大 ，应立 即开挖修复段管长 占总管长 7 3 3 ；在第二段管线中，防腐层良好 ，无缺陷段 管长占总管长 3 0 6 3 ， 有较小破损 ，短期内可以不 开挖修复段管长占总管长 4 7 5 9 ， 防腐层有较大缺 陷， 可考虑开挖修复段管长占总管长 2 1 7 7 ， 防腐 层缺陷很大，应立即开挖修复段不存在； ( 2砸 过对输油管道 C I P S检测数据进行分析 ， 可知：在第一段管线中，基本完好段管长占总管长 5 3 7 5 ，应 1 3 年内修复段管长占总管长 3 7 8 7 ， 应 1 a内修复段管长占总管长 5 4 1 ， 应立即修复段 管长占总管长 2 9 7 ；在第二段管线中，基本完好 段管长占总管长 6 2 0 6 ， 应 1 3 a 内修复段管长占 总管长 3 7 7 2 ，应 1年内修复段管长占总管长 0 2 5 ， 应立即修复段不存在； ( 3 ) 综合 D C V G和 C I P S 检测数据分析， 可知： 输油管道均处于未保护状态 ，腐蚀情况较为严重 ， 且第一段管线腐蚀情况较第二段管线更为严重。 参 考文献 ： 1 李健埋地管道防腐层缺陷检测技术的研究 D 天津大学 ， 2 0 0 0 2 孙敬清城市埋地燃气钢质管道外防腐层检测评价技术研究及检 验软件开发 D1 _北京化工大学，2 0 0 4 3 李 自力 ，尚兴彬 ， 赵仲慧 ， 等埋地管道防腐蚀层评价方法 J 腐 蚀与防护，2 0 1 2 ，3 3( 1 2 ) ：1 1 0 4 1 1 0 7 4 朱佳林 ，侯元春，薛华鑫 ，等埋地管道外防腐层检测技术综述 全面腐