腐蚀与防护检测技术.ppt

,埋地钢质管道腐蚀检测技术及方法,PipelineDetectionTechnology,埋地管道腐蚀与防护检测评价技术,PipelineDetectionTechnology,1.埋地钢质管道检测的各种技术及工程方法,PipelineDetectionTechnology,1.1埋地管道腐蚀防护基础及腐蚀检测的技术范围,埋地钢质管道发生电化学腐蚀的基本形态,腐蚀原电池示意图,O2+2H2O+4e-4OH-2H2O+2e-H2+2OH-,FeFe2+2e-,金属微观腐蚀,管道的宏观腐蚀形态,管道腐蚀宏电池示意图,埋地钢质管道的典型内外腐蚀形态,埋地钢质管道的阴极保护方法,阳极电缆,埋地钢质管道的阴极保护方法,钢质管道的阴极保护原理,0管线路由探测,埋地钢质管道腐蚀与防护检测的范围,1土壤腐蚀性评价,3阴极保护有效性,2防腐层漏点完好状况,4管体应力腐蚀损伤,5介质腐蚀性/内腐蚀,1环境的电性干扰,（1）埋地管道常见的检测项目及方法,地面路由检测定位：管线仪检测、探地雷达、GPS、全站仪等测绘设备土壤腐蚀性检测、管道杂散电流检测埋地管道腐蚀防护检测-防腐层及阴保效果埋地管道管体腐蚀检测和缺陷检测传统无损检测技术、缺陷检测的新技术埋地管道的内腐蚀检测技术变形检测、漏磁、超声、电磁超声,（2）管体腐蚀缺陷和焊接缺陷检测,传统无损检测技术：射线检测（照相）技术X射线、射线、中子射线超声检测技术磁粉检测技术渗透检测技术涡流检测（导电材料）声发射检测缺陷检测（监测）新技术：磁力层析（磁记忆，MTM，MST）技术CMOS缺陷成像技术超声导波检测技术,管道变形检测技术漏磁检测强磁场通过导磁介质使管壁磁化饱和管壁四周形成一个磁回路，有缺陷时产生漏磁。超声检测利用超声波的脉冲反射、穿透、共振等探测原理，A、B、C扫描方式，探测缺陷并指示尺寸。,（3）管道内检测技术,PipelineDetectionTechnology,1.2埋地钢质管道腐蚀与防护检测的技术及设备,管道腐蚀PCM检测：防腐层完好状况和破损点,管道腐蚀DCVG检测：防腐层破损点和腐蚀倾向,管道保护的CIPS检测：阴极保护效果检测及评价,管道腐蚀环境检测：土壤腐蚀性及输送介质,管道腐蚀检测：常用方法、配合使用,皮尔逊/人体电容法,杂散电流干扰检测,PipelineDetectionTechnology,1.3埋地钢质管道腐蚀检测及管理技术的发展,管道管理新技术：完整性管理完整性管理(IntegrityManagement,IM)技术面向管道全生命期，覆盖设计、建设、运行等三个阶段。IM是指:管道运行单位对管道的潜在风险因素不断地进行识别和评价，并依据评价结果采取相应的风险控制和减缓对策，将风险始终控制在一个合理和可以接受的水平。从实用的角度，完整性管理所采用的关键技术包括失效分析及失效案例库的建立、风险评价技术、管道检测技术、适用性评价技术、机械设备故障诊断技术、地质灾害评估技术、地理信息系统（GIS）的建立等。,管道完整性管理的平衡关系,管道腐蚀评价技术的热点：ECDA,外部腐蚀直接评价（ECDA）-PipelineExternalCorrosionDirectAssessment国际标准：NACESP0502-2008国内标准：SY/T0087.1-2006钢制管道及储罐腐蚀评价标准-埋地钢质管道外腐蚀直接评价ECDA实施过程包括:预评价（Pre-Assessment）间接检测（IndirectInspection）直接检查（DirectExamination）后评价（Post-Assessment）,管道腐蚀与防护管理的特点,管理过程的持续性和周期性检测手段的不完备性评价结果的不确定性管理过程的工程特点-目标性-艰巨性-经济型-计划性多种技术的配合,管道腐蚀与防护管理的考虑因素,2.埋地管道检测的技术、仪器与方法,PipelineDetectionTechnology,2.1埋地管道检测方法和技术的分类,PipelineDetectionTechnology,探测仪器的分类,随着电子技术、传感技术及检测方法的发展，近些年来埋地管道检测仪器有了长足的进步。当前应用的仪器基本属于无损探测（NDT）的技术范畴。可以对当前主要的检测方法和仪器进行如下方法的分类：,检测技术原理检测项目检测任务、目标使用方式,1.电磁法：管线仪、探地雷达、PCM、C-SCAN2.地面电场法：DCVG、ACVG、人体电容（皮尔逊）法3.管地电位法：CIPS密间距、变频-选频防腐层测量仪4.声波法：超声波管体测厚(爬行器)、导波技术、声发射5.电法：电火花、涡流/金属蚀失量6.磁法：SCM杂散电流测绘仪、金属探测仪、防腐层测厚仪、漏磁在线检测(智能猪)、磁力层析(MTM)技术7.射线法：X-Ray探伤仪、-Ray探伤仪8.电化学法：线性极化腐蚀速率测试仪9.直观法：电视测量(CCTV内窥检测系统),仪器工作原理分类,路由探测：管线定位仪、探地雷达管体检测：涡流检测仪、Ray探伤仪、超声波测厚仪、声发射/导波金属损伤检测系统、磁力层析(MTM)防护层检测：防腐层检测仪器是当前最为常用的检测方法，又可分为：施工质量：电火花检漏仪、管线定位仪（测埋深）、X-Ray探伤仪、-Ray探伤仪；漏点检测：人体电容法(检漏仪)、直流电位梯度(DCVG)、交流电位梯度(GDFFW软件、A字架)完好性：PCM仪(GDFFW软件)、变频-选频仪、C-SCAN阴极保护：PCM电流测绘仪、CIPS密间距检测仪；内腐蚀检测：漏磁/超声缺陷检测(ILI)、内窥检测系统腐蚀速率：线性极化腐蚀速率测试仪,仪器检测项目分类,施工前期探测：管线定位仪、探地雷达施工过程检测：电火花检漏仪、Ray探伤仪竣工验收检测：管线定位仪(埋深)、直流电位梯度(DCVG)、人体电容法(检漏仪)、PCM电流测绘仪(A字架)保护效果评价：PCM阴极保护故障定位、CIPS密间距检测仪；定期腐蚀检测：漏磁探伤检测（ILI)、PCM、DCVG、MTM皮尔逊检漏仪、C-SCAN、腐蚀速率测试仪重点腐蚀检测：PCM电流梯度测绘仪(GDFFW软件、A字架)、防腐层(涂层)测厚仪、超声波(管体)测厚仪导波金属损伤检测系统、腐蚀速率测试仪、磁力层析（MTM）技术,仪器检测任务分类,开挖/接触：电火花检漏仪、Ray探伤仪、防腐层(涂层)测厚仪、超声波测厚仪(管体测厚)非开挖/非接触：管线定位仪(测埋深)、皮尔逊法(检漏仪)、DCVG/CIPS检测仪、ACVG检测仪PCM/C-SCAN（GDFFW软件）导波金属损伤检测系统磁力层析(MTM)技术漏磁/超声检测（智能猪，ILI）在线监测仪器：腐蚀速率测试仪,仪器使用方式分类,仪器选择选自NACESP0502管道外部腐蚀的直接评价方法,2.2埋地管道外腐蚀检测内容及检测方法,PipelineDetectionTechnology,（1）腐蚀环境的检测与评价（土壤）土壤电性指标调查电阻率、管地电位土壤成分特性调查含盐量等成分指标土壤形态特性调查pH值、含水率等指标土壤微生物（MIC）调查杂散电流调查和监测等电性干扰,（2）防腐层的检测与评价腐蚀检测的切入点地面间接检测：交变电流梯度（PCM）变频-选频法地电位梯度（Pearson）法、人体电容法直流电位梯度（DCVG）交流电位梯度（ACVG）,管-地电位的测量密间距测量法（CIPS，CIS）交变电流梯度法（PCM、PDM）管道挂（试）片实验牺牲阳极开路电位牺牲阳极输出电流等,（3）阴极保护的检测与评价,（4）管体腐蚀损伤的检测方法腐蚀环境模拟：挂片模拟、防腐层材料老化试验现场（挂片、实验短管）模拟腐蚀速率（土壤线性极化）测量管内检测：漏磁、涡流、超声探伤；内窥、红外检测地面检测：管地电位、电流测量、管体金属蚀失量评价-间接检查,（5）管道腐蚀检测评价流程（ECDA）,2.3埋地管道检测设备的基本原理与方法,PipelineDetectionTechnology,2.3.1管线定位原理-激励电磁场,通过给管道施加检测电流是管道带有交变的磁场,2.3.1工作原理-激励电磁场,双水平天线,垂直天线,水平磁场分布,垂直磁场分布,水平磁场的垂向梯度,工作原理-磁场的分布及探测,水平磁场的垂直梯度测量管道埋深,管道埋深与等效电流概念,式中：VT、VB为线圈的感应电动势S为两线圈间的距离D为下一线圈距管道中心距离kI为管道的等效电流,利用磁力仪测量低频电流强度,强磁性的铁芯,利用磁力仪测量低频电流强度,磁场的极性影响了输出信号的平衡,2.3.2工作原理交变电流梯度法,2.3.2工作原理交变电流梯度法,970994m异常管段,15861683m异常管段,2.3.2工作原理交变电流梯度法,84年竣工的管线,74年竣工的管线,Rg=4km2,Rg=0.5km2,2.3.3工作原理地面电场法,2.3.3地面电场法-ACVG,2.3.3地面电场法-DCVG,接近漏点,漏点上方,走过漏点,2.3.3DCVG估算防腐层破损面积,管顶对远极点电位OL/RE(测量）,管体对远地点电位P/RE(计算）,2.3.3DCVG估算防腐层破损面积,S1、S2的测量方法,2.3.4工作原理声发射法,材料中局域源快速释放能量产生瞬态弹性波的现象称为声发射(AE)，声发射是一种常见的物理现象，大多数材料变形和断裂时有声发射发生，但声发射信号强度很弱，人耳不能直接听见，需要借助灵敏的电子仪器才能检测出来，用仪器探测、记录、分析声发射信号和利用声发射信号推断声发射源的技术称为声发射技术。,2.3.4工作原理声发射法,2.3.4声发射法应用实例储罐底板,2.3.5工作原理导波技术LRUT,长距离超声波是目前可用的扫描检测工具，提供与局部厚度测量不同的检测方案。作为快速扫描方法提供粗略检测结果指示进一步检测区域。LRUT不提供对管道壁厚直接测量，但能提供金属腐蚀的深度和环向范围的综合灵敏度，也就是上轴向长度会附加到检测结果中。由于环向波沿着管道壁传播，在环向截面的每一点都相互影响，该技术对于截面的减少是敏感的。,导波技术,2.3.6原理基础铁磁材料的磁弹性效应,铁磁性材料在磁场的作用下会产生一定方向上的体积伸缩，这种效应称之为焦耳效应。它的逆效应是指材料上的应力会导致材料上的磁场变化，称之为维拉里（Villari）效应，也成为“压磁效应”。,l,l+l,2.3.6工作原理磁力层析MTM技术,磁力层析技术（MagneticTomographyMethod）的工作原理是：承受载荷的管道存在腐蚀缺陷时，会导致应力集中，使得该区域的磁场方向和强度发生变化；使用检测仪在地面对磁场变化进行检测和记录并对缺陷处的应力分布进行分析，从而得出缺陷处的管壁应力水平，进而计算管体的最大操作压力、估计缺陷类型和尺寸。,磁力层析技术,磁力层析技术,磁力层析技术,磁力层析技术,应用磁力仪沿管道正上方采集磁场异常数据。管体出现磁异常即为应力集中区，对应管体腐蚀缺陷。,磁力层析技术（MTM）,参数和特点：检测速度：3米/秒检测深度：20倍管径检测精度：5壁厚管径范围：56-1420mm以外检方式实现内检效果无需任何管道额外准备不受防腐层影响通过应力评估管道腐蚀缺陷评估管道承压能力,MST-MetallurgicalStressTechnology,3.埋地管道常用检测仪器的介绍,PipelineDetectionTechnology,3.1RD4000等管线定位仪探测埋地管线路由及测深,PipelineDetectionTechnology,RD4000埋地管线探测仪,RD4000接收机,RD4000发射机,RD-400系列管线探测仪,LD6000接收机,LD6000发射机,3.2瑞典玛拉管线探测雷达复杂环境探测埋地金属/非金属管线,PipelineDetectionTechnology,瑞典玛拉探测雷达,易捷管线定位仪,与电磁法管线探测仪相比能够探测非金属管线无须直接接触管线能够探测空洞和障碍物非破坏性方法直接读取管线深度以步行速度快速完成场地扫描,探测雷达的原理图反射法,大多数的GPR探测采用偶极子反射法GPR原理上类似于舰船所用的声纳定位设备发射天线向地下介质发射连续的高频电磁脉冲信号地下介质发生电性变化时产生反射（亦称散射）接收天线采集反射回来的电磁脉冲信号，记录并显示在终端屏幕上,给水管,排水管,电缆,管沟边缘的折射波,探测雷达的检测工作图,瑞典玛拉探测雷达的检测图,3.3RD-PCM（DM）检测仪检测防腐层性能与破损点,PipelineDetectionTechnology,RD-PCM发射机和接收机,与一般管线探测仪相比：a、较大的发射机输出功率b、采用恒流源发射检测信号c、多频率叠加输出模式d、增加了磁力计（磁靴）e、应用超低频信号,RD-PCM与GPS配合使用,管线路由及故障点定位：a、用GPS定点b、路由定点数据存储c、PCM数据存储d、GPS定点精度达CMe、使用美国TRIMBLE设备f、一个人独立操作g、数据一次转存、处理,RD-PCM管道电流测绘仪的主要用途a、直接应用：测量管线的位置和埋深；检测防腐（保温）层破损点；查明电缆故障（低阻型）位置。b、扩展应用：评价防腐（保温）层的电气性能；查找牺牲阳极埋设位置；阴极保护系统故障检测；,RD-PCM检测管道的几种方法a、电位梯度（皮尔逊）法：查找防腐层破损缺陷；b、交变电流梯度法：查找防腐层破损缺陷段；评估防腐层绝缘电阻Rg；根据检测电流梯度诊断阴保故障对无阴保管道进行模拟馈电实验,3.4C-SCAN2000防腐层破损点检测系统,PipelineDetectionTechnology,C-SCAN2000防腐层破损点检测系统,C-SCAN2000防腐层破损点检测系统,C-SCAN2000防腐层破损点检测系统,C-SCAN2000防腐层破损点检测系统,防腐层破损段,3.1km,500m,1000m,3.5RD-SCM检测仪测量管道中的杂散电流检测管体金属腐蚀部位,PipelineDetectionTechnology,杂散电流从钢管流出所造成的蚀孔,杂散电流是造成管体腐蚀穿孔的重要因素之一,动态杂散电流及其对管道的干扰,静态杂散电流及其对管道的干扰,整流器,SI智能中断器,电流汇集流入点,电流汇集流入点,电流流出放电点,注意：使用者用感应器和笔记本电脑在A到D各点测绘电流,识别管道中杂散电流的来源,RD-SCM的主要用途,a、直接测量应用：管道杂散电流大小方向；判别杂散电流的来源；确定管道阳极倾向点位置；测量管线的位置和埋深。b、扩展应用：评价电保护和排流效果；检测管体局部腐蚀部位；评价防腐(保温)层性能；检验维修效果。,SCM系统组成-智能传感器,SCM系统组成-智能信号发生器（SI）,智能信号发生器是SCM的附件提供SCM检测信号。将信号发生器SI与阴保整流器串联，SI中断阴保电流以向管道加载一个可被感应器识别的特殊信号。SCM系统可同时使用四个SI发送不同特征的信号以供电流检测.SI还具有普通中断器的功能高温稳定性、100伏特时可提供高达100安培的电流。,磁力计安置在杆中构成智能探内，“插进”靠近管道土壤里使智能探针靠近管道以便增大采集信号的信噪比增强型设计可以自动将管位信号转换为电流值,SCM系统组成-智能探针,RD-SCM系统现场工作图,多元传感板,笔记本电脑控制及检测,智能中断器的连接方式,软件应用-确定管线位置和埋深,SCM与PCM的关系,（1）PCM是检测防腐（保温）层的专用仪器；（2）SCM是测量杂散电流的专用仪器；（3）尽管SCM和PCM的功能和扩展应用范围有相同的地方，但两者不宜互相取代；（4）SCM和PCM配合使用，可获得更佳效果。,PipelineDetectionTechnology,3.6管道腐蚀与防护检测仪DCVG测量管道外防腐层的漏点CIPS检测管道阴极保护电位,PipelineDetectionTechnology,阴极保护电位的测量误差-IR降,阴保电源,阴极保护电位的测量误差,阴极保护电位的测量定时,DCVG检测仪,CIPS检测仪,DCVG检测仪检测过程,CIPS检测仪检测过程,DCVG/CIPS中断器的使用,DCVG/CIPS应用实例,DCVG+CIPS+GPS配合应用,DCVG/CIPS应用实例,3.7变频-选频法防腐层绝缘电阻测量仪,PipelineDetectionTechnology,埋地管道防腐层绝缘电阻测量仪测量埋地压力管道防腐层绝缘电阻Rg，评价管道防腐层质量状况。1.判断管道防腐层完好或损坏程度，确定更换、修补或大修的确切管段；2.指导加强阴极保护措施；3.阴极保护设计，可以提高设计精度；4.新施工的管道，可以确保施工质量。,AY508H型管道防腐层绝缘电阻测量仪,变频-选频工作原理,3.8皮尔逊(Pearson)法外防腐层漏点测量仪,PipelineDetectionTechnology,皮尔逊（人体电容）法,人体电容法,3.9涡流法金属蚀失量不开挖测量管体壁厚,PipelineDetectionTechnology,涡流法,涡流法-金属蚀失量检测,应用对比,3.10导波(GuideWave)技术管体腐蚀损伤测量系统,PipelineDetectionTechnology,导波技术,导波技术,应用实例,3.11漏磁(MFL)超声内检测设备,PipelineDetectionTechnology,漏磁管道爬行器技术,管道爬行器检测技术,漏磁管道爬行器,超声波管道爬行器,漏磁检测技术,漏磁检测技术,3.12其它无损检测类仪器,PipelineDetectionTechnology,腐蚀速率测试仪,广泛适用于石油、化工、建筑、地下管线等现场腐蚀速度的测量与监测，腐蚀防护对策的评价，可用于土壤、含油污水、大气以及钢筋混凝土等环境下的腐蚀监测和缓蚀剂缓蚀效率评价、筛选等。,测量原理采用线性极化与交流阻抗相结合的方法进行腐蚀速度测量。极化电阻测量技术已成为测量金属腐蚀速度的重要手段。工作原理是通过慢扫描三角波测量得到表观极化电阻，然后减去介质电阻得到真实极化电阻Rp，再根据Stern方程估算出腐蚀电流Icorr，其测量误差最大不超过20%。,CST800多通道快速腐蚀测试仪,超声测厚仪-测量金属管体/罐体的剩余壁厚,电火花检测仪-检测防腐层的针孔缺陷,电火花检测仪的使用,MiniTest600,防腐层/涂层测厚仪,防腐层/涂层测厚仪,MikroTest机械式涂层测厚仪是依据磁吸力的测量原理进行工作的。它通过磁钢与磁性基体之间的磁吸力与盘状弹簧之间的弹力平衡，建立弹簧的旋转力的大小与涂层厚度之间的联系，进而测量出涂层（防腐层）的厚度；F型测头是依照磁感应原理设计的，测量的是磁钢基体上非磁性涂（镀）层的厚度。N型测头是利用导电基体上的电涡流原理，测量的是非磁性金属与奥氏体不锈钢上的涂层厚度。,4.结束语,Pi