崔云龍* 劉元?jiǎng)?翟永軍
(泰安市特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院)
對(duì)成都某埋地金屬管道進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn),管道存在均勻腐蝕和局部腐蝕2種情況(如圖1所示),且大部分為局部腐蝕,其危害性也較大。鋼管在土壤中的腐蝕過(guò)程主要是電化學(xué)溶解,形成腐蝕電池后導(dǎo)致管道銹蝕穿孔。按腐蝕電池陽(yáng)極區(qū)與陰極區(qū)間距的大小,又可將鋼管的腐蝕形態(tài)分為微電池腐蝕和宏電池腐蝕兩大類。這里兩種腐蝕與土壤電阻率存在很大關(guān)系,與當(dāng)?shù)氐臏囟?、濕度和氣候、酸堿度、鹽分、水、氧含量、pH、自然腐蝕電位、最小保護(hù)電位、限制臨界電位、電化學(xué)腐蝕等都存在很大關(guān)系。通常在檢驗(yàn)前要進(jìn)行周圍環(huán)境調(diào)查(腐蝕狀況)。綜上所述,埋地管道在土壤中被腐蝕主要是由土壤中的電子游動(dòng)引起的。該腐蝕原因可分為電子從陽(yáng)極或者陰極流動(dòng),或者是形成電流這3個(gè)過(guò)程,彼此之間存在密切的關(guān)系,也可以相互獨(dú)立,如果一個(gè)原因受到影響,另兩個(gè)也會(huì)同樣受到不同程度的阻礙,腐蝕電子的游動(dòng)就會(huì)減速或受到影響。微量元素和微生物也會(huì)對(duì)管道腐蝕產(chǎn)生較大影響。燃?xì)夤艿劳獗黹L(zhǎng)期與這些物質(zhì)接觸,逐漸受到腐蝕,最終影響管道防腐質(zhì)量。
圖1 管道加強(qiáng)級(jí)3PE 腐蝕狀況
相關(guān)管道參數(shù)、介質(zhì)類型、設(shè)計(jì)溫度、壓力、套管位置和結(jié)構(gòu)、電源的可利用性、遠(yuǎn)距離的監(jiān)控系統(tǒng)類型與位置、陰極保護(hù)的設(shè)計(jì)使用壽命,都需要系統(tǒng)地查找資料。
在管道檢驗(yàn)過(guò)程中首先應(yīng)進(jìn)行管道宏觀檢查。管道宏觀檢查相關(guān)項(xiàng)目及檢驗(yàn)方法為:觀察周圍管道走向及利用PCM及A字架確定埋深和管道位置,利用GPS記錄管道具體位置,GPS會(huì)利用大地坐標(biāo)形成坐標(biāo)系統(tǒng)。地面裝置檢查主要檢查標(biāo)志樁、測(cè)試樁、里程樁、標(biāo)志牌(簡(jiǎn)稱“三樁一牌”)等外觀完好、丟失情況;主要對(duì)管道沿線地形、地貌通過(guò)目測(cè)、測(cè)量等方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。管道沿線防護(hù)帶及構(gòu)建物,包括與其他建(構(gòu))筑物凈距和占?jí)翰⑿?、交叉、?dòng)土等檢查狀況;天然氣地下管網(wǎng)錯(cuò)綜復(fù)雜,強(qiáng)制電流和陰極保護(hù)的外加電源對(duì)其他天然氣管道影響較大,會(huì)對(duì)管道形成自身保護(hù),而其他沒(méi)有陰極保護(hù)的管道腐蝕性較強(qiáng)。主要是由于電化學(xué)腐蝕因素影響,內(nèi)部管地單位、絕緣接頭保護(hù)端和非保護(hù)端是否連接。
采用加強(qiáng)級(jí)3PE防腐(利用電火花檢測(cè))非常重要,目前埋地燃?xì)夤艿莱S玫耐夥栏繉又饕惺蜑r青、環(huán)氧樹(shù)脂粉末(FBE)、煤焦油瓷漆、環(huán)氧煤瀝青和聚氨酯膠帶等五類。在國(guó)內(nèi),從耐用年限、維護(hù)費(fèi)用等經(jīng)濟(jì)因素綜合考慮,一般首選三層PE復(fù)合結(jié)構(gòu)防腐涂層。在犧牲陽(yáng)極保護(hù)法中采用鎂棒和鋅棒作為犧牲陽(yáng)極對(duì)管道進(jìn)行保護(hù)的線路比較多。但應(yīng)注意的是,當(dāng)土壤電阻率(如表1所示)太高和被保護(hù)管道穿過(guò)水域時(shí),不宜采用犧牲陽(yáng)極保護(hù),土壤電阻率測(cè)試方法如圖2所示。
圖2 土壤電阻率測(cè)試方法
表1 土壤腐蝕性評(píng)價(jià)等級(jí)表
中壓和次高壓管線大部分在城市主干道,受到電力機(jī)車和高壓線、地鐵的影響較大,對(duì)雜散電流中的參數(shù)影響也較大,天燃?xì)饴竦毓艿来蟛糠致裼诘叵?,?dāng)有架空或者過(guò)路過(guò)橋等形式就要做好架空管道防腐和接地線路,去除管道上的流動(dòng)電子,減少管道周圍環(huán)境的影響,特別是重大化工廠周圍。
在臨近交直流的高壓輸電線路(額定電壓、電纜位置)對(duì)天然氣管道的電場(chǎng)作用、管道直流干擾檢測(cè)過(guò)程中,環(huán)境中可能存在可燃性氣體,應(yīng)避免在接線或拆線時(shí)產(chǎn)生電火花。排除牽引機(jī)車電氣化的影響、其他干擾電流的影響需在環(huán)境條件能滿足安全工作的前提下,方可進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)(輸氣站、配氣站等場(chǎng)所,還應(yīng)遵守相關(guān)安全規(guī)定)。測(cè)試中應(yīng)首先接好儀表回路,再進(jìn)行與被測(cè)體的連接,最后開(kāi)啟測(cè)試儀表。測(cè)試結(jié)束時(shí),按相反的順序操作,與被測(cè)體的連接時(shí)采用單手操作法具體如圖3所示。對(duì)土壤電阻率測(cè)試完成后,還應(yīng)對(duì)雜散電流和陰保的有效性檢測(cè)檢測(cè)具體范圍和參數(shù)如表2所示。
圖3 絕緣接頭測(cè)試方法
表2 雜散電流強(qiáng)弱程度的判斷指標(biāo)
對(duì)雜散電流中的管地電位、橫向梯度、縱向梯度、交流電壓進(jìn)行檢測(cè)后發(fā)現(xiàn),管道的參數(shù)符合GB/T 19825—2014《埋地鋼制管道腐蝕防護(hù)工程檢驗(yàn)》要求。對(duì)管道交流干擾電壓和交流電流密度測(cè)試來(lái)判斷干擾的強(qiáng)弱(如表3所示)。特殊情況下采用動(dòng)態(tài)和靜態(tài)雜散電流測(cè)試方法對(duì)管地點(diǎn)位波動(dòng)(大于200 mA)或感應(yīng)電流(大于2 A)波動(dòng)判斷是否排流。
表3 雜散電流數(shù)據(jù)表
再次對(duì)陰極保護(hù)進(jìn)行檢測(cè),通過(guò)GB/T 21448—2017《埋地鋼質(zhì)管道陰極保護(hù)技術(shù)規(guī)范》中的規(guī)定對(duì)管道通電電位、斷電電位、直流電流、交流電壓、交流電流的參數(shù)(如表4所示)來(lái)判斷是否符合要求。
表4 陰保有效性檢測(cè)
首先構(gòu)造矩陣:
式中:B——權(quán)重系數(shù);
bij——權(quán)重因子。
再利用矩陣進(jìn)行權(quán)重分配,經(jīng)過(guò)模糊計(jì)算得到的腐蝕防護(hù)系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果A=[a_j](j=1,2,3,4),具有一定模糊性,為了能準(zhǔn)確評(píng)價(jià)腐蝕防護(hù)系統(tǒng)的狀況,對(duì)評(píng)價(jià)集中的評(píng)價(jià)等級(jí)采用百分制記分的方法進(jìn)行量化處理,即用評(píng)語(yǔ)90≤c_1≤100(代表一級(jí))、80≤c_2<90(代表二級(jí))、70≤c_3<80(代表三級(jí))、60≤c_4<70(代表四級(jí))表示,從而得到評(píng)語(yǔ)的分?jǐn)?shù)向量C,計(jì)算評(píng)語(yǔ)得分為S,計(jì)算評(píng)語(yǔ)的高、中、低得分,用它們的平均值S?作為評(píng)價(jià)管道腐蝕防護(hù)系統(tǒng)狀況等級(jí)的依據(jù),最后,由計(jì)算出的S?值所在的評(píng)語(yǔ)區(qū)間作為評(píng)級(jí)腐蝕防護(hù)系統(tǒng)等級(jí)的依據(jù)。如果管道壓力大于0.8 MPa,則需要進(jìn)行管道合于使用評(píng)價(jià),該評(píng)價(jià)系統(tǒng)包括應(yīng)力校核、剩余強(qiáng)度評(píng)估、超標(biāo)缺陷安全評(píng)定和剩余壽命預(yù)測(cè)4個(gè)功能模塊,可選擇其中1個(gè)或多個(gè)模塊,生成一份包含所選模塊的報(bào)告。應(yīng)力校核:出現(xiàn)多種危險(xiǎn)情況或認(rèn)為必要時(shí)進(jìn)行;剩余強(qiáng)度評(píng)估/超標(biāo)缺陷安全評(píng)定:針對(duì)危害管道結(jié)構(gòu)完整性的缺陷進(jìn)行,可確定管道最大允許工作壓力;剩余壽命預(yù)測(cè):針對(duì)含腐蝕的缺陷管道進(jìn)行,根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果,可確定下次檢驗(yàn)時(shí)間。管道檢驗(yàn)完成后匯總資料,所有收集的管道基礎(chǔ)資料、宏觀檢查信息、檢驗(yàn)檢測(cè)原始數(shù)據(jù)等資料,均會(huì)體現(xiàn)在檢測(cè)報(bào)告中。埋地公用管道檢驗(yàn)結(jié)束后,檢測(cè)方要在規(guī)定的時(shí)間日內(nèi)提供合法合規(guī)的全面檢驗(yàn)報(bào)告。檢驗(yàn)結(jié)果匯總完成后,檢驗(yàn)人員逐一對(duì)檢測(cè)結(jié)果按照?qǐng)?bào)告格式錄入?yún)R總形成完整的報(bào)告,檢驗(yàn)人員要準(zhǔn)確、真實(shí)填寫(xiě)報(bào)告內(nèi)容,質(zhì)量負(fù)責(zé)人和技術(shù)負(fù)責(zé)人要對(duì)報(bào)告內(nèi)容按照細(xì)則內(nèi)容核對(duì)報(bào)告是否完整。待報(bào)告完成后,委托單位要對(duì)報(bào)告核驗(yàn)并驗(yàn)收,驗(yàn)收合格后雙方約定檢驗(yàn)的狀況。
通過(guò)先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備對(duì)埋地管道腐蝕環(huán)境、防腐層系統(tǒng)評(píng)價(jià)、陰保有效性、雜散電流天然氣埋地管道進(jìn)行綜合分析,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際,對(duì)管道運(yùn)行提出具體的意見(jiàn)。將埋地管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的數(shù)據(jù)記錄和分析計(jì)算等過(guò)程軟件化,用戶在系統(tǒng)的幫助下可以快速完成埋地管道風(fēng)險(xiǎn)預(yù)評(píng)估和再評(píng)估,通過(guò)計(jì)算權(quán)重和檢驗(yàn)一致性對(duì)腐蝕防護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),按照模糊評(píng)價(jià)方法計(jì)算得出每個(gè)管段的腐蝕防護(hù)系統(tǒng)等級(jí),系統(tǒng)后臺(tái)自動(dòng)完成并生成報(bào)告。腐蝕防護(hù)系統(tǒng)功能完好,滿足設(shè)計(jì)要求,在6 年的檢驗(yàn)周期內(nèi)能有效使用。