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管道防腐及檢測技術

一、前言

燃氣管道的檢測技術是的防燃氣管道腐蝕的常用外處理手段, 主要是用於燃氣管道的腐蝕檢測的項目中。 保證管道腐蝕檢測的品質是整個燃氣管道專案管理的重要環節。 下文將對燃氣管道的腐蝕和檢測技術進行分析。

二、燃氣管道的腐蝕檢測技術現狀

管道輸送作為燃氣輸送的一種主要方式, 其在我國的燃氣輸送中得到廣泛的應用, 據不完全統計, 我國已建成的石油和天然氣管道已超過2萬km, 擬建設的管道也有近萬公里。 這麼多的管道分佈的地域極其廣闊, 其所敷設的環境也具有十分複雜、位置相對隱蔽的特點,

管道一旦發生失效破壞將難以被人所發覺, 導致其洩漏將造成巨大的經濟損失, 同時還將對人身安全和環境等都造成及其嚴重的破壞。 在燃氣管道洩漏事故中很大一部分是由於管道的腐蝕而導致的, 主要包括管道內腐蝕及管道外腐蝕兩種。 其中, 燃氣管道管外腐蝕是所有導致管道事故中最重要的誘因, 同時對燃氣管道的破壞也極其嚴重。

三、燃氣管道腐蝕原因分類

金屬腐蝕是金屬與周圍介質發生化學、電化學或物理作用成為金屬化合物而受破壞的一種現象。 作為金屬, 燃氣管道的腐蝕可分為電腐蝕和自然腐蝕。 電腐蝕是指金屬與電解質因發生電化學反應而產生破壞的現象,

往往是由於直流電體和電防腐設備洩漏電流引起的腐蝕。 自然腐蝕則是除此之外在自然狀態下產生的腐蝕。

(一)電腐蝕

電腐蝕往往表現為縫隙腐蝕和點腐蝕。 燃氣管道一般是由螺栓、焊接等方式連接的, 在這些連接件或焊接接頭缺陷處可能出現狹窄的縫隙, 其縫寬(一般在0.025-0.1mm)足以使電解質溶液進入, 使縫內金屬與縫外金屬構成短路原電池, 並且在縫內發生強烈的局部腐蝕。 點腐蝕是指腐蝕集中於金屬表面的局部區域範圍內, 並深入到金屬內部的孔狀腐蝕形態, 容易導致管道穿孔。

(二)自然腐蝕

自然腐蝕包括化學腐蝕、應力腐蝕、細菌腐蝕等。 一般會使管道產生均勻的大面積鏽斑及腐坑。

四、管道狀態檢測技術及裝備

一般說來, 管道安全維護的方式可以分為主動維護、被動維護及全部更換3種。 主動維護即通過定期及不定期的檢測, 瞭解線上管道的受損狀況, 作出壽命預測, 按安全規範主動而適時採取的維護措施;被動維護即發現洩漏或發生事故以後, 立即組織力量趕赴現場搶修、搶換、搶險, 以恢復管道運行, 阻止事態擴大;全部更換即對於已使用了若干年的管道, 為避免發生事故, 全部更換成新管道。 傳統的管道線上檢測均採用管外抽樣檢測, 即將被測管道按一定抽樣間隔開挖後, 以手工接觸法逐點進行檢測。 這種方法費工費時, 成本高、週期長, 由於不能進行全面檢測, 故難以保證缺陷不漏檢, 而且還不適於檢測公路、鐵路、海洋等區域下的管道,

因此用於管內檢測的機器人便應運而生。

管內檢測機器人是在管內極限環境中順利運動的機電一體化裝置, 它可以攜帶各種檢測設備同步前進, 在操作人員的遠距離控制下完成管道缺陷檢測作業。 目前已研製的管道內檢測機器人根據不同的特徵可分為很多類型。 如按功能可為測厚機器人、測徑機器人、焊接管道機器人等;按行走方式可分為輪式、履帶式、足式、振動式和蠕動式管道機器人等;按檢測手段可將其分為漏磁、超聲波、聲發射、渦流和攝像檢測機器人等;按驅動方式可分為自主驅動機器人和介質差壓驅動機器人等。 其中, 介質差壓驅動機器人具有實用性好、行走距離長、所需動力源方便、結構緊湊等優點,

特別適用於油氣管道的檢測。

五、燃氣管道腐蝕的檢測方法

(一)標準管/地電位法

標準管/地電位法是利用數位萬用表測試接地硫酸銅電極與管道上的CP電位, 通過電位的分佈, 間接評定塗層的品質狀況。 這種方法能快速測量管線的陰極保護單位, 但它測試的資料受許多因素的制約, 經常會漏檢和誤判, 而且它不能確定缺陷大小、位置以及防腐保溫層的剝離。

(二)密間歇電位法

此法與標準管/地電位類似, 可以說是標準管/地電位的加密測試。 該法能測定CP系統的效果, 間接反映防腐保溫層狀況, 並能判斷缺陷的嚴重性, 自動採集資料。 但此法的測試資料受許多因素的制約, 不能確定缺陷大小、位置以及防腐保溫層的剝離。

(三)直流電壓梯度法

此法在管道上載入直流信號,用測量管道防腐層破損裸露點和土壤之間存在的電壓梯度,來判別防腐層的缺陷。該方法能準確地檢測出防腐層的破損位置,亦可估算缺陷大小,並通過IR%判定缺陷的嚴重程度。但該方法在沒有陰極保護的管道上不能使用,需要大量的原始數據,對土壤的含水量要求也較高,同時雜散電流、土壤電阻率等環境因素會引起測量誤差。

(四)電位梯度法

此法在管道載入交流信號。當交變信號經過管道防腐層的破損點處時會流失到土壤中,因而電流密度隨著遠離破損點的距離而減小,在破損點的上方形成了一個交流電壓梯度,通過電壓梯度即接受信號的強弱來判定防腐層的破損點。此法能識別破損點大小,微小漏點也能測到,但不能指示缺陷的嚴重程度、CP效率和防腐層剝離,而且易受外界電流的干擾,對操作者的技能要求較高,還經常給出不存在的缺陷資訊。同時,水泥或瀝青地面接地難。

(五)多頻管中電流法

該法用發射機向管道發射某一頻率的信號電流,管道外防腐層破損或老化處會有電流流失,管道周圍磁場的強度就會減弱,通過磁場強度的強弱來判斷缺陷的存在。這種方法可對破損點進行定位,受地面環境影響較小,但測量結果不直觀,不能測量CP效率,不能測量防腐層剝離,易受外界電流的干擾,且需預先獲得一些參數,如管體的電阻、防腐層的電容率等。

六、結束語

總之,在整個城市燃氣管道防腐與檢測的過程中,要重視防腐檢測設計中的每一個環節,預防檢測防腐過程的不徹底的發生,保證防腐檢測設計的規範性,使整個防腐檢測過程品質得到保證。

不能確定缺陷大小、位置以及防腐保溫層的剝離。

(三)直流電壓梯度法

此法在管道上載入直流信號,用測量管道防腐層破損裸露點和土壤之間存在的電壓梯度,來判別防腐層的缺陷。該方法能準確地檢測出防腐層的破損位置,亦可估算缺陷大小,並通過IR%判定缺陷的嚴重程度。但該方法在沒有陰極保護的管道上不能使用,需要大量的原始數據,對土壤的含水量要求也較高,同時雜散電流、土壤電阻率等環境因素會引起測量誤差。

(四)電位梯度法

此法在管道載入交流信號。當交變信號經過管道防腐層的破損點處時會流失到土壤中,因而電流密度隨著遠離破損點的距離而減小,在破損點的上方形成了一個交流電壓梯度,通過電壓梯度即接受信號的強弱來判定防腐層的破損點。此法能識別破損點大小,微小漏點也能測到,但不能指示缺陷的嚴重程度、CP效率和防腐層剝離,而且易受外界電流的干擾,對操作者的技能要求較高,還經常給出不存在的缺陷資訊。同時,水泥或瀝青地面接地難。

(五)多頻管中電流法

該法用發射機向管道發射某一頻率的信號電流,管道外防腐層破損或老化處會有電流流失,管道周圍磁場的強度就會減弱,通過磁場強度的強弱來判斷缺陷的存在。這種方法可對破損點進行定位,受地面環境影響較小,但測量結果不直觀,不能測量CP效率,不能測量防腐層剝離,易受外界電流的干擾,且需預先獲得一些參數,如管體的電阻、防腐層的電容率等。

六、結束語

總之,在整個城市燃氣管道防腐與檢測的過程中,要重視防腐檢測設計中的每一個環節,預防檢測防腐過程的不徹底的發生,保證防腐檢測設計的規範性,使整個防腐檢測過程品質得到保證。

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