基于GIS的管道防腐蝕數據綜合管理系統研發

牛雙會 高立群

（1.中石化管道儲運分公司武漢輸油處，湖北 武漢 110016；2.中國科學院金屬研究所，遼寧 沈陽 110016）

基于GIS的管道防腐蝕數據綜合管理系統研發

牛雙會1 高立群2

（1.中石化管道儲運分公司武漢輸油處，湖北 武漢 110016；2.中國科學院金屬研究所，遼寧 沈陽 110016）

根據管道完整性檢測歷年的成果，建立基于GIS的管道防腐蝕數據綜合管理系統，實現管道腐蝕與防護的自動化，提升管道腐蝕與防護的管理水平。

陰極保護 GIS 腐蝕

0 引言

我國對石油、天然氣等能源的需求量越來越大，管道輸運石油天然氣也頻頻發生油氣泄漏、爆管、污染等惡性事故，如何保障這些有限的資源不浪費的同時，又能最大限度地減少污染和惡性事故的發生成為當前油氣輸運生產和科研的重要課題。因此，油氣運輸過程中管道的安全問題就受到各國政府越來越大的重視。根據國家石油報披露，我國每年在管道腐蝕方面的損失超過6000億人民幣。

為應對日益嚴重的管道腐蝕問題，我國建立了相應的法規、條例和標準來規范管道設計、建造、檢驗、監測、運行以及維護，用以提高安全，減少管道安全事故誘因以及事故發生。通過定期對管道進行周期性的、既定方式的檢測實現對管道腐蝕狀況、防腐蝕措施的監控[1]。但目前對管道的腐蝕檢測與檢測不具備連續性，缺乏對管道腐蝕長期的檢測監測數據積累，也就無法對管道的腐蝕趨勢做出分析以及預測，檢測數據的最大價值被浪費；且影響管道腐蝕的因素復雜，對管道腐蝕監測是個長期的過程，由于不能有效的管理和分析前期的所有檢測數據，也就缺乏對管道后期維護給出決策的有效依據，使得后期管道的維護和檢測帶有盲目性。

1 基于GIS的管道防腐蝕數據綜合管理系統研制與開發

1.1 基于GIS的管道防腐蝕數據綜合管理系統建立的基礎

管道安全是管道數字化管道建設的重要內容，管道安全的管理發展的方向是控制集中化、自動實時化、直觀立體化，其最終效果就是數字化管道的相關信息的全面整合，先進的數字仿真技術、GIS地理信息技術等以提高管道安全檢測和管理的水平。世界各國和我們國家都制定一系列的石油天然氣管道輸運法規、條例和標準用來規范管道運輸、保障管道安全、減少事故以及事故造成的損失，但是除了定期進行由具有特種資質的檢測單位的管道檢測外，沒有其他任何具體措施和管理系統來監管、分析和預測管道的腐蝕狀況以及腐蝕趨勢，這也使得有必要建立一套標準的系統來進行管道的完整性管理。管道腐蝕與防護的根本問題是管道檢測，檢測的目的是為了得到管道最新的腐蝕狀況。但是如果管道檢測的數據如果不集中管理、管道檢測的意義和價值就大打折扣。

管道每年都要進行大量的檢測和監測工程，歷年的管道檢測監測數據中包含巨大的管道腐蝕與安全信息，我們通過對這些信息的整理與挖掘就能夠對管道腐蝕的過去、現狀及未來進行判斷。通過對管道每年歷次的檢測數據對比分析，可以發現管道不同分段的腐蝕活性程度，從而判斷出需要重點檢測和防護的管段，通過對這些高風險管段的直接檢測可以評估和預測管道的剩余強度和壽命[2]，確定管道的下一次檢測周期，對管道安全起最大程度的保障和檢測周期的最佳判斷，對防腐蝕工作的巨額檢測投入將起到最佳投資效果以及最佳的指導作用。長期積累的防腐蝕檢測數據也為管道防腐蝕科研工作提供最可靠最充分的數據支撐，為管道防腐蝕工作進一步發展奠定基礎。

1.2 基于GIS的管道防腐蝕數據綜合管理系統的功能實現

1.2.1 用戶GIS數據同步

系統以用戶GIS數據為底層數據基礎，在用戶GIS數據與系統中心數據庫之間設置一個GIS相關數據獲取的中間件，提供一組所需要方法以滿足所有按照該系統需求獲取相關GIS數據的封裝。根據來自用戶GIS系統所有管線基礎信息的變更，對本系統關聯的基礎數據進行完全同步，該處理將自動分析兩者數據基礎數據的差異，并進行差異數據的同步操作，處理完成后給出差異數據的處理情況的報告。系統的功能結構示意圖如圖1所示。

圖1 系統功能結構示意圖

1.2.2 土壤腐蝕評價

系統對管道檢測中的土壤腐蝕數據進行采集，分析和綜合分級的評價，實現土壤腐蝕勢態分析；指出不同土壤環境處的管道土壤腐蝕性的嚴重程度，便于對土壤腐蝕嚴重地段的重點監控；并為間接檢測提供參考以及為計劃投資提供依據。

系統根據相關土壤腐蝕分析的評價標準，實現對氧化還原電位、土壤電阻率、土壤質地、電流密度、自然電位、pH值、含水量、平均腐蝕失重八個單項指標的等級評價。另外根據系統權重分析，可以計算包含氧化還原電位、土壤電阻率、土壤質地、pH值、含水量五項的權重并進行綜合土壤腐蝕性分級評價。得到土壤腐蝕綜合態勢圖。

1.2.3 管道涂層分析評價

根據管道涂層檢測結果數據分析管道涂層缺陷、大小、數量、分布情況，對缺陷進行分類，以進行綜合評估。根據評估結果制定整改維護計劃，確定下一次檢測周期。

系統可提供PCM電流變化率覆蓋層分級標準、DCVG法IR%降的覆蓋層分級表標準、電位差法絕緣電阻率覆蓋層分級標準、管道每10Km破損缺陷數分級標準以及針孔數的覆蓋層評價標準。用戶可根據檢測方法選擇管道涂層評價標準進行涂層狀況分析。

1.2.4 陰極保護評價

包括陰極保護報警設置、交流干擾評價、直流干擾評價、CIPS電流方向、陰極保護效果的評價指標的管理。

1.2.5 決策選項設置

分區準則、異常嚴重性劃分準則、嚴重性劃分準則、開挖優先排序準則的管理和維護。

1.2.6 剩余強度和剩余壽命

系統剩余強度剩余壽命模塊直接把檢測數據和管線建立關系，根據SY/T 6151，ASME B31G-1999和API579-2000把剩余強度/剩余壽命的評價按照缺陷類型劃分為平面型缺陷和體積型缺陷兩種類型，根據類型的不同分別提供不同的計算評價方法。

1.2.7 基于ECDA的管道檢測和維護決策模塊

系統集成了管道腐蝕評價的ECDA標準，為用戶提供ECDA管道評價的方法、標準及智能化的評價流程。

1.3 系統軟件實現

系統設計為Web應用系統，服務器/客戶端結構，客戶端不需要安裝任何客戶端，通過MS IE（5.5及以上版本）即可以訪問和操作，客戶端系統可以為 WindowsXP/2000/2003/Vista。其核心軟件構架見圖2， 圖3為系統剩余強度及壽命評估運行界面截圖。

2 系統安全體系設計

系統的設計采用多級安全體系，通過系統本身的軟件身份認證，數據訪問控制，磁盤陣列數據容錯備份機制，數據加密傳送，病毒監控和防治，數據安全管理規范章程一起構成整個系統的安全運行環境和架構。

圖2 系統核心軟件構架示意圖

圖3 剩余壽命及強度運行截圖

3 結論

用戶管道GIS系統的基礎上開發的管道腐蝕與防護綜合管理系統在中石油中石化相關管道公司中的應用結果表明，本系統大大提升了管道腐蝕與防護管理的效率和管理水平。

[1]柳言國.“油田埋地管線腐蝕檢測技術現狀及發展” ，腐蝕與防護，第23卷第6期，2003年6月。

[2]袁瑩同.“集油管道剩余壽命的統計預測” ，江漢石油學院學報，第25卷，第1期，2003年3月。

R/D of Corrosion Data Integrated Management System Based on GIS

NIU Shuang-hui1, GAO Li-qun2
(1.Sinopec Pipeline Storage $ Transportation Company, wuhan 111003, China 2.Institute of Metal Reserch, shenyang,110016, China)

according to the data of pipeline integrity testing over the years, corrosion integrated management system based on GIS was developed to achieve the automation of pipeline and enhance the management level of pipeline company.

cathodic protection; GIS; corrosion

TG174.41

A

10.13726/j.cnki.11-2706/tq.2016.11.00123.03

牛雙會，男，河北人，本科，工程師，主要從事長輸管道施工防腐陰極保護研究。