崔云龍* 劉元勝 翟永軍

（泰安市特種設(shè)備檢驗研究院）

0 引言

對成都某埋地金屬管道進行檢驗時發(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)氐臏囟取穸群蜌夂颉⑺釅A度、鹽分、水、氧含量、pH、自然腐蝕電位、最小保護電位、限制臨界電位、電化學(xué)腐蝕等都存在很大關(guān)系。通常在檢驗前要進行周圍環(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引起的。該腐蝕原因可分為電子從陽極或者陰極流動，或者是形成電流這3個過程，彼此之間存在密切的關(guān)系，也可以相互獨立，如果一個原因受到影響，另兩個也會同樣受到不同程度的阻礙，腐蝕電子的游動就會減速或受到影響。微量元素和微生物也會對管道腐蝕產(chǎn)生較大影響。燃氣管道外表長期與這些物質(zhì)接觸，逐漸受到腐蝕，最終影響管道防腐質(zhì)量。

圖1 管道加強級3PE 腐蝕狀況

1 發(fā)現(xiàn)的問題及處理過程

相關(guān)管道參數(shù)、介質(zhì)類型、設(shè)計溫度、壓力、套管位置和結(jié)構(gòu)、電源的可利用性、遠距離的監(jiān)控系統(tǒng)類型與位置、陰極保護的設(shè)計使用壽命，都需要系統(tǒng)地查找資料。

在管道檢驗過程中首先應(yīng)進行管道宏觀檢查。管道宏觀檢查相關(guān)項目及檢驗方法為：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、測試樁、里程樁、標(biāo)志牌(簡稱“三樁一牌”)等外觀完好、丟失情況；主要對管道沿線地形、地貌通過目測、測量等方法來實現(xiàn)。管道沿線防護帶及構(gòu)建物，包括與其他建(構(gòu))筑物凈距和占壓并行、交叉、動土等檢查狀況；天然氣地下管網(wǎng)錯綜復(fù)雜，強制電流和陰極保護的外加電源對其他天然氣管道影響較大，會對管道形成自身保護，而其他沒有陰極保護的管道腐蝕性較強。主要是由于電化學(xué)腐蝕因素影響，內(nèi)部管地單位、絕緣接頭保護端和非保護端是否連接。

采用加強級3PE防腐（利用電火花檢測）非常重要，目前埋地燃氣管道常用的外防腐涂層主要有石油瀝青、環(huán)氧樹脂粉末（FBE）、煤焦油瓷漆、環(huán)氧煤瀝青和聚氨酯膠帶等五類。在國內(nèi)，從耐用年限、維護費用等經(jīng)濟因素綜合考慮，一般首選三層PE復(fù)合結(jié)構(gòu)防腐涂層。在犧牲陽極保護法中采用鎂棒和鋅棒作為犧牲陽極對管道進行保護的線路比較多。但應(yīng)注意的是，當(dāng)土壤電阻率（如表1所示）太高和被保護管道穿過水域時，不宜采用犧牲陽極保護，土壤電阻率測試方法如圖2所示。

圖2 土壤電阻率測試方法

表1 土壤腐蝕性評價等級表

中壓和次高壓管線大部分在城市主干道，受到電力機車和高壓線、地鐵的影響較大，對雜散電流中的參數(shù)影響也較大，天燃氣埋地管道大部分埋于地下，當(dāng)有架空或者過路過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）對天然氣管道的電場作用、管道直流干擾檢測過程中，環(huán)境中可能存在可燃性氣體，應(yīng)避免在接線或拆線時產(chǎn)生電火花。排除牽引機車電氣化的影響、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，方可進行現(xiàn)場檢測（輸氣站、配氣站等場所，還應(yīng)遵守相關(guān)安全規(guī)定）。測試中應(yīng)首先接好儀表回路，再進行與被測體的連接，最后開啟測試儀表。測試結(jié)束時，按相反的順序操作，與被測體的連接時采用單手操作法具體如圖3所示。對土壤電阻率測試完成后，還應(yīng)對雜散電流和陰保的有效性檢測檢測具體范圍和參數(shù)如表2所示。

圖3 絕緣接頭測試方法

表2 雜散電流強弱程度的判斷指標(biāo)

對雜散電流中的管地電位、橫向梯度、縱向梯度、交流電壓進行檢測后發(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工程檢驗》要求。對管道交流干擾電壓和交流電流密度測試來判斷干擾的強弱（如表3所示）。特殊情況下采用動態(tài)和靜態(tài)雜散電流測試方法對管地點位波動（大于200 mA）或感應(yīng)電流（大于2 A）波動判斷是否排流。

表3 雜散電流數(shù)據(jù)表

再次對陰極保護進行檢測，通過GB/T 21448—2017《埋地鋼質(zhì)管道陰極保護技術(shù)規(guī)范》中的規(guī)定對管道通電電位、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）來判斷是否符合要求。

表4 陰保有效性檢測

2 腐蝕防護系統(tǒng)評價

首先構(gòu)造矩陣：

式中：B——權(quán)重系數(shù)；

bij——權(quán)重因子。

再利用矩陣進行權(quán)重分配，經(jīng)過模糊計算得到的腐蝕防護系統(tǒng)綜合評價結(jié)果A=[a_j](j=1,2,3,4)，具有一定模糊性，為了能準確評價腐蝕防護系統(tǒng)的狀況，對評價集中的評價等級采用百分制記分的方法進行量化處理，即用評語90≤c_1≤100（代表一級）、80≤c_2＜90（代表二級）、70≤c_3＜80（代表三級）、60≤c_4＜70（代表四級）表示，從而得到評語的分數(shù)向量C，計算評語得分為S，計算評語的高、中、低得分，用它們的平均值S?作為評價管道腐蝕防護系統(tǒng)狀況等級的依據(jù)，最后，由計算出的S?值所在的評語區(qū)間作為評級腐蝕防護系統(tǒng)等級的依據(jù)。如果管道壓力大于0.8 MPa，則需要進行管道合于使用評價，該評價系統(tǒng)包括應(yīng)力校核、剩余強度評估、超標(biāo)缺陷安全評定和剩余壽命預(yù)測4個功能模塊，可選擇其中1個或多個模塊，生成一份包含所選模塊的報告。應(yīng)力校核：出現(xiàn)多種危險情況或認為必要時進行；剩余強度評估/超標(biāo)缺陷安全評定：針對危害管道結(jié)構(gòu)完整性的缺陷進行，可確定管道最大允許工作壓力；剩余壽命預(yù)測：針對含腐蝕的缺陷管道進行，根據(jù)預(yù)測結(jié)果，可確定下次檢驗時間。管道檢驗完成后匯總資料，所有收集的管道基礎(chǔ)資料、宏觀檢查信息、檢驗檢測原始數(shù)據(jù)等資料，均會體現(xiàn)在檢測報告中。埋地公用管道檢驗結(jié)束后，檢測方要在規(guī)定的時間日內(nèi)提供合法合規(guī)的全面檢驗報告。檢驗結(jié)果匯總完成后，檢驗人員逐一對檢測結(jié)果按照報告格式錄入?yún)R總形成完整的報告，檢驗人員要準確、真實填寫報告內(nèi)容，質(zhì)量負責(zé)人和技術(shù)負責(zé)人要對報告內(nèi)容按照細則內(nèi)容核對報告是否完整。待報告完成后，委托單位要對報告核驗并驗收，驗收合格后雙方約定檢驗的狀況。

3 結(jié)語

通過先進技術(shù)和設(shè)備對埋地管道腐蝕環(huán)境、防腐層系統(tǒng)評價、陰保有效性、雜散電流天然氣埋地管道進行綜合分析，結(jié)合現(xiàn)場實際，對管道運行提出具體的意見。將埋地管道風(fēng)險評估的數(shù)據(jù)記錄和分析計算等過程軟件化，用戶在系統(tǒng)的幫助下可以快速完成埋地管道風(fēng)險預(yù)評估和再評估，通過計算權(quán)重和檢驗一致性對腐蝕防護系統(tǒng)進行綜合評價，按照模糊評價方法計算得出每個管段的腐蝕防護系統(tǒng)等級，系統(tǒng)后臺自動完成并生成報告。腐蝕防護系統(tǒng)功能完好，滿足設(shè)計要求，在6 年的檢驗周期內(nèi)能有效使用。