1、在役埋地管線外防腐層的性能測定與防腐等級評估前言對油氣管道的外防腐層情況進行定期的性能測定，準確掌握在役埋地管道防 腐層的工作狀態，對及時發現和消除事故隱患，保證長期安全生產，避免重大事 故發生都有著重大的意義。埋地管道的防腐層因多種原因產生缺陷，失去防腐效 果，導致管道腐蝕，因此，有計劃地開展管道防腐層檢測和修復工作十分重要。 根據檢測結果對管道防腐層進行評價，可為管道防腐層的使用、修復和更換提供 科學依據。管道防腐層檢測也是管道安全評價以及完整性管理的重要內容。管道防腐層檢測技術防腐絕緣層是埋地管道腐蝕控制技術中最重要的組成部分。防腐絕緣層的質 量關系到管道的使用壽命，也是管道運行中必須關

2、注的問題。目前使用的管道防 腐絕緣層種類較多，在檢測項目及檢測手段上也不盡相同。現在的集輸管道仍以 石油瀝青玻璃布為主，它以檢測防腐絕緣層的連續性、厚度、粘結力、絕緣電阻 等性能為主，其中絕緣電阻是綜合反映防腐絕緣層狀況的重要指標，該項指標不 僅與防腐材料有關，而且與施工質量有關。施工中對防腐絕緣層的任何損壞或防腐材料老化以及防腐結構發生浸水、剝離、破損、開裂等 現象，都將表現為絕緣電阻下降。目前，隨著新型檢測儀器的出現，防腐絕緣層 絕緣電阻已實現了不開挖的地面檢測，這將為制定大修或更換防腐絕緣層管段提 供科學依據1。目前管道防腐層的檢測方法中應用較多的是多頻管中電流法與 地面電場法的聯合使用

3、。多頻管中電流法的整套設備由英國雷迪公司生產的RD-PCM檢測儀和天津 嘉信技術工程公司研制的管道防腐檢測數據處理系統GDFFW 5.1兩部分組成。 PCM是Pipeline Current Mapper的簡稱，即多頻管中電流法，主要是測量管道中 電流衰減梯度，因此也叫電流梯度法。PCM系統主要由一臺發射機、一個接收 機和一個A字架組成，多頻管中電流法是由PCM發射機向管道施加多個頻率的 電流信號，使用接收機接收相同頻率的電流衰減信號，該設備不受管道埋深的限 制，追蹤檢測管道的信號電流，能自動存儲檢測數據。PCM 的工作原理是向管道施加一定的電流后,電流沿管道向遠方延伸,用接 收機可以直接得到

4、管道中任何一點的電流強度。電流在沿管道傳送的過程中逐漸 衰減變化并與管道防腐層的絕緣電阻率有關，即防腐層的質量越高，絕緣電阻率 越高，電流衰減的越慢，反之則越快。反映電流衰減變化的關系式為2：I = I e - ax0式中：I在管道上方讀取的任意一點電流值，A；I0發射機向管道發射的電流值，A；X測量點到發射機發射點的距離，m；a一衰減系數（與管道防腐層的絕緣電阻率、管道的直徑、厚度和材質等有 關）。同一條管道，如果管道防腐層的平均絕緣電阻大，衰減系數就小，即檢測電 流值下降就慢。如果管道的防腐層質量分布較均勻，管道外防腐絕緣電阻率的差 別就不大。管道中的電流值對數與管道的距離成線性關系變化，

5、管道中電流值的 對數線性斜率的大小是由管道防腐層的電阻率決定的。單位距離的電流變化率 （Y=lg（I1-I2）/x）與距離X之間的關系是一條水平直線，Y值的單位為db/km或 db/m。當管道防腐層出現破損時，電流會通過破損點流向大地該點處電流變化率 （Y值）突然增大（見圖1）,由此可以判斷管道防腐層的異常位置，即防腐層 的破損點位置。圖1電流變化率（Y值）與距離（X值）的曲線示意圖查找破損點的方法也叫地面電位電場法。地面電位電場法的原理是發射機向 管道施加一個電流信號，電流信號沿管道向遠方傳播，如果管道防腐層存在破損， 則電流信號會從破損點向土壤流失，形成一個以破損點為中心的電場，圓形電場

6、是單一的破損點，而橢圓形的電場是管道中其中一段出現的破損通過使用A字 架來尋找電場中心點（即破損點）的位置，并測量電流變化率的大小，以判斷破 損的位置和大小。多頻管中電流法的用途：對管道進行跟蹤，確定管道走向；測定管道的 埋深；對管道防腐層總體質量狀況進行評價；用地面電位電場法對防腐層破損點定位。防腐層防護性能分級評價準則1絕緣電阻的分級標準通常采用防腐層的絕緣電阻這個參量描述防腐層的總體防護性能。防腐層的 絕緣電阻F,是指單位長度防腐層的橫向歸一化面電阻;F的實用單位是：Q皿2。 防腐層絕緣電阻的分級標準采用SY/T 5918-94埋地鋼質管道瀝青防腐層大修理 技術規定的規定（見表1）3。表

7、1防腐層參量分級防腐層等級一級（優）二級（良）三級（一般）四級（差五級（劣）絕緣電阻/Q m210 0005 00010 0003 0005 0001 0003 0001 000老化程度及表 觀基本無老化老化輕微，無剝 離和損壞老化較輕，基本完整，瀝青發脆老化較嚴重，有 剝離和較嚴重 的吸水現象老化和剝離嚴 重，輕剝即掉在防腐層連續破損的情況下，無須考慮其絕緣電阻的大小或級別，可直接判為5級。根據參量分級表來制定防腐層等級處理意見（見表2）。表2防腐層等級處理意見表防腐層等級一級（優）二級（良）三級（一般）四級（差五級（劣）處置意見正常運行管理正常運行管理、 縮短再評價周 期計劃維修、調整 陰

8、極保護、縮短 再評價周期立即維修、調整 陰極保護并確 定再評價周期報廢該管段的 防腐層2檢測技術要求2（1）防腐層破損點檢測結果開挖驗證的準確率不低于95%；（2）防腐層破損點定位精度不超過 0.5m；（3）管道防腐層等級分類的準確率不小于90%。在役埋地管線防腐層性能測試實例S油田對某礦M站至N站輸油管道防腐層進行了全面檢測，采集了大量數 據，通過對數據的分析與處理，對該管道的防腐層性能做了系統的評價，為該管 段防腐層的維修與更換提供了科學依據。1檢測儀器對這段在役埋地管線，采用多頻管中電流法評價管線外防腐層的安全質量狀 況，使用RD-PCM檢測儀，可以對任意長度管道防腐層狀況進行評估，從而

9、可 以分段評估防腐層的老化狀況，配上A字架可以對防腐層破損點進行定位4。2檢測工作中所執行的標準（1）SY/T 5918-94埋地鋼質管道瀝青防腐層大修理技術規定。（2）SY/T 0087-95鋼質管道及儲罐腐蝕與防護調查方法標準。3檢測數據結果（1）防腐層性能檢測結果某礦M站至N站輸油管道檢測段長度6 650m防腐層性能檢測結果見表3。由于數據較多，表3中僅取檢測段中前100m數據為例。表3某礦M站至N站輸油管道防腐層性能檢測結果表（前100m）起點（m）止點（m）長度（m）絕緣電阻（Q-m2）數值等級02525.005.422E+00 (25.422X102)五255025.002.751

10、E+00 (22.751X102)五507525.004.543E+00 (44.543X104).7510025.009.318E+00 (49.318X104).10012525.002.386E+00 (42.386X104).最終檢測結果統計如下：根據SY/T 0087-95鋼質管道及儲罐腐蝕與防護調 查方法標準和表1防腐層參量分級表，檢測和防腐分級結果如下：防腐層綜合 等級為一級的管段長度為2 050m，占30.8%；綜合等級為二級的管段長度為1 175m，占17.7%；綜合等級為三級的管段長度為1 225m，占18.4%；綜合等級 為四級的管段長度為625m，占9.4%；綜合等級為

11、五級的管段長度為1 575m， 占23.7%。為了便于對比管道沿線防腐層綜合性能進行分析6，將防腐層綜合性 能按每km各等級比例統計如表4所示。表4某礦M站至N站輸油管道防腐層綜合性能每km各等級比例起止里程一級（%）二級（%）三級（%）四級（）五級（）0-152.515.020.02.510.01-241.020.517.910.310.32-325.615.412.817.928.33-415.423.123.17.730.74-52.512.517.57.560.05-643.610.320.510.315.36-736.730.016.710.06.6由表4可以看出：從23km、45k

12、m防腐層綜合性能為四級和五級所占的 比例均大于40%，性能下降較嚴重。（2）破損點（段）檢測結果防腐層破損點分為三級。一級數值（電流變化率）檢測范圍在4060（db/km） 之間，一級為防腐層破損輕微，應加強監控措施，宜在適當時候修復；二級數值 （電流變化率）檢測范圍在6070（db/km）之間，二級為防腐層破損較嚴重，應 安排維修計劃；三級數值（電流變化率）檢測范圍為70（db/km）以上，三級為防 腐層破損嚴重，應立即進行防腐層的維修或更換。防腐層破損段（包括出露點段） 一般只圈定范圍，未分級。某礦M站至N站輸油管道防腐層破損點分布情況見表5和圖2。表5某礦M站至N站防腐層破損點（段）一覽

13、表（前400m）點號（m）破損級別備注40二級馬路上65三級過溝160三級壩上土路邊324一級壩上土路邊400二級壩上土路邊333三級壩上土路邊彎頭變深處380一級過路最終檢測結果統計如下:從某礦M站至N站6 650m輸油管道共查出防腐層 破損點58處,其中一級破損缺陷11處,二級破損缺陷37處,三級破損缺陷10處。 破損點的分布情況如表6所示。表6某礦M站至N站輸油管道防腐層每km破損個數起止里程（km）0-11-22-33-45-7破損個數1917616001000 24XXI MKNJ 4IIUT)圖2某礦M站至N站輸油管道防腐層破損點(段)分布示意圖(05000m)由圖2和表6可以看出

14、：從02km、34km破損點數均大于16個/km, 防腐層破損嚴重。對于破損點判斷是否準確，進行現場開挖實拍(見圖3、圖4)， 結果表明防腐層破損點檢測結果與開挖驗證結果完全一致，檢測結果真實可靠。圖3破損點開挖驗證圖片圖4破損點開挖驗證圖片防腐層性能與等級評估1檢測結果統計按埋地鋼管瀝青防腐層大修理技術規定(SYT 5918-94)的指標評價，某 礦M站至N站輸油管道的防腐層總體性能為“中等”。依據埋地鋼管瀝青防腐層大修理技術規定(SY/T 5918-94)的分級評價標 準所作的某礦M站至N站輸油管道防腐層綜合性能分級比例，如果把一、二、 三級之和所占比例超過60%的管段定為“維修后繼續運行

15、”管段，把四、五級之 和所占比例達到40%的管段定為“立即維修或更換”管段，得到表7中的統計分 析結果：表7某礦M站至N站輸油管道防腐層各里程段綜合性能分析表劃分依據里程段(km)累計長度 (km)占全管段比例 (%)評價意見一、二、三級之和超過60%0-2、 3-4、 5-74.770.2維修后繼續運行四、五級之和已達至U 40%2-3、4-52.029.8立即維修或更換2評價意見(1)某礦M站至N站在役埋地輸油管道23、45里程段防腐層綜合性 能四、五級所占比例分別為46.2%、67.5%,以里程段劃分,四、五級之和達到40% 的管段占輸油管道總長度的29.8%,性能下降嚴重，這兩段防腐層

16、整體質量“差 極差”，應加以更換。(2)從02km、34km防腐層破損點數均大于16個/km,破損點居多， 破損點處腐蝕嚴重(如圖3、4)，應盡快維修。(3)裸露管段盡快掩埋,對檢測出的防腐層破損點和綜合性能下降嚴重部 位都應及時進行維修。(4)沒有更換防腐層的管段防腐層檢測周期可定為12年。(5)輸油管道防腐層局部更換后，再檢測周期可定為23年。(6)在管道防腐層更換、維修前,應加強管道巡查,以便及早發現隱患, 盡量減少損失,降低對環境造成的污染。在役埋地管道防腐層破損點的多少與防腐層整體性能的好壞有一定的聯系, 一般說來在役埋地管道防腐層破損點較多的管段防腐層整體性能較差,但并非都 是如此，也有特殊的情況，如本例中02km、34km處防腐層破損點居多，而2 3km、45km處防腐層整體性能最差。我國的原油管道近一半已經運營了20年以上,國內管道腐蝕造成的事故時 有發生,因跑油、停輸、污染、搶修等造成的損失,每年都以億元計算。因此,防 腐層檢測就顯得尤為重要。目前,國外的防腐層檢測技術己經較成熟,而國內在 這方面的研究才剛剛起步,還需要管道檢測工作者的進一步努力