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埋地管道腐蝕檢測

一、國內外防腐蝕檢測現狀


目前,對長輸管道埋地鋼質管道外腐蝕防護系統的檢測主要以地面非開挖檢測為主,常見的檢測方法主要有:Pearson檢測法、直流電位梯度法(DCVG)、交流電位梯度法(ACVG)、多頻管中電流法(ACCA)、密間隔極化電位法(CIPS)以及CIPS/DCVG聯合檢測技術等,相應的檢測設備主要有2818、5028、PCM+、DM等。這些檢測技術各有特色,但是由于單一的檢測方法獲得的防腐層缺陷數據不夠全面和準確,不能對防腐層的缺陷進行定量分析,更不能對防腐層缺陷處的管體是否存在腐蝕行為作出準確的判斷,儀器在操作和使用的過程中依賴檢測人員的經驗和技能,容易造成檢測數據的偏差,從而導致檢測數據的不確定性。因此,很多檢測公司一般采用多種檢測方法開展檢測,希望通過獲取更多的數據,再由經驗豐富的檢測人員依據相關標準主觀分析和評價。


二、Spectrum XLI 管道綜合外檢測技術原理


加拿大PureHM公司在傳統技術的基礎上研發了Spectrum XLI管道綜合外檢測系統,后經與中石化長輸油氣管道檢測公司合作,對檢測儀器進行現場應用、調試、改善和提升,開始應用在國內長輸油氣管道檢測中。Spectrum XLI 是一款集所有間接檢測技術為一體的設備,包括GPS管道中心線定位、管道埋深、GIS數據采集、AC電流衰減、AC和DC電壓梯度、陰極保護密集電位等。該技術整合了管道走向繪圖(GPS中心線) 和外腐蝕直接評估(ECDA) 、間接檢測技術(IIT), 由GPS定位系統(有慣導數字路由模型和激光測距兩種),數字相機+ GIS 路權庫指標系統、定位儀、四個獨立電壓通道(DC/ CP PSP、過濾的50/60Hz AC 電磁感應、DCVG、 ACVG以及數據采集系統組成,如圖1。在數據的收集和評價方面,Spectrum XLI管道綜合外檢測技術通過GPS和慣性繪圖裝置不間斷地記錄管道檢測數據,而且記錄文件一旦生成,加密的原始文件不會被覆蓋,電腦軟件會客觀評估檢測數據,具有良好的真實性和可追溯性。


( Spectrum XLI組成結構圖)


現場數據采集軟件“Field Mouse”,將在windows操作系統的PDA上運行,能夠實時顯示檢測數據。


現場檢測數據通過采集軟件屏幕上顯示(環境和定位)



現場檢測數據通過采集軟件屏幕上顯示(某一點各檢測項目數據)



如果外管道檢測環境比較復雜,在無法檢測到的區域,也能在評價軟件系統里體現。


現場無法檢測到的區域顯示


三、現場檢測結果及評價


利用Spectrum XLI 管道綜合外檢測技術在寧波管網某Φ711管道進行7公里檢測,該管線與其他5條管線同溝敷設。

管線分布情況及檢測現場(檢測方向從嵐山站-鎮海煉化)


原測試樁埋設按嵐山站至鎮海煉化油流方向從右至左依次為:Φ711嵐山-國儲線、Φ711大榭島來油線、Φ711鎮海聯絡線、Φ762來冊子島來油、Φ762來冊子島來油、Φ711去白沙灣。相鄰管道間最近距離在75cm左右,共用一臺恒電位儀;所檢管道采用環氧粉末、強制電流和犧牲陽極兩種陰極保護方式聯合防腐,沿線設置均壓線,由于竣工資料缺失,均壓線具體位置和數量不清楚,管道途經區域的地表地物較為復雜,主要為入廠公路、沼澤地、蘆葦地、綠化帶、荒地、灌木叢、小樹林、公路和河流等。


本次檢測首先在恒電位儀安裝一通斷電流器,設置通斷周期為5s(通4s,斷1s),這個以保證所測量目標管道的斷電位值的真實性,并且干擾測試從上游到下游對所有并行管道的每個測試點(或露管體)進行電位通斷采集; 然后在目標管道架設電流發射機,設置輸出頻率為1KHz,輸出電流在1000~2500mA范圍內,避免管線附近其他頻率的交流電流干擾,使接收機接收的信號更加平穩。按照Spectrum XLI技術設計要求,ACVG所需電流應在100MA或以上為準則,預訂檢測段及開始端與結尾端,統計所有障礙區域(如河流,高速,鋼筋建筑,茂密植被覆蓋區),在干擾嚴重或電流衰減大的管段,使用無源檢測方法確定管線的具體位置后增加測試樁,本次全線共新增兩個測試樁,確保全線信號平穩。經檢測發現Φ711大榭島來油線、Φ711鎮海聯絡1#測試樁標注互串,管道敷設按嵐山站至鎮海煉化油流方向從右至左依次應為:Φ711嵐山-國儲線、Φ711鎮海煉化線、Φ711大榭島來油線、Φ762來冊子島來油線、Φ762去白沙灣站線、Φ711去白沙灣站線;1#測試樁+517.67m處的測試樁已壞,檢測時輸油處新栽測試樁。嵐山輸油站出站800m處犧牲陽極樁連接線接到國儲管線上,檢測過程中輸油處進行整改。


檢測結果共發現防腐層異常點298處,其中經過綜合數據分析評價,選擇7處綜合評價為“嚴重”和“較嚴重”的異常點進行開挖驗證,檢測數據如下表。

本表為外防腐層不開挖檢測典型異常點



(1)1#探坑開挖驗證情況:1#探坑斷電電位-1.061V,陰極保護電位滿足標準要求【1】,電流信號衰減值為54dB,從數據初步判斷該異常點位置防腐層破損較嚴重,但無腐蝕在發生。經開挖發現順油流方向2點鐘-4點鐘位置發現大面積破損,破損面積大約1100×50mm;在9點中位置有3處防腐層破損,面積分別為80×60mm、60×25mm、30×25;該位置管體未發生腐蝕?,F場開挖情況如圖5和圖6。


(2)2#探坑開挖驗證情況:2#探坑斷電電位-1.056V,陰極保護電位滿足標準要求,電流信號衰減值為48dB,DCVG數值IR%為39.39%,從數據初步判斷該異常點位置防腐層破損較嚴重,且破損點位置有腐蝕在發生。經開挖發現該異常點位置防腐層出現大面積氣泡,順油流方向3點鐘位置兩處補傷,面積分別為700×300 mm、200×200mm;0點鐘-3點鐘位置有3處防腐層破損,面積均約為150×100mm;在1點鐘位置有1處防腐層破損,面積為100×10m。管體0點鐘位置發現1處銹蝕坑,面積為30×20 mm,腐蝕坑最深深度為2.5mm?,F場開挖情況如圖7和圖8。

(3)3#探坑開挖驗證情況:3#探坑斷電電位-0.888V,陰極保護電位滿足標準要求,電流信號衰減值為64dB,DCVG數值IR%為62.11%,從數據初步判斷該異常點位置防腐層破損嚴重,且破損點位置有可能有腐蝕在發生。經開挖發現在管道順油流方向0點鐘位置發現一處法蘭和一處卸油壓力閥,均未做防腐;在3點鐘位置防腐層破損,面積80×40mm;法蘭螺絲多處銹蝕,管體輕微腐蝕?,F場開挖情況如圖9和圖10。


(4)4#坑開挖驗證情況:4#探坑斷電電位-0.906V,陰極保護電位滿足標準要求,電流信號衰減值為62dB,DCVG數值IR%為0;從數據初步判斷該異常點位置防腐層破損嚴重,但破損點位置無腐蝕發生。經開挖檢測發現順油流方向0點鐘位置有一處法蘭,法蘭1點鐘-4點鐘范圍有4處防腐層破損點,面積分別為10×10mm、15×10mm、15×10mm、20×10mm;3點鐘位置有一處補板焊縫,面積1200×15cm,焊縫咬邊;法蘭螺絲多處銹蝕,管體無腐蝕現象?,F場開挖情況如圖11和圖12。


(5)6#探坑情況:6#探坑斷電電位-0.839V,陰極保護電位未滿足標準要求,電流信號衰減值為60dB,DCVG數值IR%為23.44%;從數據初步判斷該異常點位置防腐層破損嚴重,陰極保護電位不達標,該破損點位置有可能發生腐蝕。順油流方向1點鐘位置防腐層機械劃傷,面積800×200mm,管體受機械劃傷,面積800×200mm,劃傷最大深度0.5mm,劃傷處有銹斑?,F場開挖情況如圖13和圖14。




(6)7#坑情況:7#探坑斷電電位-0.843V,陰極保護電位未滿足標準要求,電流信號衰減值為51dB,DCVG數值IR%為0;從數據初步判斷該異常點位置防腐層破損較嚴重,雖然IR%為0,但由于該處陰極保護電位未達標,懷疑破損點位置有可能發生腐蝕。經開挖檢測,順油流方向9點鐘位置多處防腐層連續破損;0點鐘位置有一處防腐層鼓泡,面積10×10mm;11點鐘位置有一處防腐層破損,面積60×35mm;9點-12點鐘位置管體出現大面積銹蝕,面積40×20mm,腐蝕坑最大深度0.2mm?,F場開挖情況如圖13和圖14。



四、結論

國內目前埋地管道外防腐層非開挖檢測多采用PCM+ACVG與密間隔電位測試(CIPS)和DM+ACVG與密間隔電位測試(CIPS)這兩種組合模式,通過基于層次分析與專家打分兩種模糊綜合評價方法對腐蝕防護系統的綜合評價【1】,根據評價等級結合資料調查確定探坑開挖數量和位置,檢測數據和結果對檢測人員現場檢測技能和經驗依賴性比較大,且不能在同一位置同時取防腐層缺陷數據和陰極保護電位數據。Spectrum XLI 管道綜合外檢測技術通過在某一點位置將GPS管道中心線定位、管道埋深、GIS數據采集、AC電流衰減、AC和DC電壓梯度、陰極保護密集電位等進行同時間同地點采集,與傳統的檢測技術相比,一方面,多檢測項目的整合節約了人工成本;另一方面,在某一點同時提取多項檢測數據,提高了數據的可靠性和真實性,讓管道使用者更加了解管道狀況,避免了后續的盲目開挖。本文通過對Spectrum XLI 管道綜合外檢測技術進行現場試驗應用,并進行開挖驗證,檢測數據和驗證結果基本相符。該技術目前在國內剛開始使用,由于國內外管道敷設環境的差異性、管道基礎數據可追溯性的程度不一、以及管道管理理念的不同等,因此需要在不斷的應用中尋找切合點,解決國外檢測技術“水土不服”的問題。隨著大量的檢測數據積累和開挖驗證,以及檢測人員在國內管道檢測技術水平的提高和經驗的不斷積累,在加上該評價軟件的不斷融合、改善和升級,該技術將在國內長輸油氣埋地管道外檢測領域得到日益廣泛推廣和使用。


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