
長期以來,我國的埋地管線一直處于重建設輕管理的狀況,在管道建設初期,采取各種保護手段,以求管道能夠長久運行,但是一旦投產后,受制于運維單位人力及技術手段有限,對管道的定
期檢驗沒有一套完整的規劃和流程。這是我國管道壽命普遍低于國外的重要原因之一。定期對管道防腐層進行檢測和修復,可以及時發現管道防腐層的薄弱環節,并及時進行修復,不但可以防患
于未燃,減輕管道泄露的風險,而且可以對管道防腐較為薄弱的部分提前進行維修,變主動為被動,降低安全事故的發生。實際上,一條報廢管道的大部分管段仍具有較大使用價值,對一條管道
有計劃修復的經濟效益遠比重建一條管道大得多。同時由于管理不善造成的管道泄露,不僅造成嚴重的資源浪費,也對管道沿線的生態環境造成惡劣的影響,甚至嚴重污染破壞環境。因此開展管
道檢測和評估工作的意義重大。
1.土壤腐蝕調查
按照GBT19285-2003《埋地鋼質管道腐蝕防護工程檢驗》、SY/T 0087-1995《鋼質管道腐蝕與防護調查方法標準》和SY/T 5919-2009《埋地鋼質管道陰極保護技術管理規程》的技術方法,
本項目全線腐蝕普查工作主要包括土壤腐蝕性、自然和保護電位、交流干擾和直流干擾等主要工作。
1.1.1 管線防腐漏點和埋深檢測
管線的防腐漏點和埋深進行檢測,并對漏點位置和埋深不足位置進行定點后用紅漆和竹樁做好標記并現場交底,施工單位整改后進行復測。
1.1.2 土壤腐蝕性調查工作
測量的土壤理化性質包括土壤電阻率、氧化還原電位、pH值、含水率、土壤容重、氯離子、硫酸根離子、碳酸鈣離子和土壤總鹽含量共9個指標。全線每公里應布設一處調查點,地質過渡地段
界面處應加密設置調查點。測試方法按GB/T 21246-2007 《埋地鋼質管道陰極保護參數測試方法》的有關規定及相關規范標準執行。
1.1.2.1 土壤電阻率測試
土壤的導電性是一個重要的參數,導電性往往也是土壤腐蝕性的控制因素。另外,土壤的導電性對雜散電流腐蝕及陰極保護的實施也有重要的影響。
影響土壤電阻率的因素有:鹽的含量和組成、含水量、土壤質地、松緊度、有機質含量、粘土礦物組成和土壤溫度等。在鹽漬化土壤中,離子電導起主導作用。在測量管道沿線的土壤電阻率時,
重點檢測有雜散電流干擾地區的管道附近土壤電阻率。該數據的測量可以為后期排流設施的設計提供理論依據。另外,管道沿線測試樁處可選擇測量。
試件深度土壤電阻率的計算
由于土壤的不均勻性對不同深度土壤電阻率產生一定影響,故需測定試件埋藏深度的土壤電阻率,尤其在土壤不均勻的地區測量和計算試件埋藏深度的土壤電阻率更為必要。
1.1.2.2 氧化還原電位
測試方法:將鉑電極和參比電極插入水溶液中,金屬表面便會產生電子轉移反應,電極與溶液之間產生電位差,電極反應達到平衡時相對于氫標準電極的電位差為氧化-還原電位。
主要儀器有電位計、鉑電極、飽和甘汞電極、溫度計、容量瓶等。
氧化-還原電位需在國家計量認證的檢測單位進行檢測并出具報告。
1.1.2.3 pH值
pH值由測量電池的電動勢而得。該電池通常由飽和甘汞電極為參比電極,玻璃電極為指示電極所組成。在25℃,溶液中每變化1個pH單位,電位差改變59.16mV,據此在儀器上直接以pH的
度數表示。溫度差異在儀器上有補償裝置。
試劑采用標準緩沖溶液。儀器采用酸度計、玻璃電極、甘汞電極。
1.1.2.4 含水率
土壤水分是土壤的重要組成部分。主要采用烘干法進行測量和計算。主要步驟有取土、稱重、烘干、稱重、計算等幾個步驟。
1.1.2.5 土壤容重
土壤容重又叫土壤的假比重,是指田間自然狀態下,每單位體積土壤的干重,通常用克/厘米3表示。土壤容重除用來計算土壤總孔隙度外,還可用于估計土壤的松緊和結構裝快。用一定溶劑的
鋼制環刀,切割自然狀態下的土壤,使土壤恰好充滿環刀容積,然后稱量并根據土壤自然含水量計算每單位體積的烘干土重即土壤容重。
1.1.2.6 氯離子、硫酸根離子、碳酸鈣離子
可采用離子色譜法測定溶液中氯離子、硫酸根離子和碳酸鈣離子的含量。
1.1.2.7 土壤總鹽含量
土壤中可溶性鹽分是用一定的水土比例和在一定時間內浸提出來的土壤中所含有的水溶性鹽分。分析土壤中可溶性鹽分的陰、陽離子組成,和由此確定的鹽分類型和含量,可以判斷土壤的鹽漬
情況和腐蝕性。
可溶性鹽分總量的測定方法很多,有重量法、電導法、比重計法,還有陰陽離子總和計算法等。一般采用重量法。土壤樣品與水按一定的水土比例混合,經過一定時間震蕩后,將土壤中的可溶
性鹽分提取到溶液中,然后將水土混合液進行過濾,濾液可作為土壤可溶性鹽分測定的待測液。可用電導法測定鹽分總量。
儀器主要有電動震蕩機、真空泵、塑料瓶(1000mL)、巴士濾管和平板瓷漏斗,抽氣瓶。
1.1.3 自然和保護電位測量工作
自然電位測量全線每公里應布設1個測量點,測量方法按照SY/T 5919-2009《埋地鋼質管道陰極保護技術管理規程》附錄B執行。保護電位測量全線每公里應布設1個測量點,測試方法按
GB/T 21246-2007 《埋地鋼質管道陰極保護參數測試方法》的有關規定執行。
為消除陰極保護電位中的IR降影響,宜采用中斷電位法測試管道的保護電位。中斷電位法通過電流斷續器來實現,斷續器應串接在陰極保護電流輸出端上。在非測試期間,陰極保護站處于連續
供電狀態;在測試管道保護電位期間,陰極保護站處于向管道供電12s、停電3s的間歇工作狀態。同一系統的全部陰極保護站,間歇供電時必須同步,同步誤差不大于0.1s。停電3s期間用地表參
比法測得的電位,即為參比電極安放處的管道保護電位。
1.1.4 陰保測試樁調查工作
全線調查、統計并記錄測試樁,編制測試樁的編號、并在銘牌上打印、測試線的接線方式以及測試樁有無缺損等情況,并用照片記錄有關信息。
1.1.5 絕緣接頭及進出土壤段管段防腐調查工作
檢查、評價全線絕緣接頭及相關輔助設施。已安裝到管道上的絕緣法蘭(接頭),可用電位法判斷其絕緣性能。如圖3.1所示,在被保護管道通電前,用數字萬用表V測試絕緣法蘭(接頭)非保
護側a點的管地電位Va1;調節陰極保護電源,使保護側b點的管地電位Vb達到-0.85V~-1.5V之間,再測試a點的管地電位Va2。若Va1和Va2基本相等,則認為絕緣法蘭(接頭)的絕緣性能良
好;若Va2>Va1且Va2接近Vb值,則認為絕緣法蘭(接頭)的絕緣性能較差。
對全線進出土壤段管段防腐進行調查,評價其腐蝕程度。
2.ECDA評價(外防腐層評價)
按照SY/T0087.1-2006和NACE SP 0502-2010規定的ECDA(外腐蝕直接評價)技術方法,本項目腐蝕安全評估技術路徑分預評價、間接檢測與評價、直接檢測與評價以及后評價四個階段。
2.1 預評價
該階段工作包括: 資料與數據收集; ECDA管段劃分; 檢測方法和設備的選擇; ECDA可行性評價。
(1)資料與數據收集
收集管道的歷史資料及現有數據,并對這些資料歸類、建檔,最后進行評估,以決定ECDA是否可行。
該階段要收集、建檔的主要數據資料至少應包括:管道特性及安裝資料、管道運行資料、陰極保護系統概況表、陰極保護系統運行資料、土壤和環境資料、附屬設施(穿跨越等)資料、交直流
干擾資料、竣工及運行中防腐檢漏、試壓檢測報告、管線圖以及其他相關資料。有關表格見SY/T 0087.1-2006標準。該階段的部分資料可引用全線腐蝕普查調查工作的成果。
(2)ECDA管段劃分
在所搜集的管道資料基礎上,按相似條件的管段劃分不同的區域,制定ECDA的可行性方案。具體原則見SY/T 0087.1-2006的3.2節。
(3)檢測方法和設備的選擇
對于同一ECDA管段應采用相同的間接檢測方法,并考慮該方法對防腐層漏點及腐蝕活性點的檢出能力,檢測方法應根據SY/T0087.1-2006表3.3.3中各種環境下相應的最佳方法進行。對于一
種間接檢測方法檢出和評價的“嚴重”點應采用另一種互補的間接檢測方法進行再檢,并加以驗證。如果對評價結果進行分析,所選擇的兩種間接檢測方法存在明顯差異應采取以下方法處理:
應消除不同檢測方法帶來的位置誤差;
(4)ECDA可行性評價
對于不能實施ECDA評價的區域,需進行單獨統計成表,有關坐標的要求嚴格符合招標書3.1.2.8的要求。
2.2 間接檢測與評價:
間接檢測是在不開挖、不影響管道正常運行的情況下對埋地管道進行檢測,其目的是識別和確定防腐層的絕緣性能、防腐層缺陷和其他異常點的嚴重程度,確定管道上已經發生、正在發生或
可能發生腐蝕的區域。工作包括:
①全面檢測外防腐層的現狀(包括防腐層絕緣性能(絕緣電阻測量)、破損位置及破損大小狀況、破損處管體的腐蝕電流的流向等),要求在全線針對不同情況采用PCM,電容法,ACVG和DCVG,
并采用軟件(如ESTECxp)評價其完整性狀況;
②全面掌握陰極保護系統的運行情況,對存在問題進行詳細的分析,便于指導下一步整改工作。結合全線腐蝕普查的有關成果對其保護水平(管道是否獲得全面、合適的陰極保護,是否存在欠
保護或過保護情況)給予評價。
③結合管道防腐層質量、陰極保護效果、管道施工單位技術水平及施工條件以及其他一些人文因素,采用肯特評分法對管道的安全運營做出正確的評估。
本項目管道沿線環境有較大變化,為提高檢測結果的可靠性,應采用兩種或更多種功能互補的間接檢測技術。
在檢測中要注意保證足夠的檢測密度,以便于做詳細評估分析,其間隔的選擇應使檢測工具能順利完成檢測并確定管段中防腐層可疑破損點。檢測應使用GPS定位.以保證檢測結果的可比性,
進而用于確定開挖位置。
進行地面檢測得到的數據,必須進行確認和校正標示,以用于比較。在上述工作后,對每一個標示腐蝕活動的可能性進行評估。一般可劃分為:嚴重(可能性最高)、中等(有可能發生腐蝕)、
輕(可能性較小)。嚴格按照SY/T 0087.1-2006和NACE SP 0502-2010的有關規定執行。
2.3 直接檢測與評價
依據全線普查和間接檢測與評價確定開挖優先順序及數量(數量暫定20個點)(確定原則按SY/T 0087.1-2006標準5.2條確定),進行開挖檢測、腐蝕管道安全評價、分析腐蝕原因、提出維
護措施,并對間接評價分級準則和開挖順序進行修正。主要步驟有:排列地面檢測標示的優先級;在腐蝕最可能的管道開挖并集收數據;進行土壤腐蝕性測試; 測量防腐層損傷狀況及管體腐
蝕缺陷; 腐蝕管道安全評價; 原因分析; 過程評價(間接評價分級準則、開挖順序的修正)。
(1)直接檢測與評價
①直接開挖檢測時,探坑中暴露管段的懸空裸露長度不得小于1m。當開挖探坑中的管段出現缺陷時,應將缺陷完整暴露或暴露到能夠準確判斷缺陷的性質和范圍為止,其懸空裸露長度應符
合管道運行安全要求。
②開挖時應保持土層順序不混亂,檢查后應按土層順序分層回填。回填時應先回填最大粒徑不超過10mm的細土,超過管頂300mm后可回填其他土質,若此后的回填土內若有碎石,其最大
粒徑不得超過250mm。
③開挖測量中破壞的防腐層或發現的管體損傷處應按評價結果采取局部修補、整體修補等其他措施予以維修,其質量標準不低于管道原有水平。對于特殊點需進行大修或者更換的管段,可
進行簡單處理,另行考慮措施。
④直接開挖的檢測點為原有測試裝置時,應確保其完好、可靠,如有破壞應予以維修。
(2)土壤腐蝕性檢測
對每個探坑中的土壤剖面進行分層描述,內容和表格需符合SY/T 0087.1-2006標準5.4.1的規定。每個探坑的土壤樣品和水樣都需送實驗室分析,有關要求符合SY/T 0087.1-2006標準5.4.2
的規定。
(3)防腐層檢測
每處開挖處應檢測并記錄防腐層名稱、外觀、厚度、粘結力、漏點等其他情況。具體內容和相關要求執行SY/T 0087.1-2006標準5.5.2、5.5.3、5.5.4、5.5.5、5.5.7和5.5.8的規定。
(4)管體腐蝕狀況的檢測
清除破損防腐層后,應對管道金屬表面的腐蝕產物、金屬腐蝕狀況進行檢測和計量。具體內容和相關要求見SY/T 0087.1-2006標準5.6.2、5.6.3、5.6.4、5.6.5和5.6.6的規定。
(5)探坑處管地電位和其他需要檢測并記錄的項目
測量探坑處管地電位和其他需要檢測并記錄的項目,并做好記錄。
(6)腐蝕管道安全評價
按SY/T0087.1-2006、SY/T 6151-2009 和SY/T6477-2000的規定對管道進行安全評價,并給出維修措施的建議。
(7)原因分析
根據評價結果,分析造成管道外腐蝕的主要原因。針對主要原因采取相應的維護、運行措施。如果發現不適應于ECDA評價的原因(如防腐層剝離造成的屏蔽或生物腐蝕等),那么應考慮采取
其他方法進行分析和評價,并給出措施建議。
(8)間接評價分級準則、開挖順序的修正
根據直接開挖檢測評價結果及原因分析,應修正原先間接評價的“嚴重”、“中”等級的分級準則。有關要求見SY/T 0087.1-2006標準5.10.1。
2.4 后評價
確定再評價時間間隔,并對管道外壁腐蝕直接評價過程的整體有效性進行評價。主要步驟包括再評價時間間隔的確定、ECDA有效性評價和反饋;
(1)再評價時間間隔的確定
再評價時間間隔是開展下一輪評價的最低時間要求,一般不宜超過此時間間隔的要求,相關內容和要求見SY/T 0087.1-2006標準6.2。
(2)ECDA有效性評價
ECDA評價是一個不斷提高管道安全程度的連續過程,應對評價過程的有效性、評價方法有效性進行評價。最終對管道因外腐蝕造成的安全狀況作出整體評價及改進,相關內容和要求見
SY/T 0087.1-2006標準6.3。
(3)反饋
每次ECDA評價后,應及時歸納反饋評價中的相關數據和信息,完善本評價方法,反饋的主要內容應符合相關內容和要求見SY/T 0087.1-2006標準6.4.1。
2.5 評價指標7
評價過程所采用的指標應優先符合SY/T 0087.1-2006和NACE SP 0502-2010的有關規定,如無則可參考相關的規范標準。
2.6 ECDA報告
項目成果應按照預評價、間接檢測與評價、直接檢測與評價、后評價四個階段提交檢測和評價報告。各個階段的報告內容應符合SY/T 0087.1-2006標準8.0.2、8.0.3、8.0.4和8.0.5的規定。