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埋地钢管腐蚀及检测技术研究现状.pdf

埋地钢管腐蚀及检测技术研究现状

勤劳的mango222
2017-07-06 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《埋地钢管腐蚀及检测技术研究现状pdf》,可适用于领域

 年 第期Pipeline Technique and Equipment No. 收稿日期:埋地钢管腐蚀及检测技术研究现状胡玉婵(上海理工大学,上海 )  摘要:管道的泄漏和破裂会产生巨大的损失,加强管道腐蚀缺陷检测具有重要意义。文中通过埋地钢管的腐蚀形态及影响因素的分析,总结了现有的各种非开挖检测技术和无损检测技术的优缺点及适用范围,并在此基础上分别从原因、过程、结果个层面探讨了相关在线监测技术,对实际应用和研究工作具有借鉴意义。关键词:埋地钢管管壁腐蚀无损检测在线监测中图分类号:TE   文献标识码:A   文章编号:()ResearchStatusofBuriedSteelPipelineCorrosionandInspectionTechnologyHUYuchan(UniversityofShanghaiforScienceandTechnology,Shanghai,China)Abstract:Pipelineleakandrupturecanproducehugelosses,itisofgreatimportancetostrengthendetectionofthepipelinecorrosiondefectsInthispaper,thecorrosionmorphologyandcorrosionfactorsofburriedsteelpipelinewereanalyzed,thenadvantages,disadvantagesandapplicablescopeoftheexistingvariousnonexcavationdetectiontechnologyandNDTtechnologyweresummerizedRelatedonlinemonitoringtechnologywasdiscussedfromtheaspectsofcause,processandresults,whichhasreferencesignificancetothepracticalapplicationandresearchworkKeywords:buriedsteelpipelinepipelinewallcorrosionnondestructiveinspectiononlinemonitoring 引言管道运输广泛应用于给排水系统、供气系统、输油系统、供热系统等。随着管道运行时间的延长,管道泄漏和破裂事故频繁发生,管道失效的原因很多,金属的腐蚀是关键因素。 管道腐蚀形态及影响因素根据失效特点,管道腐蚀缺陷分为均匀腐蚀、局部腐蚀和点腐蚀三大类。均匀腐蚀是腐蚀均匀分布于整个管道表面,面积大、深度均匀。局部腐蚀是腐蚀集中在管道表面某些区域。均匀腐蚀和局部腐蚀的失效形式都主要是破裂失效。若腐蚀是以小孔的形式分布于管道表面,直径与深度尺寸相近,则为点腐蚀,点腐蚀的失效形式是穿孔泄漏。钢管腐蚀主要是由于大气、土壤、输送介质等中的游离水,在管壁形成原电池条件,产生电化学腐蚀。游离水以外的其他有害杂质,如CO、HS等,直接与管壁作用产生化学腐蚀。杂散电流也是管道腐蚀的一个重要原因。当埋地管道防腐层有破损时,直流电气化铁路和阴极保护装置等中的杂散电流就会流入管道,在防腐层破损处集中流出,使管道在短时间内发生激烈的点状腐蚀,造成穿孔泄漏。高压输电线路因电磁耦合在管道上感应的交流电能够促进原已存在的腐蚀活动,干扰管道保护系统的正常运行,危及仪器设备的安全。 管道腐蚀检测技术现状 管道非开挖腐蚀检测技术埋地钢管通常采用外防腐层与阴极保护共同组成防护系统进行外腐蚀控制。管道非开挖检测即在地面不开挖的条件下,采取外检测技术对埋地钢管外覆盖层以及阴极保护效果进行检测评价。 阴极保护效果的检测阴极保护是利用外加电源对管道进行阴极极化,使管道成为腐蚀原电池的阴极区,使管体受到保护。传统检测方法是在管道测试桩处进行管地电位测量,通过测得的电位差数值来判断管道是否达到规定的保护基准电位。该方法的不足在于检测工作只对测试桩附近范围有效。管道密间距电位检测方法(CIPS)突破了此局限,它以足够小的检测间距进行电位测量,能进行管道保护状况的细致评价。CIPS方法万方数据        PipelineTechniqueandEquipmentJan. 的关键是要准确测得管地电位。 防腐层质量检测钢管的外防腐层是将防腐材料均匀致密地涂覆在经除锈的管道外表面上,使其与腐蚀介质隔离。随着管道运行时间的增长,管道的外防腐层会出现老化、剥离和破损等情况。常规的防腐层质量检测方法有:直流电位梯度法(DCVG)、Pearson检测法、管中电流衰减法(PCM)、变频选频法等。埋地管道非开挖检测技术对于管道外腐蚀的直接评价具有重要意义,不用开挖就能根据保护系统的状况确定出腐蚀危险区,并能初步估算腐蚀程度,使得维修工作经济有效地进行。但是,也存在不足:检测只能定期进行,检测一次需要花费大量人力物力需依靠专业检测人员徒步沿线走完整条管道线路,速度慢,时间长。 管道开挖后无损检测技术对开挖后的埋地管道,常规的无损检测方法根据检测原理的不同,可分为:漏磁通检测技术、涡流检测技术、超声波检测技术、射线成像技术、热像显示技术等。根据检测仪器放置位置的不同,可归为内检测和外检测两大类。外检测利用仪器对外管壁进行测试,应用灵活但效率低,不适用于自动化检测,国内外主要以超声波、漏磁和涡流等领域的发展为代表。内检测技术是将各种无损检测设备加在清管器上,将用作清管器的非智能设备改为有信息采集、处理、存储等功能的智能型管道缺陷检测器,通过检测器在管道内的运动,达到检测管道缺陷的目的。内检测能对管道的整体情况进行评估,可以全面检测管道腐蚀、泄漏等情况。目前常用的管道内检测方法是漏磁通检测技术和超声检测技术。常规无损检测方法都在不同领域得到广泛应用。但是,也存在共同不足:检测过程为逐点扫描式,难以有效用于长输管道检测检测只能定期进行,检测一次需花费大量人力物力,检测间歇期间腐蚀状况无法跟踪掌握。 管道腐蚀监测技术现状受限于传统检测技术的不足,近些年研究者在努力研究能针对长输管道实现实时在线监测的手段。管道腐蚀的监测可从原因、过程和结果三方面来进行。 管道腐蚀环境监测为了对管道实施针对性的腐蚀控制,对管道所处环境及管内输送介质的腐蚀性进行监测很有必要。管内输送介质和管外土壤介质中的腐蚀性气体含量、水成分、细菌种类等,可通过电化学分析法确定,初步判断环境腐蚀性,然后通过对放在相同环境中的相同试样进行电化学腐蚀监测来测定所处环境对管道可能造成的危害。常用的电化学腐蚀监测技术有电阻法、电化学噪声技术、交流阻抗技术、线性极化法和恒电量技术等。随着计算机技术的发展,智能化腐蚀监测仪正成为腐蚀监测的发展方向。 管道腐蚀缺陷监测 超声导波技术超声导波是由超声波在空间有限的介质内多次往复反射并进一步产生复杂的叠加干涉以及几何弥散形成。超声导波的传播具有很多优良特性:沿程衰减小,在结构中一点被激励后,可沿构件传播很远距离,最多可达几十m,从而监测了一条线,而非一点,极大提高了检测效率贯穿整个管壁都有质点振动,声场遍及整个管壁,因此整个壁厚都可被检测。另外,超声导波可以在充液、带包覆层的管道中传播,检测时只需要在探头安装处清理涂覆层,无需耦合剂,对于埋地管道不开挖状态下的长距离检测具有优势。对超声导波的研究始于世纪初。最开始的工作主要是理论求解,世纪年代开始进行实验研究,近年来,导波逐渐被应用到无损检测领域中,特别是对薄板和管道进行无损检测。目前,超声导波的研究主要集中在数值分析方法和信号处理技术上。数值分析常用有限元法和边界元法。DNAlleyne和PCawley采用纯时域有限元法研究了Lamb波与各种深度、宽度及不同方向刻痕的相互作用JLRose等在研究导波在板材中的反射和透射时,利用边界元法对板表面缺陷形状进行了分类。在信号处理技术方面,目前主要集中在二维快速傅里叶变换、短时傅里叶变换、小波变换。同时,大量实验研究证明了导波技术在管道检测中的可行性。AlexGuo等进一步提出将超声导波技术与芯片技术结合,研究适用于管道在线监测的新一代设备,提高系统集成度,降低功耗。 压电阻抗技术压电阻抗技术是基于全局振动来检测局部损伤:将压电陶瓷片(PZT)作为驱动器传感器安装在被检结构上,对PZT施加激励使其振动,由于PZT可以耦合结构的机械阻抗,结构机械阻抗变化必然会导致万方数据     第期胡玉婵:埋地钢管腐蚀及检测技术研究现状    PZT电阻抗变化,而结构损伤会引起结构机械阻抗的改变,通过测量分析PZT电阻抗的变化情况可以判断结构受损情况,对结构进行健康监测。压电阻抗法的优点是:不需要基于任何模型,能方便地应用到复杂结构,数据处理简单方便对微小缺陷很敏感,能在损伤发展的早期探测到。基于阻抗测量来监测结构健康状况的概念由CLing等在世纪年代初提出,他们从理论上分析了PZT与结构系统构成的单自由度弹簧质量阻尼系统(SMD)模型,推导出PZT动态电阻抗与结构机械阻抗的关系,并以悬臂梁为实验进行了验证。电导纳与结构机械阻抗的关系是压电阻抗技术应用的前提,后来很多学者在此基础之上做了大量理论分析和实验研究,证实了压电阻抗技术在桁架结构、桥梁结构、点焊节点、高温结构、复合材料加固的混凝土结构、管道结构等各个领域进行健康监测的可行性。压电阻抗技术和超声导波技术各有优缺点,压电阻抗技术监测范围小,适于近场检测超声导波技术监测范围大,适于远场检测。两种方法都能用压电陶瓷片作为驱动器和传感器,所以,充分利用二者的互补关系,有学者提出将这两种方法结合起来进行结构的健康监测。此方法能快速扫描结构的缺陷发生区域。定位之后,再结合使用传统无损检测方法(如超声法等)来精确确定缺陷尺寸和损伤程度。 管道腐蚀泄漏监测对腐蚀造成的管道穿孔泄漏,声发射技术是很有潜力的监测方法。管道在发生腐蚀、裂纹扩展及其他故障时,会产生大量声发射信号,由于突然释放应变能而形成的弹性波在管道中传播时,携带大量结构缺陷处信息,因此采用安装在被测管道两端的传感器接收信号,再由声发射仪器及软件进行数字化分析,就可对管道中的声发射源定位或进行泄漏判断。与常规无损检测技术相比,它有两个重要特点:对动态缺陷敏感,在缺陷萌生和扩展过程中能实时发现声发射波来自缺陷本身而非外部,可以得到有关缺陷的丰富信息,是一种被动检测方法。声发射技术在世纪年代后迅速发展起来。传统的声发射检测主要采用参数分析法。霍臻等利用声发射技术对管道泄漏进行监测,实验证明了应用泄漏声发射信号检测气体和液体的泄漏是可行的。这种方法所采用的传感器和分析技术,忽略和滤去了很多重要的频率成分,噪声问题使得信号解释困难,从而导致源定位不准确。随着板波理论的成熟以及传感器和计算机技术的发展,模态声发射技术发展起来。模态声发射技术基于导波原理,认为声发射信号是由多模式波组成,每一模式的波由一组宽频率波组成,不同频率的波以不同速度传播。因此,在声发射信号检测中用宽频传感器和射频全波采样,波的模式作为位移、速度或加速度处理,利用牛顿力学波形模式与元特征之间的关系从理论上建模。这种方法不因仪器设置的改变而改变,源定位所用的滤波与门槛值无关。另外,光纤传感技术也是管道检漏技术发展的一个重要方向,在物理量测量同时实现信号传输。何存富等利用基于times耦合器的环型Sagnac干涉仪分布式光纤振动传感器,构建了管道安全监测系统。姜涛等研发了一种光纤Bragg光栅(FBG)应变箍传感器,通过环向应变的测量实现管道腐蚀及泄漏监测。 结论钢管腐蚀缺陷的检测和监测具有非常重要的意义。传统检测方法很多,但存在一些共同不足:检测过程为逐点扫描式,只能定期进行,耗费人力物力。建立一个实时监测系统,对管道进行连续监测,根据采集的数据,定期对管道进行风险评估,从而预防或减少管道失效事故的发生,这是未来的研究方向。在实际应用中,单纯某一种技术很难使各种不同条件下的管道检测达到满意效果,不同的监测和检测技术应该互为补充,根据具体情况采用不同的方法组合来满足实际生产的需求。参考文献: 黄小美,彭世尼,杨俊杰,等国内典型城市燃气管道失效调查与分析J燃气与热力,,(): 曹生虎,汤天遴,桑绍雷密间距电位检测技术(CIPS)在阴极保护系统有效性评价中的应用J全面腐蚀控制,,(): 李志宏城市天然气埋地管道非开挖检测技术研究D合肥:合肥工业大学, 沈功田,景为科,左延田埋地管道无损检测技术J无损检测,,(): 陈振友输油管道内检测技术分析J仪器仪表学报,,(): 李佳宁管线内腐蚀的监测与预报J管道技术与设备,():万方数据        PipelineTechniqueandEquipmentJan.  LOWEMJS,ALLEYNEDN,CAWLEYPDefectdetectioninpipesusingguidedwavesJUltrasonics,,: ALLEYNEDN,CAWLEYPTheinteractionofLambwavewithdefectsJIEEETransactiononUltrasonics,FerroelectricsandFrequencyControl,,(): ROSEJL,ZHANGW,CHOYBoundaryelementmodelingforguidedwavereflectionandtransminssionfactoranalysesindefectclassificationJIEEEUltrasonicsSymposium,,: CUOA,韩钊基于超声导波微传感技术的油气管道在线监测技术J天然气工业,,(): LINGC,SUNFP,ROGERSCACoupledelectromechanicalanalysisofadaptivematerialssystemsdeterminationoftheactuatorpowerconsumptionandsystemenergytransferJJournalofIntelligentMaterialSystemsandStructures,,: PARKG,SOHNH,FARRARCR,etalOverviewofpiezoelectricimpedancebasedhealthmonitoringandpathforwardJTheShockandVibrationDigest,,(): 张虹管道腐蚀及泄漏的声发射检测技术研究D天津:天津大学, 霍臻,陈翠梅,朱润祥压力管道声发射泄漏检测J无损检测,,(): 刘松平,GORMANM,陈积懋模态声发射检测技术J无损检测,,(): 郑元辽,刘月明光纤传感监测压力管道泄漏技术进展综述J传感器与微系统,,(): 何存富,阮力,冯欢,等基于times耦合器的环型Sagnac干涉仪管道监测实验研究J光电子middot激光,,(): 姜涛,任亮,李东升,等应用FBG应变箍传感器的管道安全监测研究J光电子middot激光,,():作者简介:胡玉婵(mdash),硕士研究生,主要研究方向为结构检测及健康监测。Email:qqcom(上接第页) 结论()智能球能够有效识别微小的管道泄漏产生的声学信号,通过对数据进行分析,能够确定泄漏点的泄漏量。()外界噪声对智能球的检测效果有很大的影响,长输管道站外管段远离站内动力泵房等噪声源,智能球适用于站外管线的泄漏检测。()智能球检漏技术作为新型的泄漏检测手段,能够预防泄漏事故,避免环境污染。参考文献: 刘慧芳,张鹏,周俊杰,等油气管道内腐蚀检测技术的现状与发展趋势J管道技术与设备,(): 钟家维,沈建新,贺志刚,等管道内腐蚀检测新技术与新方法J化工设备与防腐蚀,(): 苏林,汤荣,曹乐乐原油管道检测器通过能力评价方法J管道技术与设备,(): 戴波,盛沙,董基希,等原油管道腐蚀内检测技术研究J管道技术与设备,(): 马小斌,曾新定,濮人强Smartball自漂流式检漏系统在输油管道的应用J油气储运,,():作者简介:苏林(mdash),工程师,硕士,主要从事原油管道腐蚀检测工作。Email:qqcom《仪表技术与传感器》杂志主要栏目介绍传感器技术该栏目主要报道传感器在研制开发中的新技术,包括各种新型传感器的结构、原理、设计、计算、工艺测试及应用技术介绍传感器方面最新发展现状及方向,并对其应用前景和发展趋势进行展望或预测。仪器仪表该栏目侧重选用新技术应用与传统产业改造相结合、能显示强大应用潜力的稿件,如集散控制技术、虚拟仪器、现代控制技术、智能仪器仪表的设计思路、制造与应用技术等。系统与应用侧重工业自动化领域中先进控制系统的设计与应用,包括间歇控制的生产、调度、优化系统,SIS、DCS、PLC、SCADA系统以及FGS系统的应用等。研究与开发该栏目主要报道国内外仪器仪表行业中的新技术、新工艺、新元件及新设备的研究成果。网址:wwwsensorcom电话:万方数据

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