２０１１正
第５期管道技術５ 設告
２０１１ｎｏ．５
埋地鋼質管道腐蝕防護系統的完整性評價方法的研究
顧善多 ，劉立新 ，白廣臣 ，肖勇
（１．中國石化鎮海煉化分公司，浙江寧波
３１５８２４；２．中國航空油料有限責任公司東北公司，遼寧瀋陽 １１００４３；
１０００２８；４．中國特種裝置檢測研究院，北京
１０００１３）
３．中石化北京石油分公司，北京
摘要：在國內外先進檢測技術和相關標準的評價基礎上，把模糊數學應用於管道腐蝕防護狀況完整性評價過程當中。建立模糊綜合評判模型，選擇層次分析法和灰色關聯分析法分別求取權重集，用隸屬度函式法來解決單因素評價矩陣難以確定的難題，實現對各級影響因素的模糊化處理，經過模糊
運算後對評價結果進行向量化表示，從而對管道腐蝕防護狀況進行完整性評價。此評價體系在中國特
檢院的實際應用中，取得了較好的效果。
關鍵詞：腐蝕防護系統；檢測評價；模糊數學；完整性評價中圖分類號：ｔｅ９８
文獻標識碼：ａ
文章編號
１ 腐蝕防護系統完整性評價方法技術及發展動向前國內對外覆蓋層檢測技術通常是使用單一儀器對
單一因素的檢測，而不同檢測方法的檢測原理和檢測精度各異，應用範圍和抗干擾能力不同，在不同的影響因素和使用場合下，得到檢測結果不盡相同，有些
伴隨管道使用年限的延長，由於自然環境等的影
響，不可避免的容易發生管道內外壁和外覆蓋層的各種腐蝕、破損以及老化而導致油氣管道事故的發生，不僅造成嚴重的經濟損失，而且容易造成環境汙染。
情況下還會差別較大，導致評價效果往往帶有一定的侷限性。因此，綜合考慮影響埋地管道外覆蓋層的不
因此，對在役管道進行有效的檢測及正確評估管道的
壽命，制定管道修補措施，抑制管道的事故發生，保證油氣管道的正常運營具有極其重要的意義。鑑於埋地鋼質管道腐蝕防護系統是確保管道不產生腐蝕的
同影響因素，依據一定的標準，選用相對合理有效的檢測方法，結合多因素資訊融合技術，進行腐蝕防護
系統的完整性評判…，是提高管線腐蝕防護系統完整
性評價的有效、科學、正確途徑。
重要屏障與措施，如何開展腐蝕防護系統的完整性評
價就顯得很重要。
目前，在已有的腐蝕防護系統完整性評價中，存在著參量選用不完全問題，如環境土壤腐蝕性評價只採用土壤電阻率，尚未考慮其他較重要的腐蝕環境因
影響埋地管道外覆蓋層腐蝕破壞的因素很多，目
收稿日期
收修改稿日期
素（如氧化還原電位、管地自然電位、土壤ｐｈ值）；在
第５期顧善多等：埋地鋼質管道腐蝕防護系統的完整性評價方法的研究４３
模糊綜合評價方面，針對眾多元素之間的權重關係，
往往是採用專家打分法確定出權重，帶有相當大的隨意性。針對上述問題，該評價體系擴大了腐蝕環境參量的選取，並採用層次分析法和灰色關聯分析法來動
和改進層次分析等數學手段，結合專家經驗確定各因素的權重，建立半定量的埋地鋼質管道土壤腐蝕性多指標綜合評價方法權重研究方法和土壤腐蝕性完整性評價體系。
針對各資料的權重分配進行分析計算，對各因素進行綜合分析得到總評分結果，再在對總得分進行分級評定。最後用實驗室或現場測試的土壤對鋼的腐
態確定權重，用隸屬度函式法確定單因素評價矩陣，實現對影響因素的模糊化處理，最後，通過對評價結果定量化處理，得到全面而準確的管道腐蝕防護狀況結果。
多種先進技術應用到評價過程中，大大提高了檢
測效率和資料的準確率和可靠性。目前，該評價方法
已經投入到多條管線的檢測評價專案中，得到的結果令人滿意。
２評價體系應用過程
２．１埋地鋼質管道的一般情況
埋地鋼質管道一般處於野外環境當中，管道外徑
不同，埋設深度不等，一般管體外壁都有防腐層，陰極保護系統採用強制電流保護或犧牲陽極系統保護。影響埋地管道腐蝕的因素多種多樣，各自的影響程度
不相同。
２．２單因素評價體系
２．２．１環境腐蝕性資料收集和評價
影響土壤腐蝕性的因素很多，這些因素相互影響、相互制約，組成乙個複雜的腐蝕體系。在條件允許的狀況下，通過測量影響土壤腐蝕性的參量，運用
灰色關聯分析理論，計算出土壤腐蝕性與各檢測參量之間關聯度大小，從而找出影響土壤腐蝕性的主要因
素及次要因素，就可以找到腐蝕體系本身具有的特徵和基本規律。
２．２．１．１土壤腐蝕性評價
首先，收集現場資料。影響土壤綜合評價系統的因素很多，在此列舉幾個經常使用的引數：土壤腐蝕速率、土壤電阻率、土壤ｐｈ值、土壤氧化還原電位等。
分別單獨使用國際或國內相關標準對其進行評價，得出土壤腐蝕性單因素評價結果。
土壤本身特性引數對管道的腐蝕影響的幾個指
標如表１所示，做為影響土壤腐蝕性的評價因素，參考
（￣ｙｏｏｏ７鋼質管道及儲罐腐蝕控制工程設計規範》中的評價方法，針對每個因素進行分級評價。根據「十
一五」國家科技支撐計畫課題《生命線工程安全保障
關鍵技術研究及工程示範》一埋地鋼質管道環境腐蝕
性檢測評價技術研究的重大成果，採用聚類分析確定
影響土壤腐蝕性的６類主要因素，採用灰色關聯分析蝕速率來擬合土壤腐蝕性完整性評價的結果，見表ｌ。
表１影響土壤腐蝕性的評價因素分級標準
２．２．１．２雜散電流腐蝕性評價
雜散電流腐蝕性的評價因素，在地中雜散電流的
特徵表現為空間分布**複雜、流動方向和強度變化多種多樣。按雜散電流的分布和流動特徵可分為靜態和動態２種。
靜態雜散電流通常是從外加電流系統被強制施加到管道上的，如其他管道陰保的陽極地床、其他漏
洩電源或來自其他的外部結構。
動態雜散電流來自電力傳輸系統（如地鐵、火車
和採礦作業等），它通過鄰近防腐層良好的管道網路可以傳送到很遠的地方。如果不採取措施消除，雜散干擾電流會對鄰近地下金屬管線產生非常有害的影
響。參考文獻［２］中把地電位梯度與雜散電流干擾強度的關係分為３級，這裡根據綜合評判的需要把它們
細化分為４級，如表２所示。
表２雜散電流分級標準
地電位梯度／（ｍｖｍ ｉ１）
雜散電流干擾強度
＜ｏ．５弱
０．５ ２．５較弱
２．５～５較強＞５強
當然，在相關標準中，針對雜散電流較管地自然電位的偏移數量級來評價其影響大小也可以納入到
雜散電流評價體系當中，作為地電位梯度的補充和擬
合。根據現代檢測技術的發展，雜散電流的測試方法和評價準則會增加，每種方法和準則都可以進行單獨
評價後按照一定的權重分配矩陣進行綜合評價，最後
ｓｅｐ２０１１
得出乙個符合實際情況的評價結果。比如《質檢公益性行業科研專項》一城鎮燃氣鋼質管道受軌道交通電磁干擾檢測與評價方法研究的成果中，就使用感應法對雜散電流進行測試，並建立了相對完整的評價體系和評價準則。此項技術經過鑑定，達到了國際先進水
平。２．２．２ 防腐層質量綜合評價
對於防腐層的評價標準比較複雜，但是各種評價
方法歸納為防腐層絕緣電阻率的評價。由於種種原因限制，防腐層絕緣電阻率的計算結果與實際情況有
一定差距，現在一般採用電流衰減率、絕緣電阻率和破損點狀況來進行防腐層質量評價。此處用防腐層絕緣電阻率來直接評判防腐層質量的好壞。與此同
時，也採用防腐層破損點狀況來完善防腐層的評價結果。以石油瀝青防腐層為例，採用電流電位法評價瀝
青防腐層標準（見表３，參考（（ｓｙ５９１８埋地鋼質管道防
腐層修復技術規範》）。
表３瀝青防腐層分級標準
２．２．３ 陰極保護效果綜合評價
陰極保護效果評價主要採用在測試樁以及其他
露管處測試管地電位來初步評價陰極保護效果，以密
間隔電位測試方法來測試管地真實的保護電位。目
前，國際通用準則都是要求管地電位要負於一８５０
ｍｖ，比如埋地鋼質管道陰極保護技術規
範》中要求等地電位要負於一８５０ ｍｖ，但是管道極限陰極保護電位不能負於一１２００ ｍｖ．而對於不同的鋼
材料又有不同準則，例如對於高強度鋼，其陰極保護電位要根據實際析氫情況來確定。在厭氧菌或ｓｒｂ及其他有害菌類土壤中，管道陰極保護電位應為
一９５０ ｍｖ或者更負；當土壤電阻率介於１００ ｑｍ和
１０００ ｑ－ｍ之間時，要求管地電位宜負於一７５０ ｍｖ；而土壤電阻率大於１０００ ｑｍ時，要求管地電位宜負
於一６５０ ｍｖ．
２．２．４直接評價限於上述資料的採集**都是非開挖的或非接
．觸的，只能間接的或象徵性的對土壤腐蝕性、防腐層質量狀況和陰極保護效果進行評價，所以，適當的選取一定數量的特徵位置進行開挖，用實際的管體腐蝕
資料和防腐層質量資料來修正前期的評價結果。比如用開挖的腐蝕產物來驗證雜散電流的影響，修正雜
散電流的影響權重；用防腐層的真實質量情況來修正非開挖檢測資料的可靠性等。２．３模糊完整性評價體系
對於以上收集的資料和標準評定結果，以模糊數學為基礎，應用關係合成原理，將一些邊界不清和不
易定量的因素定量化，來進行後續的完整性評價。
多層級完整性評價方法是把影響管道安全狀況的因素按某些屬性分成幾類，在它們之間有個權數分
配，進行綜合評估。而每一方面的單因素評估又是低
一層次的多因素綜合的結果。同樣，低一層次的多因
素綜合的結果也可以是更低層次的多因素綜合的結果。
文中採用兩層評價結構（如圖１所示），對單因素
進行綜合評價之後，採用權重矩陣對第二層影響因素
集合進行綜合評價，最終得到整體評價的向量結果。
從而得到管道腐蝕防護系統安全狀況的完整性評價結果。
圖１腐蝕防護系統檢測評價方法的評價模型和體系
３數學方法的應用
該評價體系中創造性地提出採用（下轉第５６頁）
或調壓站高壓側摻混空氣，以降低其熱值，達到與管網要求值相一致的目的。優點是摻混點少，便於統一管理，流程相對較為簡單，裝置較少；占地面積較少；不受原料（ｌｐｇ）**和市場**影響，即便是混空氣
執行成本。因此，可以考慮通過隔離閥門將管輸天然氣與ｌｎｇ**系統分別獨立成網。正常情況下，兩網獨立執行，各自實行對應的銷售**，應急情況下，兩網聯通執行。
優點是可以兼顧原有供氣系統，無需增加處理設施，氣源成本沒有增加。缺點是管網系統各自獨立，
系統故障時，ｌｎｇ可以照常**。缺點是因空氣壓力較高，耗能大，因而執行成本較高；**混合氣（天然氣＋空氣）執行成本增加０．０３５
ｍ 左右；空氣系統
壓力等級較高，對裝置安全效能要求嚴格。
（２）中壓混空。在與**高熱值氣源相對應的各中壓調壓站建設混空氣設施，實現對高熱值氣源降熱，以求管網熱值統一。優點是裝置占地面積相對小
一降低了氣源**的靈活性和安全可靠性。５．３多氣源調配方案
將管輸天然氣與氣相ｌｎｇ，甚至其他氣體進行合理調配後**也是多氣源**格局下，管網供氣的一
種解決方案。實施該方案的前提是管輸氣與ｌｎｇ的流量需相對恆定，否則會導致管網熱值波動。６結束語
些；裝置投資較小，操作人員少，執行成本較低，預
測混合氣（天然氣＋空氣）增加執行成本為０．０１ｉｎ 以下；因壓力等級低一些，相比增熱方案，安全效能較高；不受市場**影響，即便是混空氣系統故障時，ｌｎｇ可以照常**。缺點是需要在多個調壓站建設
隨著國內多氣源**格局的不斷形成，國內大型
天然氣管網及城市管網均存在多氣源混輸問題，影響
著天然氣工業的安全性、可靠性和經濟性。多氣源混輸問題不單是乙個技術問題，而是乙個技術經濟問題，可能有不同的解決方案，為此，必須由上中下游三
空氣摻混設施；一般調壓站地理位置偏遠，外部大容量電力**存在困難，只能選購燃氣空壓機，購置成
方協同進行。在此背景下，各輸配公司更應該依據自
本較高。
（３）輕烴分離。將天然氣中熱值相對較高的乙烷
．身管網現狀與氣源**特點，結合具體情況，以安全性、經濟性為原則，優選出合理的管網供氣解決方案，
以確保管網執行安全和廣大使用者的利益。
參考文獻：
和丙烷等重質組分分離出來，提高甲烷含量，使熱值降至目標值。優點是裝置占地面積小，投資也不大；不需外加能源，執行成本也較低，**增加執行成本為０．０ｌ元／ｎｌ以下。缺點是國內使用先例不太多，缺
［１］賴元楷，羅東曉．統一天然氣熱值標準是中國天然氣工業
發展的需要．城市燃氣
乏足夠的執行經驗；裝置的可靠性也有待檢驗；需配
套考慮液相ｌｎｇ的儲存、利用問題。５．２管網分開方案
［２］ｎｇｃ 天然氣互換性工作組．天然氣互換性及非燃燒用
途***
［３］熊永強，華賁，羅東曉．用於燃氣調峰和輕烴**的管道
天然氣液化流程．天然氣工業作者簡介：吳華麗（１９８２一），工程師，從事工藝技術管理工作。
鑑於各種方案都存在一定的實施難度，特別是對於
已經建成投產的站場，要增加處理設施，都會相應增加（上接第４４頁）神經網路、遺傳演算法以及模糊數學理
論，來處理複雜多變的檢測資料，以上述數學方法建
方法準確處理影響鋼質埋地管道腐蝕防護狀況的各
種影響因素，並很方便的在計算機上程式設計實現。
模糊理論應用於管道腐蝕防護狀況完整性評價中，在條件允許的情況下，綜合考慮、選取影響管道腐蝕的代表性因素，對管道腐蝕防護狀況進行全面而準確的評價，並在實際應用中取得了良好的工程
立的模型擁有自適應性，因此在評價過程中不需要專家打分即可通過自身學習來匹配當前檢測環境。另
外，系統計算模型的建立不但考慮到實驗室模擬試片實驗成果，並且考慮到工程檢測實際情況，在此基礎
上納入了盡可能多的重要檢測參量，以得出全面準確的評價結果。
４結果分析
實踐效果，為管道管理人員掌握管道未來狀況發展趨勢，制定管道修補措施，管道安全運營提供有力的保證。
參考文獻：
由於影響埋地鋼質管道腐蝕防護狀況的模糊因素較多，採用二層模糊綜合評判的方法來確定管道腐
［１］楊永，何仁洋．埋地鋼質管道腐蝕防護綜合評價系統研
究．管道技術與裝置
蝕狀況的好壞，比以往使用單一儀器對單一因素的檢測評價更趨合理，具有較高的準確性和科學性。
利用二層模糊綜合評判法，可以通過定量分析的
［２］胡世信．陰極保護手冊．北京：化學工業出版社，１９９９．作者簡介：顧善多（１９６５一），大學本科，研究方向為埋地管道安全管理
埋地管道防腐層腐蝕評價
作者 張蜀媛 中國科技博覽 2018年第01期 摘要 管道腐蝕損失評價是管道可靠執行的基礎工作。通過對埋地管道外界因素 土壤腐蝕性和防腐層質量，以及管體腐蝕損失程度進行全面評價，為管線設計 執行提供理論依據，同時科學指導管道的維修計畫和安全生產管理，確保管道執行安全可靠。關鍵詞 埋地管道腐蝕評價 中...
埋地鋼質管道陰極保護系統執行監控管理規定
1 目的 為了加強公司所轄埋地鋼質管道陰極保護系統的執行監控管理，確保管道陰極保護的有效性，制定本規定。2 範圍 本規定適用於公司管轄範圍內的埋地鋼質管道陰極保護系統的執行監控與管理。3 術語和定義 3.1 陰極保護系統 本規定所稱陰極保護系統是指為管道提供保護電流，保證管道不被其它介質腐蝕的裝置或...
埋地鋼質管道外防腐層的選擇與應用
摘要 本文介紹了國內外埋地鋼質管道外防腐層的種類及其在管道中的應用情況,針對各種防腐層在管道應用中的不足,提出了一種新型的防腐塗料,該塗料綜合性能好 適應性強,可噴塗 塗刷 澆注一次成膜,形成的覆蓋層可以從彈性到剛性體,具有優良的防腐性和抗機械損傷效能。關鍵詞 埋地管道 外防腐層 型別 應用 1 前...