统稿管道外腐蚀评价标准.docx
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统稿管道外腐蚀评价标准
标准
管道外腐蚀直接评价方法
本NACE标准代表了所有审阅本标准条款及其适用范围的成员的一致性意见。
本标准的确立并不阻止任何人(无论其是否接受本标准)在制造、销售、购买或使用产品、工艺和流程时背离本标准。
NACE标准中没有任何采用暗示性或其他方法表述的语句,赋予运营商生产、销售或使用受专利保护的方法、器具和产品的权利,也不保护任何人免于承担侵权责任。
本标准仅规定最低需求,故决不可作为限制更好方法或材料应用的解释理由。
同时,本标准也并不旨在适用于相关的所有情况。
本标准可能不适用于具有不可预知条件的特例。
NACE不承担由其他单位对本标准进行解释或使用而造成的责任,只对NACE官方发布的解释条例负责,该解释条例的发布符合标准流程并遵守不允许个人解释本标准的规定。
为了确定本标准的适用范围,NACE标准的使用者在使用之前有责任查阅与本标准相关的健康,安全,环保的规范性文件。
本NACE标准没必要标注出所有涉及到的材料、仪器和操作相关的健康安全隐患及环境危害。
本标准的使用者在使用之前,有责任制定健康、安全和环保的保护措施,若有必要还可与监管部门共同商议制定以符合现有规章制度的要求。
提请注意:
NACE标准是需要进行定期审查的,它可能根据NACE技术委员会程序,在任何时间进行修改或撤销。
NACE要求对本标准的修订及撤销应在标准的初始印发日后五年之内,若标准经修订,则以修订发布日为准。
使用者需注意采用标准的最新版本。
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NACE第一国际服务部联系地址:
1440SouthCreekDr.,Houston,Texas77084-4906(telephone+1281-228-6200)。
前言
外腐蚀直接评价(ECDA)是旨在通过评价,提高管道安全性或减少外腐蚀对管道完整性影响的复杂过程。
通过识别和确定腐蚀活性强度,修复腐蚀缺陷,消除腐蚀原因,ECDA积极设法阻止外部腐蚀缺陷增长,避免缺陷扩展至足以影响结构完整性的程度
本标准所描述的ECDA方法专用于处理陆上埋地黑色金属管道。
其他可用于该类管道的评价方法,如压力试验,管道内检测法(ILI)并不包含于本标准内,但在其他行业标准中进行了说明。
为保证管辖范围内的管道能正常运行,本标准的使用者必须熟知全部的管道安全相关规程,其中包含了所有规定具体管道实施完整性评价实践和项目的规程。
本标准是为管道运营商和管道完整性的管理者所准备的。
ECDA是一个持续改进的过程。
通过连续开展ECDA,管道运营商能够确定腐蚀活动已经发生,正在发生或可能发生的区域。
ECDA的优点之一是能找出腐蚀缺陷将要形成的位置,而不仅仅是腐蚀缺陷已经发生地区。
历史上,一些管道运营商在管理外腐蚀时就使用了一些ECDA工具和技术。
通常情况下,从地面检测工具中所获得的数据就可以用来定位正在发生外腐蚀的区域。
ECDA需要若干步骤来实现这一过程,它集成了管道的物理特性和运行历史(预评价)等信息,这些信息的数据来自多方面的测试(间接检测)和管道表面评价(直接检测),最终目的是给管道的外部腐蚀提供更全面完整的评价(后评价)。
本标准最初是由TaskGroup(TG)041于2002年编写,定名为《管道直接评价方法》;2008年,SpecificTechnologyGroup(STG)35对其进行了修订,涉及到管道、油罐和套管三方面的内容。
本标准是在STG的支持下由NACE签发的。
在NACE标准中,术语“应”,“必须”,“宜”和“可”的使用同《NACE出版物用语指南》所述标准相一致。
术语“应”和“必须”用于陈述规定,并带有强制性。
术语“宜”用于陈述推荐采用的良好建议,但并不具有强制性。
术语“可”用于陈述可选择性考虑的内容。
目录
1总则4
2术语8
3预评价11
3.1简介11
3.2数据收集11
3.3ECDA可行性评估15
3.4间接检测工具的选择16
3.5ECDA管段的划分18
4间接检测19
4.1简介19
4.2间接检测计量19
4.3校正和比较19
5直接检测22
5.1简介22
5.2开挖顺序22
5.3开挖和收集数据24
5.4防腐层破坏和腐蚀深度测量24
5.5剩余强度评价25
5.6原因分析25
5.7缓解措施25
5.8过程评价25
5.9重分类和重排优先次序26
5.10开挖数量的确定26
6后评价28
6.1简介28
6.2剩余寿命计算29
6.3再评价时间间隔29
6.4ECDA有效性评价29
6.5反馈和持续改进30
7ECDA记录31
7.1简介31
7.2预评价报告31
7.3间接检测31
7.4直接检测31
7.5后评价31
参考文献33
文献书目34
附录A:
间接检测方法35
附录B:
直接检测—清除防腐层前的数据收集方法(非强制性)50
附录C:
直接检测法—防腐层损坏和腐蚀深度测量(非强制性)56
附录D:
后评价—腐蚀速率估算(非强制性)58
1总则
1.1简介
1.1.1本标准适用于埋地黑色金属管道系统的外腐蚀直接评价。
该标准旨在为实施于常规管道系统的ECDA过程提供指导。
1.1.2本标准在编写时,为适应具体管道情况给运营商提供了调整的灵活性。
1.1.3ECDA是一个持续改进的过程。
通过连续开展ECDA,能够确定腐蚀活动已经发生,正在发生或可能发生的地点。
1.1.3.1ECDA的优点是可以确定腐蚀将要发生地区,而不仅仅是腐蚀已发生的地区。
1.1.3.2通过对比连续开展的ECDA的结果,可以评价ECDA的有效性,并证明对管道完整性的信心在持续增长。
1.1.4ECDA制定了提高管道安全性的评价过程。
其主要目的是预防将要发生的外部腐蚀破坏。
1.1.4.1本标准将待评价的外腐蚀假定为一种威胁,以此为基准,可评价腐蚀尚不显著的管道未来的腐蚀情况。
1.1.5本标准中所描述的ECDA方法专用于处理陆上埋地黑色金属管道。
1.1.6ECDA的开展包括但不局限于管道片段外腐蚀部分的评价,它包括:
1.1.6.1不能通过其它检测方法进行检查的情况(例如ILI或压力测试)。
1.1.6.2已采用其他方法进行检测,可作为管理未来腐蚀情况的方法。
1.1.6.3已采用其他方法进行检测,可作确定重新评价时间间隔的方法。
1.1.6.4未采用其他方法进行检测,且未来腐蚀管理为首要需求的情况。
1.1.7ECDA也可以用于检测其它对管道完整性构成威胁的因素。
例如机械损伤,应力腐蚀开裂(SCC),微生物影响腐蚀(MIC)等。
当检测到这些威胁后,还须执行部分附加评价和/或检测程序。
管道运营商需要采用适当的方法(例如ASME
(1)B31.41,ASMEB31.82,3,和API
(2)11604)来处理风险和其它的外腐蚀。
1.1.8ECDA也具有局限性,并非所有管道都可成功应用ECDA进行评价。
当应用这些技术和其它评价方法时需要采用一些预防措施。
1.1.8.1按照附录A(非强制)中所给出的方法和步骤,本标准也适用于防腐层很差或裸露管线的发热评价。
若防腐层很差的管道和裸露管线在得到充分保护时所要求的阴极保护电流基本一致,则防腐层很差的管道通常在本质上当作裸露管线来处理。
1.1.9为达到准确使用的目的,在使用本标准时应执行其中的全部内容。
若仅采用或提及本标准的某些具体段落或部分,会导致对标准含义的误解和建议的滥用。
1.1.10由于埋地管道系统裸露的情况较为复杂,本标准不为任何具体情况指定方案。
1.1.11本标准中的规定需要在有能力胜任的专业人员指导下实施,这些专业人员需通过教育或相关培训获得物理学,工程和数学知识,有资格从事腐蚀控制或埋地管道系统风险管理方面的工作。
他们包括注册专业工程师,由某些组织(如NACE)认定的腐蚀专家或阴极保护专家,及具有足够经验的从事埋地金属管道系统外腐蚀控制的工程师或技术员。
1.2ECDA的四步评价过程
1.2.1ECDA需要整合的数据来自多方面的检测和与管道的物理特性,运行历史相联系的管道表面评价。
1.2.2ECDA包括以下四个步骤,如图1a和1b所示:
1.2.2.1预评价。
预评价收集管道的历史和当前数据,从而确定ECDA是否适用,划分ECDA管段,选择间接检测设备。
该类数据通常可在施工记录,操作和维护历史,路线介绍,腐蚀调查记录,其它地面检查记录,和以前的完整性评价或维护活动的检查报告中收集到。
1.2.2.2间接检测。
间接检测步骤包括地上检测,以识别和确定腐层缺陷的严重性,其它异常现象和腐蚀活动可能已发生或正在发生的地区。
管道路由内可能包含多种环境条件,为提高检测的可靠性,所有管道片段的检测可使用两种或两种以上的间接检测工具。
1.2.2.3直接检测。
直接检测步骤包括间接检测数据的分析和选取管道开挖点及表面评估点。
直接检测所获得的数据同之前得到的数据相结合,可用于确认和评价外腐蚀对管道的影响。
此外,这一步骤的内容还包括管道防腐层性能评价,腐蚀缺陷的修复和缓解防腐层缺陷。
1.2.2.4后评价。
后评价包括对前三个步骤所获得的数据的分析,对ECDA过程有效性的评价和确定再评价时间间隔。
1.2.3当ECDA首次开展于无良好腐蚀防护历史的管道上时,包括定期间接检测在内的活动都需要遵守更为严格的要求。
这些要求包括但不局限于收集额外的数据,进行附加的直接检测和后评价。
1.2.3.1初次开展ECDA时,需要采用更多严格的措施来提高对涉及外腐蚀的管道完整性的理解。
图1a外腐蚀直接检测流程图
(一)
(图中数字指代本标准中的具体章节)
图1b外腐蚀直接检测流程图
(二)
(图中数字指代本标准中的具体章节)
2术语
活泼Active
(1)逆向电极电位
(2)金属的一种正在腐蚀却没有显著被腐蚀反应产物影响的状态。
交流电压梯度AlternatingCurrentVoltageGradient(ACVG)
一种通过沿管道或环绕管道的、由防腐层破损点泄漏的、交流电流所产生的土壤中交流电压梯度变化,来确定防腐层缺陷位置的地表测量方法。
阳极Anode
电化学电池中发生氧化反应的电极。
在外电路中电子由阳极流出。
在阳极经常发生腐蚀,金属离子由阳极进入溶液。
异常现象Anomaly
管道外壁腐蚀中任何偏离正常情况的形式,比如管道的防腐层异常或管道处于电磁环境中。
B31G5
一种计算被腐蚀管道的承压输送能力的方法(来源于ASME标准)。
阴极Cathode
在电化学电池中发生还原反应的电极。
在外电路中电子流向的电极。
阴极剥离CathodicDisbondment
由阴极反应产物而导致管道防腐层与被保护材料表面之间的粘附损坏。
阴极保护CathodicProtection(CP)
一种通过使被保护金属表面成为电化学电池的阴极来减少金属表面腐蚀的技术。
分级方法Classification
以通常情况年份下的间接检查所显示的结果为基础,估计腐蚀发生的可能性的过程。
密距电位测量法Close-IntervalSurvey(CIS)
一种沿着管顶地表,以密间隔移动参比电极测量管地电位的方法。
腐蚀Corrosion
材料(通常指金属材料)性能的退化,由材料与周围环境的反应所导致。
腐蚀活性点CorrosionActivity
腐蚀正在进行,并以一定速率发展的部位,该发展速率足以导致管道在设计寿命内的承压能力降低。
电流衰减测量CurrentAttenuationSurvey
基于电磁场传播理论对管道的防腐层总体情况进行检测的方法。
在检测的同时收集深度,防腐层电阻和电导系数,异常区域和异常类型等数据。
缺陷Defect
管壁中的异常点,通常会降低管道的承压能力。
直流电压梯度DirectCurrentVoltageGradient(DCVG)
一种通过沿管道或环绕管道的、由防腐层破损点泄漏的、直流电流所产生的土壤中直流电压梯度变化,来确定防腐层缺陷位置、大小以及表征腐蚀活性的的地表测量方法。
直接检测DirectExamination
在ECDA的开挖点对管道表面进行直接检测和测量。
防腐层剥离DisbondedCoating
由于粘合剂失效,化学侵蚀,机械损伤,氢鼓泡等作用而导致的防腐层与管道表面之间的粘附损失。
防腐层剥离可能与防腐层的漏点有关,可参见阴极剥离。
ECDA
见外腐蚀直接评价。
ECDA管段ECDARegion
有相似物理性质,相同运行历史,并可以采用同种间接检测方法检测的一个或几个管道部分。
电解液Electrolyte
一种包含有能够在电场中迁移的电子的化学物质。
针对本标准的具体情况,电解液是指与埋地或淹没在水中的的金属管道系统相邻的液体或土壤,包括水分和其它化学物质。
电磁检测技术ElectromagneticInspectionTechnique
通过对腐蚀所导致的磁场变化的检测而对埋地管道中的防腐层缺陷进行定位的地面检测技术。
外壁腐蚀直接评价ExternalCorrosionDirectAssessment(ECDA)
评价外壁腐蚀对管道完整性影响的方法,由预评价,间接检测和评价,直接检测和评价,后评价四个步骤组成。
远地点电势Far-Ground(FG)Potential
在管道上直接测量的结构—电解质电位,测量点远离管道与保护系统的连接点。
防腐层缺陷Fault
防腐层上所有的异常,包括剥离区域和漏点等。
黑色金属材料FerrousMaterial
主要成分为铁的金属。
在本标准中,黑色金属材料包括钢,铸铁和锻铁。
漏点Holiday
防腐层不连续处(孔),使管体暴露于环境中。
静水力学测试HydrostaticTesting
部分管段的论证性测试。
通过向管道中注入水,然后加压直到管道中的名义环向应力达到了给定值。
紧急指示ImmediateIndication
一个要求在相对短的时期内对管道进行补救或修复的缺陷指示。
指示Indication
通过间接检测工具测量获得的对任何正常情况的偏离。
间接检测IndirectInspection
利用设备和具体方法在管道上方附近或地面进行测量,以定位或识别防腐层的漏点,腐蚀活性点或其它异常点的方法。
管道内检测In-LineInspection(ILI)
使用管道内壁检测工具对管道内部进行检测的方法。
通常用来进行管道内检测的工具有清管器和智能清管器。
短路电压Instant“Off”Potential
在阴极保护电流中断后发生的半电池电极极化电位。
它与在有电流却没有IR降(例如极化电位)时的电位很接近。
IR降IRDrop
根据欧姆定律,通过电阻的电压。
长线电流Long-LineCurrent
在阳极和阴极之间通过大地然后又沿埋地金属管线返回的电流。
最大允许操作压力MaximumAllowableOperatingPressure(MAOP)
在管道运行期间,管道内部的最大允许压力。
机械损伤MechanicalDamage
若干类型的管道异常现象,包括由外力所造成的凹陷,夹泥和金属损失。
微生物影响腐蚀MicrobiologicallyInfluencedCorrosion(MIC)
由于微生物的出现和活动导致的局部腐蚀,包括细菌和真菌。
监视指示MonitoredIndication
出现在管道片段中的没有预定指示重要,在预定的下次重新评价之前不需要进行处理,补救或修复的指示。
近地(NG)点电位Near-Ground(NG)Potential
在阴极保护系统和管道的连接点处直接测得的结构—电解质电位。
NACEECDA
本标准中定义的外腐蚀直接评价过程。
管道—电解质电位Pipe-to-ElectrolytePotential
见结构—电解质电位。
管地电位Pipe-to-SoilPotential
见结构—电解质电位。
极化Polarization
由于电流穿过电极或电解液界面而导致的开路电位的改变。
直接检查次序划分Prioritization
基于获得的当前腐蚀程度,结合之前的严重腐蚀事件,评价每个进行间接检测的部分是否有必要进行直接检测的过程。
管段Region
见ECDA管段
缺陷补救Remediation
在本标准中,缺陷补救是指在腐蚀防护系统中用来缓解缺陷的行为。
RESTERENG6
一个用来计算腐蚀管道承压能力的计算机程序。
预定指示ScheduledIndication
比紧迫迹象要轻的迹象。
但是在对这部分管道进行预定的下次评价之前需要对这些迹象进行处理。
管道片段Segment
管道中用于ECDA评价的一部分。
一个片段由一个或多个ECDA管段组成。
保护层Shielding
(1)保护;保护管道免受机械损伤。
(2)阻止或转移阴极保护电流通过它的自然路径。
杂散电流StrayCurrent
没有通过预定回路的电流。
结构—电解质电位Structure-to-ElectrolytePotential
通过参考电极与电解质接触而测得的,埋地或水下金属构筑物与电解质之间的电位差。
大地电流TelluricCurrent
由于地磁波动而在大地上形成的电流。
电压Voltage
电动势或电极电位差,通常被表示为伏特数。
3预评价
3.1简介
3.1.1预评价的目的在于确定ECDA在被评价管道上是否适用;选择间接检测工具;确定ECDA管段。
3.1.2预评价步骤要求收集足够多的数据,并对数据进行整合和分析。
预评价步骤必须得到全面且彻底的执行。
3.1.3预评价包括以下步骤,如图2所示。
3.1.3.1数据收集;
3.1.3.2ECDA适用性评价;
3.1.3.3选择间接检测工具;
3.1.3.4ECDA.管段的划分。
图2预评价步骤
(图中数字指代本标准中的具体章节)
3.2数据收集
3.2.1管道运营商应收集被测管段的历史及当前物理信息数据。
3.2.1.1管道运营商应基于管段的历史及现状,确定所需的最少数据量。
另外,运营商还需确定数据元,这对ECDA成功与否至关重要。
3.2.1.2所有影响间接检测工具的选择(3.4节)和ECDA管段划分(3.5节)的参数,都应在管段初次开展ECDA时被考虑到。
3.2.2管道运营商至少需要收集表1所示的5种数据,所选择的数据元将为ECDA收集的数据分类提供指导。
对整条管线而言,并不需要表1所列的所有项目。
此外,运营商可确定部分表1未包含的项目为必须项目。
3.2.2.1管线相关;
3.2.2.2建设相关;
3.2.2.3土质/环境;
3.2.2.4腐蚀控制;
3.2.2.5运行数据。
表1:
ECDA数据元(A)
数据元
间接检测工具的选择
ECDA管段划分
结果使用与说明
管道相关
材料(钢、铸铁等)和规格
ECDA不适用于有色金属材料
应特别注意不同金属相连接的位置。
当暴露于环境中时会产生局部腐蚀电池。
直径
可能降低间接检测工具的检测能力。
影响阴极保护电流量与结果解释。
壁厚
影响临界缺陷尺寸与剩余寿命预测。
生产年限
旧的管道材料通常韧性更低,从而降低了临界缺陷尺寸与剩余寿命。
焊缝类型
1970年之前的低频电阻焊(ERW)或电弧焊管道,对选择性焊缝腐蚀具有更高的敏感性,含此类管道的管段需要设置独立的ECDA管段。
旧管道材料的低韧性会降低临界缺陷尺寸。
1970年之前的ERW或电弧焊管道,其腐蚀速率可能会高于金属本身的腐蚀速率。
无缝管道
限制了ECDA的应用,仅少量工具适用——见附录A。
有防腐层的无缝管道管段应设置独立的ECDA管段
附录A所提供的特殊ECDA方法。
建设相关
建设年限
影响防腐层老化发生的时间,缺陷数量估计与腐蚀速率估计。
路由更改/变动
可能需要更改ECDA管段。
路由地图/航拍图
提供所需的基本信息,为ECDA管段选择提供指导。
通常包含了有助于ECDA的管道数据
施工类型
施工类型不同的管段需要设置独立的ECDA管段。
表征可能发生施工问题的位置,例如回填作业会影响防腐层破坏发生的可能性。
续表1
数据元
间接检测工具的选择
ECDA管段划分
结果使用与说明
阀门、夹具、支座、分接头、机械耦合、伸缩接头、铸铁原件、固定接头和绝缘接头的位置
阴极保护电流量的显著流失或改变,应分别考虑;也需要特别考虑到不同金属相接的位置。
可能影响局部电流量与结果解释;不同金属的接触点可能产生局部腐蚀电池;防腐层老化速率可能会不同于相邻管段。
防腐层位置与防腐层施工方法
可能禁止使用部分间接检测工具。
需要独立的ECDA管段。
对检测工具无法达到的区域,可能需要运营商来推断其结果。
有必要运用和采取其它的检测工具和评价方法。
弯头位置,包括45°弯头与直角弯头
出现45°弯头与直角弯头会影响ECDA管段的划分。
防腐层老化速率可能与相邻区域不同;在45°弯头与直角弯头处可能发生局部腐蚀,从而影响局部电流和结果解释。
埋深
限制部分间接检测工具的使用。
对不同埋深的管段需要设置不同的ECDA管段。
可能影响阴保电流和结果解释。
水下管段;河流穿越
显著限制多种间接检测工具的使用。
要求独立的ECDA管段。
改变阴保电流和结果解释。
航运河段
减少可用的间接检测工具种类。
可能要求独立的ECDA管段。
影响阴保电流和结果解释;航运河段附近的管道可能发生局部腐蚀,从而影响局部电流和结果解释。
临近其它管线、构筑物、高压输电线路以及铁路穿越
可能禁止部分间接检测工具的使用。
阴极保护电流受外部环境显著干扰的管段应按独立的ECDA管段处理。
影响阴保电流和结果解释。
土质/环境
按附录B和D划分的土壤特性/类型(非强制)
部分土壤的特性降低了多种间接检测工具的精确度。
影响腐蚀最有可能发生的位置;显著的土壤变化通常要求独立的ECDA管段。
在结果解释中非常实用。
影响腐蚀速率与剩余寿命评价。
排水
影响腐蚀最有可能发生的位置;排水能力的显著变化要求独立的ECDA管段。
在结果解释中非常实用。
影响腐蚀速率与剩余寿命评价。
续表1
数据元
间接检测工具的选择
ECDA管段划分
结果使用与说明
地形
岩石地域等情况会使间接检测发生困难甚至不能检测。
土地使用(现在/过去)
铺砌过的路面等会影响间接检测工具的选择
会影响ECDA的开展及ECDA管段的划分。
冻土
可能影响部分ECDA方法的适应性和有效性。
冻土地区应作为独立的ECDA管段予以考虑。
影响阴保电流和结果解释。
腐蚀控制
阴极保护(CP)系统类型(阳极、整流器和位置)
可能影响ECDA工具的选择。
在外加电流系统中局部采用牺牲阳极法可能影响间接检测。
影响阴保电流和结果解释。
杂散电流源/位置
影响阴保
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