IR降消除技术在长输管道上的应用研究模板Word文档下载推荐.docx
- 文档编号:17068950
- 上传时间:2022-11-28
- 格式:DOCX
- 页数:14
- 大小:324.59KB
IR降消除技术在长输管道上的应用研究模板Word文档下载推荐.docx
《IR降消除技术在长输管道上的应用研究模板Word文档下载推荐.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《IR降消除技术在长输管道上的应用研究模板Word文档下载推荐.docx(14页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
1.3.2利比亚西部管道
利比亚西部管道平行敷设两条不同管径的原油管道和天然气管道,处于沙漠地区,土壤电阻率很高,中国石油天然气管道工程有限公司的测试显示,管道的IR降处于530mV到1040mV之间。
1.3.3德国PLE公司管道
德国PLE公司曾在60年代,对他们所辖管道上进行了IR降的研究和评价,发现在-0.85V电位保护下,管道腐蚀仍很严重。
当他们采用消除IR降成分的方法重新评价这些管道时,只有60%的管道达到了真正的保护(-0.85V)。
在保温夹克管测试中,由于防腐保温层绝缘电阻很大,测得的保护电位偏负许多,有些超过一2.OV甚至更负,但管道有的仍发生腐蚀,也是IR降引起的。
在沥青、水泥路面上方测得的电位,明显负于相邻测试桩测得的电位值,这也是由于沥青和水泥高电阻引起IR降的结果。
第二章现有电位测量中IR降消除方法
IR降是由参数I和R共同作用的结果,因此消除IR降的方法也应从消除或降低这两个参数着手。
目前人们所采用的排除或减小IR降的方法主要有:
断电法、试片断电法、脉冲技术、极化探头法、原位参比法(近参比法)、土壤电位梯度技术、交流电技术等。
在NACETM0497中重点推荐使用的也是断电法。
只要条件允许,采用断电法可以测出管道的真实电位,但在实践中,受管道周围条件所限,断电法却往往也不尽人意。
NACETM0497指出:
“如果有杂散电流、或牺牲阳极与管道直接相连、或存在外部强制电流设备并且不能被中断的话。
很难得到理想的测量结果,或者说测量结果无法分析”不得不采用试片或探头来测量管道的真实电位。
2.1瞬间断电法
断电意味着I=0,因而IR=0。
断电之后,管道电位立即降落下来,然后再慢慢衰减。
前面这一电位瞬间急落便是IR降成分。
图断电后去极化曲线
2.2试片断电法
试片断电法是在测试点处埋设一裸试片,其材质、埋设状态和管道相同,试片和管道通过电缆连接,,这样就模拟了一个覆盖层缺陷,由管道的保护电流进行极化,在试片上部用一支硬塑料管直达地面,在管中填满导电性材料,测量时把参比电极放在塑料管的顶部,由于试片与参比电极间的电阻较小所以IR降也小。
测量时,只需断开试片和管道的连接导线,就可测得试片的断电电位,从而避免了切断管道主保护电流及其它电连接的麻烦,杂散电流的影响亦小,可忽略不计,而且不存在断电后的极化率差异的宏电池作用。
2.3极化探头法
极化探头法类似试片断电法。
采用极化探头进行电位测量,极化试片平时用导线与管道相连,使试片受到与管道同样程度的极化。
测量时断开试片与管道的连接,切断试片的阴极保护电流,立即进行电位测量,得到极化试片断电电位。
此即为极化探头法。
极化探头原理图
极化电位测试探头接线示意
2.4近参比法
因参比电极和被测表面间土壤电阻(R)变小,而使IR降减至最小。
该法可以在工程实践中推广试行,具有参比点位置固定的特点,克服了地表参比点位置差异可能造成的误差,提高了数据的可比性。
不过,对于高电阻、大电流状态下,且参比电极位置又没对准覆盖层缺陷时,IR降误差仍然存在,这是因为IR降主要产生在被测表面的头几个毫米位置上。
2.5密间隔电位测试法(CIPS法)
密间隔电位测试就是将参比电极沿管道移动,使用数据采集器间隔1~2m连续读取并存储管地电位数据,通过专用软件,绘出连续的管地电位曲线。
这样,就可以得到整条管线完整的阴极保护电位分布曲线。
为了消除土壤IR降的影响,测取外加电流阴极保护系统下的真实管地电位(OFF电位),测试时数据采集器一端与参比电极相连,另一端通过电缆与管道测试桩相连,在阴极保护阳极地床到恒电位仪之间串接一个中断器,测量前数据采集器应通过全球GPS定位系统与另外两端送电的CP站实现中断器的同步。
测量时,操作人员沿管道行走,在管道的正上方每隔1m左右移动参比电极,测取中断器通断下的管地ON/OFF电位,根据ON/OFF电位的变化情况来评价管道的阴极保护情况。
2.6加强测试法
测量管顶上方管地电位,同时测量出相对应的与管道垂直的(间隔10m)电位梯度,经计算获得消除IR降的管道/土壤界面电位的测量技术。
用于修正测试防腐层破损点多的管段的断电电位。
计算公式为
VIR-free——A测量点的消除IR降电位,mV。
Von——A测量点的通电电位,mV;
Voff——A测量点的断电电位,mV;
ΔVon——通电状态下,A与B两测量点间的直流地电位梯度,mV;
ΔVoff——断电状态下,A与B两测量点间的直流地电位梯度,mV;
第三章IR降消除方法的应用与比较
3.1克轮线消除IR降实验(近参比法、瞬间断电法)
在克轮输气管线开挖验证和防腐层修复现场,管道破损点段被整体挖出,利用该条件,分别使用地表参比法、近参比法、瞬间断电法进行了测试:
(使用接地摇表测量该地土壤电阻率为31Ω•m)
近参比法、断电法实验步骤:
(1)在管道防腐层破损点处进行简单打磨处理,暴露钢管。
(2)将万能表正极插用力压到钢管上,万能表负极接便携式参比电极。
(3)将参比电极放置在紧贴管道防腐层处(留有少许土壤),并将参比电极下部分用土埋好,少量浇水,读取万能表读数,记为近参比法电位。
(4)将参比电极放在管道正上方的管堤上,少量浇水,读取万能表读数,记为通电电位。
(5)使用手机与守候在末站恒电位仪前的人员联系,切断恒电位仪开关。
过程中用相机全程拍摄万能表的读数变化。
通过分析拍摄下的视频确定断电电位:
视读数第一次变化的时刻为断电时刻,第二次电位变化的时刻视为IR降消除的时刻,该电位视为断电电位。
断电电位的读取问题:
不论是在极化建立或是衰减瞬间都会产生很强的电位脉冲,不同环境、规格和涂层种类的管道脉冲强度不同,时间参数也不同,为避免电位脉冲对测试结果产生影响,根据现场所用万用表的响应时间及管道的实际状况,确定读数的时刻。
虽然不同文献中,50ms到100ms、500ms读数时刻都被推荐过,但读数差距不大。
在现有的实验条件下,我们根据北京安科公司的经验,取断电后万能表的第二次变化时刻为断电电位读数时刻。
图通电电位Von图断电电位Voff(视频截图)
注:
在现有条件下,为了把握合适的断电电位测试时刻,我们用视频功能将断电电位的变化记录下来,根据断电去极化衰减曲线(如下),取了断电后电位第二次变化的数值作为断电电位。
图使用电位记录仪得到的去极化衰减曲线
使用近参比法和瞬间断电法消除IR降的比较
位置
地表参比法/V
近参比法/V
瞬间断电法/V
近参比法IR降/V
瞬间断电法IR降/V
109#+970m
-1.326
-1.102
0.225
110#+300m
-1.328
-1.327
-1.088
0.001
0.239
通过以上测试,在克轮输气管道以上位置,使用地表参比法与近参比法测得的电位相差不大,而瞬间断电法与地表参比法测得的电位有明显的差距,均超过200mV。
近参比法未能有效消除IR降原因理论分析:
从消除IR降的原理上说,只能把参比电极放置在靠近管道表面的位置,而不是管道-电解质界面;
如果最近的防腐层缺陷与参比电极的位置相隔很远,即使把参比电极放在带防腐层的管道表面,也不能显著降低IR降。
3.2迪轮线消除IR降实验(瞬间断电法)
在迪轮线出站段进行了IR降消除实验,仅在测试桩上进行实验。
使用接地摇表测量该地土壤电阻率为17Ω•m。
迪轮线断电法实验步骤:
(1)将万能表正极与测试桩接线柱相连,万能表负极接便携式参比电极。
(2)将参比电极放在管道正上方的管堤上,少量浇水,读取万能表读数,记为通电电位。
(3)使用对讲机与守候在迪那作业区恒电位仪前的人员联系,切断恒电位仪开关。
迪轮线IR降消除实验数据
测试桩编号
断电法/V
断电法IR降/V
2#
-1.1175
-0.8853
0.2322
4#
-1.149
-0.9437
0.2053
5#
-1.1557
-0.9431
0.2126
6#
-1.1572
-0.8982
0.259
7#
-1.143
-0.8995
0.2435
8#
-1.15
-0.928
0.222
9#
-1.148
-0.895
0.253
10#
-1.156
-0.899
0.257
11#
-0.946
0.21
12#
-1.14
-0.884
0.256
使用瞬间断电法测得电位与地表参比法电位比较
3.2实验结论
(1)在3PE防腐层有较高的电阻率,在这类管道上采用外加电流阴极保护会产生较大的电阻IR降,会对测试结果产生影响,需要经过消除IR降的测试才能测出管道的真实阴极保护电位。
(2)对采用3PE防腐层这类高电阻率防腐层管道,单纯使用近参比法,难以有效消除IR降。
(3)克轮线、迪那线所实验位置的管道在普遍存在超过200mV的IR降误差的情况下,极化电位仍负于GB-T21447-2008《钢质管道外腐蚀控制规范》规定的最小保护电位,处于保护状态。
(4)在尚未对进行IR降的有效消除前,各条管道恒电位仪输出电位值设定为-1。
15V,是较为保险的做法。
3.3实验局限
(1)由于没有高速电位记录仪等设备,不能准确读取断电法中断电电位,只能通过经验取断电后电位第二次变化的值作为断电电位,结果可能含有一定误差。
(2)断电法需要耗费较多的人力和时间,不能作为全线电位测量的手段,仅能作为特定位置的评价、验证方法使用。
(3)在塔轮线、吉牙线、英轮线等使用2台以上恒电位仪器的管道上以及使用牺牲阳极法保护的牙-牙凝析油、液化气、天然气管线上,无法使用断电法进行实验。
3.4消除IR降方法的比较
以克轮线、迪轮线IR降消除实验为出发点,结合试片断电法、CIPS法、极化探头法的原理及IR降消除相关文献,对各种消除IR降方法比较如下:
IR降消除方法比较
近参比法
瞬间断电法
加强测试法
试片断电法
CIPS法
极化探头法
描述公式
U=IR(在无接地保护装置牺牲阳极系统及杂散电流影响情况下)
消除方式
减小土壤电阻R
使保护电流I降为零
同断电法
类似于试片断电法
优点
参比点位置固定的特点,克服了地表参比点位置差异造成误差
一定条件下,测得IR降较为准确
修正了断电法在测试防腐层破损点多的管段电位时的误差
不必频繁的切断阴保电源;
受杂散电流影响较小;
应用范围广
使用GPS断流和高速记录仪,结果较准确且再现性好;
对全线阴保状况评估;
受杂散电流影响小;
应用范围广;
一定程度上代替参比电极;
费用低
缺点
高电阻、大电流状态下、参比电极位置未对准覆盖层缺陷时无效
频繁断开阴保电源,且无法消除由杂散电流和二次电流导致的非欧姆压降。
相比于断电法增加了工作量
需开挖埋设试片、改造测试桩,工程量较大
检测系统费用较高,一次性投入大
使用条件
×
①牺牲阳极要与管道断开;
②多站保护的各站要同时同步断开;
无特殊要求
适合管道
克轮气线、迪轮气线、迪牙凝析油、轻油、液化气线
全部25条管道
除了使用牺牲阳极保护的管道
第四章建议
4.1实施进一步的IR降消除工作的方案
GB-T21447-2008《钢质管道外腐蚀控制规范》规定对于长输油气管道,应每年测试瞬间断电电位一次。
且根据迪轮线和克轮线的实验结果,塔里木油田管道上真实存在着明显的IR降,有必要进行进一步的IR降消除工作,并根据去IR降后的电位调整恒电位仪的输出。
4.1.1现有实验手段的方案(瞬间断电法)
目前不购置新设备的条件下,在使用强制电流阴极保护且只投用一台恒电位仪的管线(克轮气线、迪轮气线、迪牙凝析油、轻油、液化气线等5条管线)上可以进行通瞬间断电法消除IR降。
通过测量掌握以上管道部分特征点的的IR降的大小,评估管道全线的IR降大小。
此法只能用于克轮气线、迪轮气线、迪牙凝析油、轻油、液化气线等管线。
4.1.2使用高速记录仪记录去极化电流衰减的方案(瞬间断电法)
使用现有实验手段,且通过记录仪记录去极化电流衰减曲线,从而提高现有实验手段中断电电位测量的准确性。
需购置高速电位记录仪2台。
(RX4000B记录仪报价2450元,按2台计增加费用4900元)
4.1.3使用CIPS法的方案
使用CIPS仪,定期检测对各管线全线的断电电位,评估全线的阴保有效性。
需购置CIPS+DCVG一套。
(天津市嘉信技术工程公司报价27.6万元)。
在配置足够多的中断器的情况下,该法的适用范围扩展到所有强制电流保护的管道,但该法仍然不适用于采用牺牲阳极保护的管道。
值得注意的是:
仅使用CIPS法对阴保有效性进行评价,从原理上来说,因为有杂散电流、二次电流等干扰,不能完全消除IR降,在怀疑有上述干扰因素时,必须结合其他方法(加强测试法)和仪器(SCM)使用CIPS法,才能达到有效消除IR降的目的。
4.1.4埋设断电试片的方案
该法需要寻找专业的阴保施工队伍进行施工,选取管线特征性较强的点进行试片安装以及测试桩的改造。
在日常维护中,也需要定期对试片进行维护防止其失效。
(北京安科阴保施工估价为2000元/测试桩)
该法适用于塔里木油田所有长输管道。
4.1.5使用极化探头法的方案
从消除IR降的原理上来说,由于极化探头特殊的结构,其测量参比电极与被测量对象之间的电阻被压缩至最小,且处于封闭的环境中测量,消除了杂散电流、二次电流等干扰的影响,能最大限度地减小IR降。
但由于尚未在我管道上进行实验验证,其效果仍有不确定性;
通过联系天津中海辰兴公司,对方表示可以免费邮寄一支极化探头作为实验使用;
我们将分析比较极化探头法和CIPS法测得的电位,以确定该法是否适用于塔里木油田输油气管道。
应用极化探头法,则阴保班的巡检方式不需要改变,只需要用极化探头代替原来的参比电极进行电位测试即可。
(天津中海辰兴公司报价极化探头每支1350元,以四支计增加费用5400元)
4.2进一步的IR降消除工作的方案比较
①使用现有设备
②购置高速电位记录仪
③购置CIPS设备
④埋设试片断电
⑤极化探头
原理
使用范围
所有强制电流保护的管道,但该法仍然不适用于采用牺牲阳极保护的管道
塔里木油田所有长输管道。
费用
使用现有设备,不需购置新设备
以购置两台电位记录仪计4900元
27.6万元
2000元/测试桩
1350元/支,按4支计,5400元
特点
用于特定管道的实验及少量验证
可全线消除IR降,做阴保有效性评价
从原理上来说是消除IR降最优措施
参考文献:
[1]翁永基,李相怡.埋地管道阴极保护电位IR降评估方法的研究[J]..腐蚀科学与防护技术,2004,(06).
[2]刘建容,张万灵.地下管道阴极保护电位测量[J]..武钢技术,2007,(05).
[3]胡士信.管道阴极保护技术现状与展望[J]..腐蚀与防护,2004,(03).
[4]职成权.埋地长输管道阴极保护测试[J]..天然气技术,2007,(03).
[5]杨印臣.地下管道阴极保护效果判断方法的改进[J].四川化工,2008,(01).
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- IR 消除 技术 管道 应用 研究 模板