埋地燃氣管網安全管理與腐蝕控制技術培訓課件(59頁).ppt
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2023-12-01
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1、埋地燃氣管網安全管理與腐蝕控制技術,主要內容,一、地下燃氣管網的安全管理制度二、埋地燃氣管道防腐層系統完整性常用檢測方法原理簡介 三、陰極保護系統檢測四、埋地鋼質燃氣管道雜散電流干擾檢測五、埋地燃氣管道腐蝕風險評估六、安全管理與檢測應用效果 七、建議八、埋地PE燃氣管道位置探測方法,1、完善的安全管理制度,一、地下燃氣管網的安全管理制度,新建燃氣管網的管理,運行燃氣管網的管理,施工區域地下燃氣管網的管理,設 計,1、埋地鋼質燃氣管道防腐系統;2、埋地鋼質燃氣管道必須設計安裝陰極保護系統(市內埋地燃氣管道宜采用犧牲陽極陰極保護系統,長輸燃氣管道采用犧牲陽極陰極保護或外加電流陰極保護均可);3、陰2、極保護系統設計時,必須對管道通過區域土壤腐蝕性進行檢測與調查(即土壤電阻率,自然腐蝕電位、氧化還原電位,土壤酸堿性、土壤類型、雜散電流)。,設 計,4、陰極保護工程設計與安裝應該由具有專業設計安裝資質的公司,需報集團公司安全技術部審核批準;5、埋地PE燃氣管道,必須設計安裝示蹤線(PE燃氣管道的示蹤線以1.52.5mm2的多股銅芯塑料絕緣層導線為宜(單芯線也可以),示蹤線橫截面不得低于1.5mm2)。,1、埋地鋼質管道回填土后路面恢復前,要請與建設單位無關的專業檢測人員對管道存在的防腐層完整性、陰極保護系統保護狀況、防腐層總體施工質量進行檢測與評價,并出具檢測報告,無檢測合格報告,工程不能結算3、;2、埋地PE管道覆土后要對“示蹤線”導通情況進行檢測驗收;3、發現有防腐層缺陷點、陰極保護不合格等,不符合規范要求的問題立即通知施工單位進行維修整改,整改完成后再復測,直至合格為止。,新建設管道檢測管理制度,1、新建埋地燃氣管道建設完成后12年內,要請專業檢測技術人員對管道進行全面系統的檢測與評價,查找管道與土壤環境不適應形成的防腐層缺陷,評價陰極保護系統是否達到了規范要求等,確保管道防腐系統完好。檢測方面要求(1)檢測埋地管道防腐層質量,是否存在缺陷點(2)檢測陰極保護系統保護效果(3)檢測管道埋深是否符合規范要求,投入運行后管道檢測管理制度,投入運行后管道檢測管理制度,2、定期對管網的運4、行安全狀況進行檢測與評估,根據 佛山集團公司燃氣管網特點檢測內容要求如下:(1)定期探測與調查燃氣管道周圍運行環境是否滿足輸氣管道安全管理規范要求;(2)檢測與評價埋地輸氣管道防腐層絕緣質量狀況,根據檢測結果對防腐層質量分級;(3)探測管道外防腐層是否存在的缺陷點,發現防腐層存在缺陷點時及時采取措施,確保防腐系統的完整性;(4)檢測與評價燃氣管網陰極保護狀況,犧牲陽極運行消耗情況等;(5)檢測管網中是否存在雜散電流腐蝕干擾情況。(6)根據各種檢測結果,對管道的狀況進行安全評估。,投入運行后管道檢測周期,1、新建成的埋地燃氣管道,投產運行1年2年內完成管網全線首次防腐系統普查檢測與評價;2、新建5、管道運行第5年全線普查一次,10年內陰極保護運行正常再完成一次普查,否則應該增加普查次數;3、運行超過10年的埋地燃氣管道,每3年普查一次;4、特殊情況下,由主管部門確定普查。5、重點調查應每1-2年一次,但有交、直流干擾段和重要位置應每年進行一次調查、調整、評定管道的腐蝕性和安全性。6、管道的陰極保護系統,陰極保護電位每年做一次系統檢測與保護狀況評價。,1.新埋地管道竣工后,采用Pearson法,檢測儀器采用國產SL系列與英國雷迪儀器RDPCM”進行防腐層系統檢測。2.檢測人員正在對新管道防腐是否存在缺陷進行檢測,發現缺陷后立即通知施工單位維修,否則不能夠驗收。,二、埋地燃氣管道防腐系統完整6、性常用檢測方法原理簡介,埋地鋼質燃氣管道運行過程中主要受到外環境的腐蝕,內腐蝕很小可以忽略。外腐蝕通常因涂層破壞、失效、土壤、雜電干擾等使防腐系統失效而發生。目前,國內外對埋地鋼質管道外防腐完整性直接檢測與評價的方法有:交流電位梯度法(皮爾遜法或ACVG)、直流電壓梯度(DCVG)/密間隔電位(CIPS)聯合測量法、管中多頻電流衰減率測量法(PCM法、SCAN法)等,各種檢測方法的特點見下表。,埋地燃氣管道防腐缺陷與防腐層總體質量檢測,埋地燃氣管道防腐缺陷檢測方法對比表,埋地燃氣管道防腐缺陷檢測方法對比表(續表),埋地燃氣管道防腐層系統檢測儀器,1.RDPCM(檢測與評價防腐層總體質量)2.交7、流電位梯度檢測儀器(音頻檢漏儀)檢測定位防腐層缺陷點,RDPCM(管道電流衰減率)法原理簡介,這種方法基于“點電流源供電”的電磁場分布理論,無論交流或直流,電磁場分布與介質的均勻程度密切相關,因此,檢測地 理論基礎是假定管道周圍土壤電阻率差別不大,特別是溝回填土比較均勻一致。管道的信號電流分布符合下式:I=I0e-ax式中:I管道中任意處的電流強度值;I0發射機向管道施加電流點的電流值;x測量點到供電點的距離;a衰減系數(與被測管道的防腐層絕緣電阻、導電率、防腐層厚度、管道的直徑、厚度、材質、電容有關)。,Ln I=LnI0+Ln e-axLnI=-ax+LnI0 LnI1-LnI2=(-ax8、2+LnI0)-(-ax1+LnI0)=-a(x2-x1)當測量間距離x1-x2取單位長度1時:Y=LnI1-LnI2=-a即:Y=8.686=Idb1-Idb2/x2-x1 Idbx=20lgIx 為x點的電流分貝值 Y單位長度管道電流平均衰減率。,RDPCM(管道電流衰減率)法原理簡介,(PCM)法檢測管道電流數據分析圖,交流電位梯度法也稱作皮爾遜法(由于這種方法為此人發明)。主要用來查找防腐層的破損點,一般來說是查找“防腐質量相對很差”的部位。嚴格地說是它不能對包覆層的絕緣性能做分級評價,但與其它方法共同使用可得到較好的檢測效果。該方法效率高,成本較低,操作簡便,實地標定防腐層破損點的位9、置,不需要進行繁瑣的內業計算工作。,2、交流電位梯度法檢測防腐層破損點,交流電位梯度法(PEARSON法),B、交流電位梯度場地面分布示意圖,埋地燃氣管道防腐層缺陷點分類管理,一類防腐層破損點:防腐層破損嚴重,或破損面積較大,防腐層已經失去了防腐作用,相當于管道裸露在土壤中,這類破損點處管道已經或正在發生嚴重量腐蝕。一類防腐層缺陷點管道陰極保護系統電位達標與否,必須立即對破損的防腐層進行修復,否則管道遲早會發生腐蝕穿孔。,二類防層破損點:防腐層質量很差,破損點處防腐層還存在,但已幾乎失去防腐作用,防腐層和管道之間已發生了嚴重剝離,水已進入了防腐層與管道之間,有些點管道已發生了不同程度腐蝕,這類10、破損點需要在1-2年內進行修復。否則也會發展成一類點形成穿孔。這類點若有陰極保護時可以緩期維修,但會加速犧牲陽極的損耗。,三類防腐層破損點:防腐層老化嚴重,或存在縫隙或滲水現象,防腐層與管道存在輕度剝離,防腐層的絕緣電阻率很小,漏電嚴重,或者是防腐層很薄。裸露后用眼睛觀察不出裸鐵點,用電火花儀檢查時有火花產生。這類防腐層破損點,在有陰極保護系統保護電位達到保護標準情況下,可以不用修復。沒有陰極保護時3年內需要修復。,檢測人員正在對探測中發現的地下燃氣管道防腐層缺陷點做標記。,地下燃氣管道探測發現安全隱患的管理,1.燃氣管道與其它管道形成搭接2.管道防腐層嚴重破損點,地下管線施工場所安全管理,地11、下管線由巡線班進行定期檢測巡查,其中巡線班通過日常巡查,主要發現由于施工開挖等外部因素對管線造成的安全隱患,立即通知探測部門對管道位置做精確探測。,地下管線施工場所安全管理,保護施工開挖造成影響的燃氣管線:采取插小黃旗、標識帶的措施,三、陰極保護系統檢測,檢測與評價管網的陰極保護系統,常用管/地電位檢測技術(P/S地表參比檢測法)即萬用表和CU/CuSO4參比電極即可。另外密間隔電位(CIPS法)檢測方法必要時也要用,準確精度評價管道陰極保護效果。密間隔電位法原理是每隔1米左右測量一個管道的“管/地”電位數據,通過分析埋地鋼質管道上一系列“管/地”電位數據繪成的變化曲線,評價管道各個點的陰極保12、護狀況,根據曲線上管地電位變化幅度,分析判斷各段管道是否達到標準要求或是否存在雜散電流(檢測結果曲線見圖6)。,密間隔電位(CIPS)測量數據分析圖,地表參比測量法 地表參比測量法可以測量管道的自然電位、犧牲陽極開路電位和犧牲陽極閉路電位(埋地管道的保護電位),是最常用的檢測方法(接線方法見下圖)。,地下燃氣管道陰極保護電位檢測,1.地下燃氣管道陰極保護系統,每年進行一次系統檢測,評價管網的保護效果和犧牲陽極消耗情況。2.檢測人員正在做管道保護電位數據采集。,五、埋地鋼質燃氣管道雜散電流干擾檢測,直流雜散電流腐蝕是危害地下鋼質管道燃氣安全的一大問題,特別是沒有安裝犧牲陽極保護的管網,入戶的鋼質13、管道沒有與地下鋼質管道實施絕緣隔離(即沒有安裝絕緣法蘭),居民家庭用電設施產生的雜散電流就會流入燃氣管道,這種情況下,有些鋼質管道往往安裝一年不到就發生腐蝕穿孔泄漏事故,特別是近年來城市地鐵系統越來越多,因此檢測管網中的雜散電流是非常必要的。,管道直流雜散電流檢測,管道直流雜散電流檢測,檢測與評價管網的雜散電流,通常的檢測項目有管道對地電位、管道中雜散電流強度、土壤雜散電流電位梯度三個項目。常用的檢測儀器是英國雷迪公司生產的雜散電流檢測系統(SCM),這種儀器能夠連續長時間檢測記錄管道的電位和管道中的雜散電流強度,可在被檢測管道上同時布設多臺儀器進行檢測,施加檢測信號識別系統,方便查找雜散電流14、來源。,管道雜散電流影響實例,佛山市禪城區一條埋地主干燃氣管道,有約9公里位于地鐵線路上方與地鐵并行,其中綠景苑居民小區位于廣佛地鐵線路的一側,與地鐵運行線路垂直距離約100米左右,距離地鐵整流匯流站(魁奇路地鐵站)約五、六百米,小區面積約0.1平方公里左右(見位置示意圖1)。綠景苑居民小區的供氣管網為鋼質燃氣管道,安裝有犧牲陽極陰保系統,總長度約5公里左右,到2012年通氣運行時間約15年,未發生過任何腐蝕漏氣問題。,干擾時間出現在每日5:00點24:00點地鐵運行期間;地鐵停運期間每日0:00點5:00點之間,各檢測點管道的電位比較穩定無波動,電位檢測數據均在-0.95V-1.41V之間,15、雜散電流排流治理前后管道電位數據對比,雜散電流干擾影響強度,通過分析十年管道電位檢測數據,在沒有地鐵雜散電流干擾情況下,燃氣管網陰極保護電位每年平均升高約0.01V左右。受地鐵雜散電流影響約1年時間,管網陰極保護電位每年平均升高0.11V,是原來正常年升高量的十多倍,說明雜散電流危害很嚴重,埋地燃氣管網安裝的犧牲陽極年損耗量也快很多。雜散電流對埋地PE管網戶內管道引入鋼質管道這段也有影響,雜散電流來源有居民用電設施、雷擊等,這部分管道腐蝕穿孔的也很多,管理中應該引起重視。,五、埋地燃氣管道腐蝕風險評估,埋地燃氣管道運行腐蝕風險評估表,六、安全管理與檢測應用效果,佛山燃氣集團股份有限公司從20016、1年開始對所有埋地鋼質燃氣管網防腐系統的完整性,按計劃進行周期性系統檢測,發現安全隱患問題及時維修整改。到目前已經過去10多年,整個集團約有埋地燃氣管網(總長度超1200多公里),未發生過腐蝕穿孔泄漏問題。此前在2000年,有個別區域的埋地鋼質燃氣管道發現有腐蝕穿孔漏氣現象(1993年鋪設的管道且安裝有陰極保護系統但陰極保護電位不達標),經系統整改后,到目前為止該區和其它區域未發生任何腐蝕漏氣問題。目前全部管網陰極保護電位達標率100%。,六、安全管理與檢測應用效果,新建埋地燃氣管網的防腐質量和資料的準確度也得到了顯著提高,埋地PE燃氣管道示蹤線,全部導通合格,能夠對管道起到示蹤作用;通氣運行17、的燃氣管網受外界施工破壞導致漏氣事故的發生,也明顯的減少,目前平均每兩年不超過一宗。通過多年來的檢測實踐證明,制訂的檢測方法和安全管理制度并認真執行,能夠確保燃氣管網長期安全運行。,七、結 論,城市地下燃氣管網安全管理,確保管網的長期安全運行,制訂周密的管理制度,輔以科學的檢測方法必不可少的。地下管道防腐檢測與管道位置探測是一項要求技術性高,檢測工作經驗豐富、涉及知識面廣的技術工作,因此燃氣企業需要培養專門的檢測技術人員,并對檢測人員經常進行技術更新培訓,提高檢測人員的技術水平。無檢測技術人員的企業應把地下管網檢測工作委托給檢測經驗豐富和檢測技術好的專業檢測公司去完成,與其建立長期的合作關系遇18、到需要能夠隨時派人檢測。這樣可以確保檢測內容全面準確可靠。,八、埋地PE燃氣管道位置探測方法與原理簡介,近年來,在城市埋地管網建設中,由于PE材質的管道施工方便,小管道成本低(D300),不腐蝕等特點,被廣泛地運用于城市地下管線的建設工程之中,尤其是給水、煤氣和排水更是大量地采用PE塑料管道。PE塑料管道雖然有很多優點,一旦埋入地下后再應用非開挖方法探測查找其位置和埋深,非常困難。目前,應用探地雷達儀器與技術,是探測埋地PE管線常用的物探方法之一,也是最有效的方法。,非金屬管線探測方法原理簡介,常用儀器,RIS-K2雷達,MALA雷達,雷達顯示屏,探地雷達系統的主要儀器設備部件是:主機發射天線19、頻率有200MHz,250MHz 400MHz,600MHz,900MHz.,二、儀器設備構成,主機(控制單元),200、600MHz天線,900MHz天線,探地雷達以寬頻帶短脈沖的形式向介質內發射高頻電磁波(幾MHz-幾GHz),當其遇到不均勻體(界面)時會反射部分電磁波,其反射系數由介質的相對介電常數決定,通過對雷達主機所接收的反射信號進行處理和圖像解譯,達到識別隱蔽目標物的目的。,三、雷達探測儀器原理,雙曲線,數據采集,管線“拋物線”形成原理,雷達圖,地下管線異常在雷達圖像上的典型異常是一條雙曲線同相軸,可根據這一特征來判定管線位置和深度。管頂深度h的計算公式是:H=VT/2(1)其中V20、為波速,T為電磁波在介質中的雙程走時。V=C/1/2(2)公式中,是介電常數,c是電磁波在真空中的波速。反射系數R與周圍介質介電常數1、管線或管線內介質介電常數2有關:R=(11/2-21/2)/=(11/2+21/2)(3)在任何的情況下,R 的大小位于1中。透射系數等于1-R,反射能量等于 R2。目標管線反射系數|R|0.1,是滿足探地雷達探測的必要物性前提條件。,雷達探測儀器原理,雷達探測的水平分辨Rf 是簡化的Fresnel(菲涅爾)帶半徑的1/4,即:,其中為波長,h為埋深。當埋深為h=0.4和0.5m時,水平分辨率計算(=9.8)見表1.按波動理論,雷達探測的垂直分辨率Rv是:Rv21、=/8/4(5)按(5)式計算,900、600MHz天線的在干沙介質(=9.8)的Rv是1.42.8cm和2.14.3cm。而按應用實踐,分辨率與深度h有關,在0h2m時,估算公式是:Rv=0.08*h(6)按(6)式計算,全部天線的在h=0.3m和0.5m全部介質的Rv是2.4cm和4cm。,不同頻率天線分辨率,探測圖像與分析,單埋地PE管道雷達探測,埋地PE管道雷達探測結果圖,雙埋地PE管道雷達探測,雷達天線頻率對探測靈敏度的影響,不同管徑PE管線現場圖,從左到右,管徑分別是DN90、DN40、DN63,每2根管線的間隔是30cm,呈品字形分布,DN40(h=25cm)位于上方,DN90(22、h=35cm)、DN63(h=35cm)分別在左、右下方。,(可分辨出三個管、勉強分辨出三個管、沒有結果),雷達天線頻率對探測靈敏度的影響示意圖,900MHz:管線異常特征明顯,有多次反射波;600MHz可勉強分別出左右兩條管線的異常,但無法辨認中間的PE空管,而且0.5m處初次反射波不明顯;200MHz:無法分辨這三條管線的反射波。另外 圖像的分辨率還與反射體的性質有關,其水平和垂直分辨率與公式(4)、(5)、(6)不完全相同。,雷達天線頻率越高分辨率越好,獲得的靈敏度高,但探測深度越淺,適合于埋深淺(小于1米、最適合0.6米以內)的小管道探測。雷達天線頻率越低分辨率越差,獲得的靈敏度差,但23、探測深度越深,適合于埋深大(1米3米、D150以上管徑,最適合0.6米以內)的大管道探測。,影響雷達探測PE管道靈敏度與準確度因素,埋地土壤含水率高,檢測靈敏度低,特別是對探測深度影響最大。埋地土壤疏松,檢測靈敏度低,小管道難分辨。同樣地質條件下,同種PE管道,如果管內充滿水(或液體),比空管道(或有氣體)獲得的探測靈敏度要高很多。硬化路面介質比土壤介質,檢測靈敏度高。大管徑的管道(DE90以上),檢測靈敏度和準確高。DE90以上管道埋深在1.5米左右時90%以上可以準確探測到。小管徑的管道(DE90以下),檢測靈敏度和準確低。DE90以下管道埋深在0.8米左右時,使用高頻率天線,80%以上可24、以準確探測到。探測人員的技術水平、工作經驗、雷達圖像分析水平等,人員因素也是影響檢測靈敏度和準確度的重要因素。,優點:探測結果圖像顯示直觀可靠,位置和埋深同時顯示在雷達圖像上,相當于給探測區域地層狀況做全面的CT掃描。是目前探測沒有“示蹤線”的埋地PE管道最有效的儀器與方法。缺點:探測時受地形條件限制,地面不平整、有水塘、植物等不能夠實施探測;探測的靈敏和準確度受客觀因素影響比較大。,雷達探測PE管道的優缺點,埋地PE燃氣管道位置探測完全解決方案,1、首先用探地雷達,對埋地PE燃氣管網進行全面普查探測,確定出管網的基本構成狀況(所有特征點三通、拐點、變徑、鋼塑轉換點等)。2、對探地雷達不能夠探測或探測不出的位置,采用開挖方法確定管道位置。3、對于管道鋼塑轉換位置及轉換后的鋼質管道部分定位,采用金屬地下管線探測儀器與方法探測確定。4、對于個別疑難點定位,采取綜合探測方法(包括調查分析等)確定。5、埋地PE燃氣管網所有特征點完成定位探測后,采用全站測量儀,對管道所有特征點做坐標測量和標高測量(直線段約測量點/10米)。6、根據坐標對管網進行成圖,坐標測量成果可直接用于管網的GIS信息管理系統。,