导航： >> 安全论文>> 化工安全论文>>正文

埋地钢质管道腐蚀防护系统综合评价技术

文档作者：李宝荣王建国王立涛张建昌刘长征李秀峰何仁洋文档来源： 1．长庆油田分公司第三输油处 2．西安石油大学石油工程学院 3．中国特种设备检测研究中心		点击数：	更新时间： 2024年04月29日
下载地址：点击这里	文件大小： 248.44 KB 共4页	文档格式： PDF	下载点数： 1 点（VIP免费）

全屏查看

内容预览 [文件共4页]

本文件共4页，如需编辑使用，请下载。

注：预览效果可能会出现部分文字乱码（如口口口）、内容显示不全等问题，下载是正常的。

	文件大小：248.44 KB 共4页文件格式：PDF 下载点数：1 点（VIP会员免费）

上一篇：埋地管道腐蚀防护系统完整性评价方法

文本预览

仅提取页面文字内容，供快速阅读使用。

2008年
第l期
管 道
Pipeline
设 各
Equipment
20o8
No．1
埋地钢质管道腐蚀防护系统综合评价技术
李宝荣 ，王建国 ，王立涛 ，张建昌。，刘长征 ，李秀峰 ，何仁洋
(1．长庆油田分公司第三输油处，宁夏银川750006；2．西安石油大学石油工程学院，陕西西安710065；
3．中国特种设备检测研究中心，北京100013)
摘要：在详细分析影响埋地钢质管道腐蚀影响因素的基础上，建立了基于模糊评判理论的埋地钢质管道腐蚀防护状
况综合评价模型。通过合理选取影响管道腐蚀的典型因素，依据一定的分级评价标准，建立评价集。利用层次分析法和
灰色关联分析理论确定影响因素的权重大小，通过隶属函数法建立单因素评价矩阵，实现对各影响因素的模糊化处理。
在综合考虑各影响因素权重的基础上，选取适当的模糊算子，通过定量分析的方法对管道的腐蚀防护状况进行评价。实
践表明：评判结果与直接开挖检测结果一致，建立的模糊综合评价系统具有一定的工程应用价值和可靠性。
关键词：模糊综合评判；管道腐蚀防护；层次分析；灰色关联；隶属函数
中图分类号：TE98 文献标识码：A 文章编号：1004—9614(2008)01—0044—04
Comprehensive Evaluation Technology for
Corrosion Protection of Buried Steel Pipeline
LI Bao—rong ，WANG Jian—guo ，WANG Li—tao ，ZHANG Jian—chang ，LIU Chang—zheng ，LI Xiu—feng ，HE Ren—yan g
(1．The Third Oil Transportation Plant of Changqing Oil-field Company of PetroChina，Yinchuan 750006，China；
2．Xi’an Shiyou University，Xi’an 710065，China；
3．China Special Equipment Inspection and Research Center，Beijing 100013，China)
Abstract．The comprehensive evaluation model of corrosion protection of buried steel pipeline is based on the fuzzy evaluation
theory by analyzing corrosive factors afecting buried steel pipeline in detail．According to the grading and evaluating criterion，an e—
valuation set is established by properly selecting typical COITOSiVe factors afecting pipeline．The an alytical hierarchy process
(AHP)and grey correlation theory are applied in determining the weights of affecting factors，and the method of membership grade
function is used to establish a single factor evaluation matrix，in which every factors can be fuzzed．Finally，a quan titative analysis
method is applied to evaluate the corosion protection status of pipeline by selecting a proper fuzzy operator based on comprehensive
consideration of the weight of every factors．Engineering application indicates that the result of comprehensive evaluation is in con—
cordance with direct excavation detection，which proves the system of fuzzy comprehensive evaluation to be practically valuab le an d
iS reliab le as wel1．
Key words：fuzzy comprehensive evaluation；corosion protection for pipeline；analytical hierarchy process；grey conjunction；mere—
bership function
0 引言
为了保证压力管道的安全运行，国内外相关法规、标准均
提出了压力管道定期检测评价的要求⋯。但对于埋地压力管
道而言，检验难度要大于工业管道。埋地压力管道的定期检验
包括腐蚀环境、腐蚀防护系统、管体腐蚀状况与管道焊接缺陷
的检测评价。文中主要讨论关于埋地压力管道腐蚀防护系统
检验的综合评价技术，从而实现了对埋地压力管道腐蚀防护系
统中单一因素与单一方法进行技术集成，避免了单一因素的评
价带有一定的随机性和不确定性的难题，得到较准确的腐蚀防
护系统评价结果。以前关于埋地钢质管道腐蚀防护系统综合
评价主要是基于专家打分的模糊综合评价，带有相当大的主观
性与随意性。提出的埋地钢质管道腐蚀防护系统综合评价技
术是基于层次分析法和灰色关联分析为基础的模糊综合评价
方法，避免了人为因素的影响，使腐蚀防护系统更具科学性与
收稿日期：2007—05—10 收修改稿日期：2007—08—06
有效性，满足埋地钢质管道检验机构与用户的现场实际需求。
1 埋地钢质管道腐蚀防护综合评判模型的建立
由于影响埋地钢质管道腐蚀与检测的因素很多，且大多具
有一定的不确定性和模糊性，通过选取能够反映埋地管道腐蚀
防护状况的影响因素进行检测，采用模糊数学知识和灰色关联
理论 。 ，依据一定的分级标准进行综合评判，以提高评价的
可靠性和准确性。
1．1 影响因素的选取
影响埋地钢质管道防腐状况的因素很多，主要包括土壤环
境及管体本身的运行条件。土壤环境主要指土壤腐蚀性和杂
散电流的影响；管体本身的运行条件包括覆盖层电阻率、管道
的运行年限、管道材质、阴极保护状况、泄漏次数、管地电位
等 。在进行综合评判时，通常选取有代表性的影响因素。
1．1．1 土壤腐蚀性
土壤腐蚀是造成埋地钢质管道外腐蚀的主要因素，它通过
在埋地钢质管道的表层形成各种腐蚀电池进行腐蚀 J。影响
维普资讯 http://www.cqvip.com
第1期 李宝荣等：埋地钢质管道腐蚀防护系统综合评价技术 45
土壤腐蚀性的主要因素有土壤电阻率、pH值、氧化还原电位、
含水率、管地自然电位、含盐量等，通过对这些的因素检测，进
行加权处理，可得到土壤腐蚀性的综合评价指标。
1．1．2 杂散电流
土壤中的杂散电流有直流杂散电流、交流杂散电流，其中
直流杂散电流对管道的腐蚀影响最大。当杂散电流从埋地金
属管道的某一覆盖层破损点流入，并从另一覆盖层破损点流出
时，极易使流入点处的覆盖层老化和剥离，并在流出点产生严
重的坑蚀。因此，杂散电流对埋地金属管道的腐蚀是非常严重
的，是管道腐蚀防护综合评判中的一个重要影响因素。
1．1．3 覆盖层电阻率
NACE曾在《外覆盖层基本原则》一文中指出：覆盖层是埋
地管道免遭外界腐蚀的第一道防线，对埋地管道提供了近99％
的保护需求，是埋地管道正常运行的可靠保障。因此，覆盖层
的质量直接影响埋地钢质管道的防腐效果，丽覆盖层电阻率是
评价外覆盖层质量状况的最主要因素。
1．1．4 阴极保护状况
阴极保护是管道覆盖层保护的补充，当外覆盖层出现不同
程度的破损时，能够提供外加电流以阻止和减缓管道的腐蚀破
坏，对管道的腐蚀防护起重要作用。通常用阴极保护度和断电
情况下的管地保护电位作为评判阴极保护效果的主要指标 J。
因此，对于埋地钢质管道腐蚀防护系统，选取土壤腐蚀性、
杂散电流、覆盖层电阻率、阴极保护状况作为主要影响因素，其
中土壤腐蚀性和阴极保护状况又分别包括土壤电阻率、pH值、
氧化还原电位、含水率、管地自然电位、含盐量以及管地保护电
位和阴极保护度等影响因素。
1．2 确定评价集及分级评价标准
选取影响埋地钢质管道腐蚀状况的主要因素，采用二级模
糊评判理论，建立埋地钢质管道腐蚀防护系统综合评价模型。
首先，确定评价集。在第一级评价集中，用V =( ， ， ，
， )=(完好，较好，中等，较差，危险)表示管道的腐蚀防护
状况等级。在第二级评价集中，分别用土壤腐蚀性评价集V2 =
( ， ， ， ， )=(弱，较弱，中等，较强，强)和阴极保护状况
评价集V2：=( ， ， ， ， )=(很好，较好，中，较差，很差)
表示土壤腐蚀性的影响程度和阴极保护效果。
其次，确定分级评价标准。由于各影响因素的大小对评
价结果有直接影响，因此，必须依据一定的标准对各影响因素
大小进行分级，以有利于各影响因素的模糊化处理和准确评
价。
1．2．1 土壤腐蚀性影响因素的分级评价
对土壤腐蚀性及其主要影响因素进行分级，见表1。C7 3
表1 土壤腐蚀性与各影响因素分级评价标准
等级 舶
弱 >8．5 >l0o
较弱 7—8．5 20—100
中等 5．5—7 10—20
较强4．5—5．5 5一l0
强 <4．5 <5
>400
30o一40o
20o一3o0
10o一20o
<10o
<3 <0．15 <0．O1
3—7 0．15—0．3 0．01—0．05
7一l0 0．3—0．45 0．05—0．1
l0—12 0．45—0．55 0．1—0．75
>12 >0．55 >0．75
1．2．2 阴极保护状况的分级评价标准
阴极保护状况主要通过管地保护电位和阴极保护度来描
述，其分级标准，如表2和表3所示。 ]
表2 管地电位的分级评价及描述
管地保护电位／V 防护态势
> 一0．85
～ 0．85 ～ ～1．20
< 一1．20
欠保护
保护
过保护
表3 阴极保护度的分级评价及描述
阴极保护度 防护态势 阴极保护度 防护态势
>90％ 很好 6o％ ～70％ 较差
80％ ～90％ 较好 <60％ 很差
70％ ～80％ 中
由此可得，土壤腐蚀性、杂散电流、覆盖层电阻率、阴极
保护状况等影响因素的分级评价标准以及相应的管道腐蚀
防护状况评价等级，如表4所示。其中，覆盖层电阻率分级
标准依据SY／T 5918_2004埋地钢质管道外腐蚀层修复技
术规范。
表4 主要影响因素及管道腐蚀防护状况
分级评价标准和维护措施
土壤环境 管体的运行条件
等级土壤腐杂散电流／覆盖层电阻率阴极保
蚀性fⅢv· I1)／(kln-m ) 护状况
姜 维护鼢
1．3 确定权重
第一级有4个影响因素，即土壤腐蚀性、杂散电流、覆盖层
电阻率、阴极保护状况，用权重集A=(a ，a：，a，，a )表示，采用
层次分析法(AHP)191确定各权重大小。首先，通过专家经验对
每层次各因素的相对重要性做出判断，用数值1，2，3，⋯，9及
它们的倒数表示两两因素之间对比的相对重要性，以此构造判
断矩阵；然后，计算判断矩阵的最大特征根A 对应的正规化
特征向量w，其分量w 即为相应因素的权重值；最后，通过计
算判断矩阵的随机一致性比例CR值来检验判断矩阵的一致
性，即当CR<0．1时，具有满意的一致性，否则需要对判断矩阵
进行调整。
第二级为影响土壤腐蚀性的6个子因素，即pH值、土壤电
阻率、氧化还原电位、含水率、含盐量、管地自然电位，用权重集
A=(a ，a ，⋯ ，a )表示，考虑到不同地区土壤环境的差异对各
因素权重的影响，同时避免带有主观性质的方法来确定权重
值，采用灰色关联分析法 确定各权重大小。在实际应用中，
以腐蚀速率为系统特征序列Xo=X0( )( =1，2，⋯ ， )，相关
因素序列 = ( )( =1，2，⋯ ， ；i=1，2，⋯ ，6)分别代表影
响土壤腐蚀性的6个子因素，把各实测数据代人灰色关联系数
及灰色关联度 计算公式：
维普资讯 http://www.cqvip.com
46 Pipeline Technique and Equipment Jan．2008
m!nminIx0(k)一 (k)I+fmaxmax (k)一 (k)l
y(Xo( )^( )) 而 丁__( )
y(Xo， ) ( ( )， ( )) (2)
式中： ( (k)， (k))为 与 在k点的关联系数； ( ， )
为 与 的灰色关联度； 为关联分析中的分辨系数。。
由此可得，各因素对腐蚀速率的灰色关联度值 (‰ ， )，
即各因素对土壤腐蚀性大小的影响程度。对关联度进行归一
化处理，可得权重集A=(n。，n：，⋯，n )，其中：
(X0，X )
n ———一 i=1，2，⋯ ，6 (3)
lΣ (X。，X。)
阴极保护状况有两个影响因素，分别取权重为0．5。
1．4 评价结果
选取模糊算子M(·，+)，计算评价集B=A ·R=(b ，
b2，b3，b4，b5)，其中 =Ⅱ1 rlJ+Ⅱ2 r +Ⅱ3 r +Ⅱ4 r4j (J=1，2，
3，4，5)。根据最大隶属度原则，由最大的6 值所对应的评价
等级 来评定管道的腐蚀防护状况。尺为单因素评价矩阵。
由于评价集 具有模糊性，由此得出的评价结果也具有一
定的模糊性 ]。为了能够准确评价管道的腐蚀防护状况，通常
对各个评语采用百分制记分的方法进行量化处理，即50≤C <
60(完好)、60≤c2<70(较好)、70≤c3<80(中等)、80≤c <90
(较差)、90≤C <100(危险)，从而得到评语的分数向量C=
(Cl，C2，C3，C4，C5)。由此计算得分
s： ct： (4)
Σb Σb
由于各评语得分为一区间，因此，通过计算评语的高、中、
低得分S 、S 、S。，将它们的平均值S 作为评价管道腐蚀防护状
况的依据，即
5
6 c“
S ： 一 (5)
6
1 1
s ： 牟垫 (6)
式中：k分别代表评语的高、中、低，k：h，m，l；C 为区间上限组
成的评语分数向量，Ch =(59，69，79，89，100)；C 为区问中
间向量组成的评语分数向量，C =(55，65，75，85，95)；C， 为
区问下限组成的评语分数向量，C。 ：(50，60，70，80，90)。最
后，由计算出的Sj值所在区间对应的评语作为评定管道腐蚀
防护状况的依据。
2 应用分析
以某长输管线为例进行埋地钢质管道腐蚀防护系统的综
合评判，该管线采用防腐层与强制电流阴极保护相结合的联合
防护措施。将此段管线每隔50～100 m距离分成7段，分别测
量每段上各影响因素的参量值，如表5所示。依据测量的实际
参数值，通过建立的评价模型对该段管线的腐蚀防护状况进行
综合评价。
2．1 土壤腐蚀性与阴保状况评价
2．1．1 确定土壤腐蚀性权重向量”
运用灰色关联法确定土壤腐蚀性的权重向量。依据表5
中的检测数据，以每点的腐蚀速率为系统特征序列，pH值、土
壤电阻率、氧化还原电位、含水率、含盐量、管地自然电位为关
联因素序列。其中，pH值、土壤电阻率和氧化还原电位增大
时，腐蚀速率降低，腐蚀速率与相关因素呈现负相关性，可通过
倒数化算子转化为正相关序列。采用初值化方法对数据进行
无量纲化处理，经计算可得pH值、土壤电阻率、含水率、含盐
量、管地自然电位、氧化还原电位的权重向量A为
A：(0．194 2，0．170 3，0．144 8，0．156 4，0．174 1，0．160 2)
表5 不同管段各影响因素的实际检测值
⋯ 杂散电流 覆盖层电阻率 管地保护电位 阴极保护度
I -旨
’
／(mV-m ) ／(kn ·m ) ／V ／％
2．1．2 确定土壤腐蚀性单因素评判矩阵
以表5中第1个管段为例，把各影响因素的测量值代人隶
属度函数，得到单因素评判矩阵：
R =
2．1．3 计算土壤腐蚀性评价结果
由模糊运算公式B=A·R，得到评价结果为
B+=(0．043 1，0．202 1，0．333 4，0．139 4，0．282 0)
+ 可直接作为土壤腐蚀性对评语的隶属度，即单因素评
价矩阵月的第一行向量。
同理，由测得的起始点的管地保护电位一1．12 V和阴极保
护度87％ ，计算得出评价结果为
B =(0．7，0．3，0，0，0)
可直接作为阴极保护状况对评语的隶属度，即单因素
评价矩阵R的第4行向量。
2．2 管道腐蚀防护状况评价
2．2．1 建立层次结构模型
9
6
7
8
0 0 l 0 0 0
3
2 5
l 7
0 0 0 0 0 0
3 3
3 3
5 3 5
8 7 2
0 0 0 0 0 0
6 7
7 7 6
0 0 0 0 0 0
3
5
2
0 0 0 0 0 0
维普资讯 http://www.cqvip.com
第1期 李宝荣等：埋地钢质管道腐蚀防护系统综合评价技术 47
经AHP分析，建立埋地管道腐蚀防护状况层次结构模型， 表7 每一管段的综合评价结果
如图1所示。 ．
目标层A I管道腐蚀防护综合状况
杂 流I l覆盖 阻率l l阴极 状况
j萎I每}I I l磊l I I{建I I；
图1 埋地管道腐蚀防护状况层次结构模型
阴极
保护
度
2．2．2 构造判断矩阵
建立管道腐蚀防护状况层次结构模型后，通过引入数字1
～ 9及其倒数对土壤腐蚀性、杂散电流、外覆盖层电阻率、阴极
保护状况的影响度大小进行评价，并构成判断矩阵A，见表6。
表6 构造的判断矩阵A
2．2．3 排序计算与一致性检验
计算判断矩阵的最大特征根A⋯ =4．101 3，其对应的特征
向量w即为权重向量A：
A=(0．133 3，0．085 3，0．464 4，0．317 1)
最后，计算判断矩阵的随机一致性比例CR：0．047 3<
0，10，满足一致性要求。
2．2．4 建立单因素评判矩阵
在评判时，土壤腐蚀性和阴极保护状况的评判结果可直接
作为第一级单因素评价矩阵中的向量，而杂散电流和外覆盖层
电阻率对评语的隶属度值作为评价矩阵中的其余向量。已知
被评价管道的杂散电流和外覆盖层电阻率的大小分别为1．5
mV／m与3．4 kn ·m ．因此，经计算可得单因素评判矩阵R为
R ：
2．2．5 计算评价结果
将计算出的A、R值，代入模糊运算公式B=A·R，可得
B=(0．227 7，0．193 2，0．318 7，0．222 9，0．037 6)
把评价结果曰代入式(9)一式(11)，可得
Si：一： 一 一： 72’． 435
j
对评语进行定量化处理，平均得分为72．435，在区间[70，
80)，故该段管道的腐蚀状况综合评价结果为中等。同理，对该
管线的其他管段进行评判，评判结果如表7所示。把评判结果
处于较差的管段进行漏点排查并与直接开挖检测对比，评价结
果与实际开挖结果相吻合。
评 分值 评价等级 管段号评语
s
分
j
值
管段号
，、 评价等级 评价等级
1 72、435 中等 5 79、78 中等
2 65、62 较好 6 62．88 较好
3 63．84 较好 7 64、27 较好
4 84．58 较差
3 结论
在进行综合评判时，如果需要检测的影响因素较多，受检
测条件的限制，可用检测出的某一种或几种代表性影响因素的
检测值为依据，对土壤腐蚀性及阴保状况进行定性评价，并调
整权重值大小。
采用灰色关联分析法，在确定土壤腐蚀性影响因素的权重
大小时，能够充分考虑到不同土壤环境的差异对各因素权重的
影响，从而避免主观因素带来的影响，提高了评判的准确性。
利用二级模糊综合评判法，可通过定量分析的方法，对影
响埋地钢质管道腐蚀防护状况的各主要因素进行模糊化处理，
综合考虑各影响因素的权重大小，从而对管道的腐蚀防护状况
做出全面准确的评价。实践表明，建立的模糊综合评判系统具
有一定的工程应用价值。
参考文献：
[1] 国质检锅[2003]108号在用工业管道检验规程．
[2] 刘思峰，党耀国，方志耕，等．灰色系统理论及其应用．北京：科学
出版社，2004：51—61．
[3] 肖昆，靳世久，陈世利，等．埋地管道防腐系统综合评价技术．油气
储运，2001，20(6)：30—32、
[4] 王芷莠土壤的腐蚀性调查及评价．化工腐蚀与防护，1997(4)：17—21．
[5] 王春起．密间隔电位测量技术(CIPS)在埋地钢质管道阴极保护系
统检测与评价方面的应用．岩土工程界，2OOO，3(9)：47—48．
[6] 胡世信．阴极保护手册．北京：化学工业出版社，1999：48-52．
[7] 陈世利．埋地管道防腐层缺陷检测与评价技术研究：[学位论文]．
天津：天津大学，2002．
[8] 谭跃进，陈英武，易进先．系统工程原理．长沙：国防科技大学出版
社，1999：64—70．
[9] 欧述俊，杨关设，张清．水文自动测报基本系统综合评价方法探
讨．水利发电．2001(1)：20—22．
[1O] 王新洲．模糊空间信息处理．武汉：武汉大学出版社，2003：122—
143．
[11] 杨永，何仁洋，杨剑锋，等．埋地钢质管道腐蚀防护综合评价系统
研究．管道技术与设备，2004(2)：11—14．
作者简介：李宝荣(19酷一)，高级工程师，从事采油工程及油气集输工作。
下期要目预告
基于VBA的三牙轮钻头CAD系统
埋地热油管道正向预热过程的计算与分析
圆管外表面轴向半椭圆裂纹应力强度因子的有限元研究
油田轻烃回收前期伴生气测量
管道振动监测预警装置设计
用PLC实现热媒炉自动控制
高压金属软管焊接自动化
烷基苯装置再生塔HF酸腐蚀行为研究
p 地管保护位电
O
2
8
2
O O O 』斗
9
3 4
l 4
O O O 4 7
3 6
3 6 6
3 1 5
O O O l 3
2 3
O 3

网友评论 more

化工安全论文最新内容

04-29