CN102156089A - 一种埋地管道内腐蚀评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种埋地管道内腐蚀评价方法，该埋地管道内腐蚀评价方法包括：埋地管道内腐蚀检测预评价步骤；埋地管道内腐蚀间接检测及评价步骤；埋地管道内腐蚀直接检测及评价步骤；埋地管道内腐蚀直接评价ICDA的有效性评价及再评价时间确定步骤。目前石油企业不少在役管道相继进入了事故多发期和维护更新的重要阶段。本发明埋地管道内腐蚀评价方法提高了埋地管道安全运行管理及技术的水平，能够减少突发事故带来的人员和设施的经济损失，保证安全生产；充分发挥了在役老管道的应用潜力，延长管道使用寿命；提高了管道工程建设和运行的可靠性和经济性，降低石油生产和工程成本；减缓了突发事故带来的环境破坏。

Description

一种埋地管道内腐蚀评价方法

技术领域

本发明是关于石油管道腐蚀评价技术，特别是关于陆上埋地油及水介质管道内腐蚀评价技术，具体的将是关于一种埋地管道内腐蚀评价方法。

背景技术

为了保证石油管道的安全运行，在役管道的腐蚀安全管理和维护显得越来越重要，由于油气田及部分长输管道内腐蚀造成的安全危险及事故不宜发现和处理，管线安全运行的风险较大，给管道腐蚀安全管理技术带来了困难。

现有技术中，国际上液体石油管道内直接检测评价技术主要针对含水量在5％以下的油管线，而我国石油企业内腐蚀较严重的管线为油田采出油、污水及注水管线，所以国际上的管道内直接评价技术不能完全适应我们的应用实际。

发明内容

本发明提供一种埋地管道内腐蚀评价方法，以提高埋地管道安全运行管理及技术的水平。

本发明提供一种埋地管道内腐蚀评价方法，该方法包括：埋地管道内腐蚀检测预评价步骤；埋地管道内腐蚀间接检测及评价步骤；埋地管道内腐蚀直接检测及评价步骤；埋地管道内腐蚀直接评价ICDA的有效性评价及再评价时间确定步骤；所述埋地管道内腐蚀检测预评价步骤包括：A)获取管道数据，B)针对瞬变电磁TEM检测方法、超声导波检测方法及超声波检测方法提出适用范围及仪器要求，C)ICDA的可行性评价，包括：有无管体金属损失量检测方法，埋地管道内腐蚀直接检测是否可行及是否得到ICDA数据，D)根据步骤A中获取的管道数据划分ICDA管段；所述埋地管道内腐蚀间接检测及评价步骤包括：E)利用TEM检测方法、超声导波检测方法及超声波检测方法进行管体金属损失量检测，F)根据TEM检测方法及超声导波检测方法的管体金属损失量等级评价管道不同位置腐蚀的程度，识别管道可能发生内腐蚀较严重的位置；所述埋地管道内腐蚀直接检测及评价步骤包括：G)根据步骤G评价的管道不同位置腐蚀的程度选择开挖数量及顺序，H)开挖检测，包括：探坑的开挖、回填、外防腐层、腐蚀产物、管壁外腐蚀检测，管道内腐蚀尺寸及深度测量，I)腐蚀管道剩余强度评价，获得剩余强度最小值，J)分析造成管道内腐蚀的原因，K)根据埋地管道内腐蚀直接检测及评价的结果修正间接检测评价的管体金属损失量等级；所述埋地管道ICDA的有效性评价及再评价时间确定步骤包括：L)再评价时间确定，包括：根据管道内腐蚀速率、维修程度获取再评价时间，或者根据ICDA管段的剩余寿命确定再评价时间，M)埋地管道内腐蚀直接检测及评价步骤得到的内壁腐蚀程度与埋地管道内腐蚀间接检测及评价步骤确定的腐蚀程的趋同性确定ICDA是否有效，N)根据步骤E、F、I、J、K、L、M更新内腐蚀直接评价ICDA的内容。

进一步地，所述的管道数据包括：管道原始特性参数，管道运行参数，管道内防腐层参数，管道施工参数，管道内化学药剂参数，管道内水介质成分及瞬时腐蚀速率。

进一步地，针对所述瞬变电磁TEM检测方法提出的适用范围包括：单根或间距大于2倍埋深的平行管道管壁减薄率的检测。针对瞬变电磁TEM检测方法提出的仪器要求包括：接收机分辨率≤1μV，最小采样间隔为1μs，发射机电流测量精度为±1％。针对所述的TEM检测方法进行管体金属损失量检测的步骤包括：布置检测点，并确定瞬变电磁TEM检测的最大埋深；在所述检测点放置所述传感器；连接发射机、接收机、发射-接收回线和电源，采用所述数据采集器采集数据；利用超声测厚仪测取平均管壁厚度；根据原始管壁厚度及平均管壁厚度计算平均管壁减薄率。

进一步地，针对所述的超声导波检测方法提出的适用范围包括：管道横截面积损失率的检测。针对所述超声导波检测方法提出的仪器要求包括：缺陷轴向定位精度为±100mm，缺陷环向定位精度为45°，管壁横截面损失量的检出灵敏度≥3％。所述的超声导波检测方法进行管体金属损失量检测的步骤包括：在探坑管段两端的传感器探头位置进行防腐层玻璃，并放置所述的传感器探头；利用超声波测厚仪测量管道腐蚀数据及管道壁厚；根据所述管道壁厚计算管壁横截面积损失率。

进一步地，针对所述的超声波检测方法提出的适用范围包括：管道剩余壁厚的检测。针对所述的超声波检测方法提出的仪器要求包括：管壁厚度检测精度≤0.1mm，探头直径≤5.0mm，量程≥20mm。根据所述的超声波检测方法进行管体金属损失量检测的步骤包括：在被测管段上均布测量截面，在所述测量截面选择至少6个测点；采用所述超声波测厚仪对每一测量截面的测点进行超声波测厚；以腐蚀严重的点为中心点，在所述中心点的上下左右分别作出至少5条间距≤10mm的网格线得到网格区域，采用所述超声波测厚仪测量所述网格线的交点的剩余壁厚；用所述每一所述测量截面的测点的最大壁厚减去最小剩余壁厚得到网格区域的最大腐蚀区域深度；腐蚀区域尺寸的确定：以原始壁厚乘以90％或者减去1mm作为腐蚀边缘厚度值的基准，采用插值法在网格线记录表上绘制腐蚀区域形状，在所述网格线记录表上测量腐蚀区域沿管道纵向的最大长度，在网格线记录表上测量腐蚀区域沿管道环向的最大长度。

根据步骤A中获取的管道数据划分ICDA管段时，将管径、壁厚变化段，以往和现在的管输介质交接点，以往和现在的化学药剂注入段及以往和现在的清管器操作段单独作为一个ICDA管段。

进一步地，步骤G)的管体金属损失量等级包括轻，中，严重三个等级。对于TEM检测，轻，中，严重三个等级的划分标准是：平均管壁减薄率＜5％为轻，平均管壁减薄率在5％与10％之间为中，平均管壁减薄率＞10％为严重。对于超声导波检测，轻，中，严重三个等级的划分标准是：管壁横截面积损失率＜5％为轻，管壁横截面积损失率在5％与10％之间为中，管壁横截面积损失率＞10％为严重。每个ICDA管道至少选择1至2处等级为严重的点进行开挖检测，当等级为严重的点多余2个时，至少选择3个等级为严重的点进行开挖检测；对于等级为中及轻的点，至少选择一个点进行开挖检测。

进一步地，进行步骤H的管道内腐蚀尺寸及深度测量时，对开挖处等级为严重的点，根据超声波检测方法进行管道内壁腐蚀深度检测并确定最大腐蚀深度、最大纵向长度及最大环向长度。

进一步地，步骤L中管道内腐蚀速率的确定方法包括：通过一定时间实际测量被测管段的管道内壁最大腐蚀坑深，计算实际腐蚀速率；或根据管道日常运行参数获取腐蚀穿孔情况或进行管道内介质腐蚀性挂片试验，计算腐蚀速率；或根据管道内腐蚀状况现场监测方法测定管道内腐蚀速率。所述管道内腐蚀状况现场监测方法包括：将试验管子短节安装在管道上，并跨接旁通管；测试安装点及靠近所述安装点的管道内介质化学成分；取下试验管子短节，截取一段试验管子短节并剖开截取的试验管子短节；检测剖开的试验管子短节，并记录检测日期，检测点位置，内防腐层外观、厚度、针孔的数量、针孔的位置、粘结力、金属内腐蚀部位、类型、面积，腐蚀产物的分布、厚度、颜色、结构、紧实度、成分、金属壁厚、最大点蚀深度及最大点蚀速率。

进一步地，步骤I的腐蚀管道剩余强度评价采用的方法包括：钢质管道管体腐蚀损伤评价方法。所述钢质管道管体腐蚀损伤评价方法包括：获取包括：管径、壁厚、材质、管输介质、工作压力、温度、最近一次试压数据、腐蚀环境、防腐保护数据、管道使用年限，泄漏历史及维护维修工程数据的腐蚀评价信息；采用超声波检测方法测量管道内腐蚀区域；管道外腐蚀区域测量，包括：去除管道表面检测区域的所有保温材料、防腐材料及腐蚀产物，腐蚀坑深度测量，轴向长度测量及环向长度测量；管体腐蚀损伤尺寸评价，包括蚀坑相对深度评定，腐蚀轴向长度评定，环向腐蚀影响评定；腐蚀管道安全工作压力评定；管体腐蚀损伤评定类别划分。

进一步地，步骤L中ICDA管段的剩余寿命的计算满足条件1及条件2其中之一的较小值：条件1)管段达到剩余寿命时，其剩余强度等于实际最大运行的工作压力，采用迭代方法进行计算；条件2)管段达到剩余寿命时，d/t＝80％；管段达到寿命时腐蚀区域最大蚀坑深度、轴向投影长度和环向投影长度由下式计算：

D＝D0+GR×T

L＝L0+2×GR×T

C＝C0+2×GR×T

其中，d-实测的腐蚀区域最大蚀坑深度，单位mm；t-原始壁厚，单位mm，T-剩余寿命；D0-腐蚀区域最大蚀坑深度，单位mm，L0-腐蚀区域轴向投影长度，单位mm，C0-腐蚀区域环向投影长度，单位mm，D-管段达到剩余寿命时腐蚀区域最大蚀坑深度，单位mm，L-管段达到剩余寿命时腐蚀区域轴向投影长度，单位mm，C-管段达到剩余寿命时腐蚀区域环向投影长度，单位mm，GR-蚀坑最大腐蚀速率，单位mm/a。所述再评价时间为剩余寿命的一半。

进一步地，所述的轴向长度测量包括：测量每个蚀坑的轴向最大投影长度及属同一蚀坑的总长度。所述属同一蚀坑的判定标准是：当相邻蚀坑之间未腐蚀区域小于25mm时，视为属同一腐蚀坑。

进一步地，所述环向长度测量包括：测量每个蚀坑在圆周方向的最大投影长度及属同一蚀坑的总投影长度。所述属同一蚀坑的判定标准是：当相邻蚀坑之间未腐蚀区的最小尺寸小于管道公称壁厚的6倍时，视为属同一腐蚀坑。

进一步地，所述蚀坑相对深度评定的公式为： $A=\frac{d}{t}$

其中，d为实测的腐蚀区域最大蚀坑深度，单位mm，t为管道公称壁厚，单位mm。

所述腐蚀轴向长度评定的公式为：

$L=1.12B\sqrt{D\·t}$

其中，D为管道公称外径，单位mm，B为系数，t为管道公称壁厚，单位mm；当10％＜A＜17.5％时，B＝4.0；

当A＞17.5％时， $B=\sqrt{{\left(\frac{A}{1.1A-0.15}\right)}^2-1}.$

进一步地，所述管体腐蚀损伤评定类别划分为5类，第一类满足的条件是A≤10％；第二类满足的条件是当10％＜A＜80％时，L＞Lm；第三类满足的条件是当10％＜A＜80％时，L≤Lm，且P_f/F＞MOP(最大允许操作压力)；第四类满足的条件是当10％＜A＜80％时，L≤Lm，且P_f/F≤MOP；第五类满足的条件是A≥80％；

进一步地，当所述管体腐蚀损伤评定类别为第一类时，留用所述管体；当所述管体腐蚀损伤评定类别为第二类时，对所述管体进行计划维修；当所述管体腐蚀损伤评定类别为第三类时，监控所述管体，并进行计划维修；当所述管体腐蚀损伤评定类别为第四类时，对所述管体进行降压运行或修复；当所述管体腐蚀损伤评定类别为第五类时，立即修复或更换所述管体。

进一步地，当L大于腐蚀区域最大轴向投影长度L_m时，属第二类腐蚀。

进一步地，腐蚀管道安全工作压力评定包括腐蚀管道失效压力计算，腐蚀管道安全工作压力计算及当L小于L_m时，管体腐蚀损伤类别的评定当L小于L_m时，分别采用半经验断裂力学和断裂力学公式计算腐蚀管道的失效压力，取两种方法中的最小值作为最终失效压力；单个缺陷的腐蚀管道失效压力的半经验断裂力学计算公式为：

$P_s=2.2{\mathrm{\σ}}_s\frac{t}{D}\left[\frac{1-0.85(d/t)}{1-0.85(d/t)/M}\right]$

当 $L_m\≤\sqrt{50\mathrm{Dt}}$ 时：

$M={[1+0.6275{\left(\frac{L_m}{\sqrt{\mathrm{Dt}}}\right)}^2-0.003375{\left(\frac{L_m}{\sqrt{\mathrm{Dt}}}\right)}^4]}^{1/2}$

当 $L_m>\sqrt{50\mathrm{Dt}}$ 时：

$M=0.032{\left(\frac{L_m}{\sqrt{\mathrm{Dt}}}\right)}^2+3.3$

其中，P_s为腐蚀管道失效压力，单位MPa，M为管道鼓胀系数，σ_s为最小规定屈服强度，单位MPa，D为管道公称外径，单位mm，t为管道公称壁厚，单位mm，L_m为腐蚀区域最大轴向投影长度，L_m大于D时，L_m取D，单位mm；

采用断裂力学方法计算单个缺陷的管道失效压力P_1c和P_2c：

$p_{1c}=\frac{4t{\mathrm{\σ}}_s}{\mathrm{\π}{\mathrm{DM}}_f}{\cos }^{-1}\left[\exp (-\frac{\mathrm{\π}{\mathrm{E\δ}}_c}{8{\mathrm{\σ}}_{s}a})\right]$

$p_{2c}=\frac{8t{\mathrm{\σ}}_s}{\mathrm{\π}{\mathrm{DM}}_f}{\cos }^{-1}\left[\exp (-\frac{\mathrm{\π}{\mathrm{E\δ}}_c}{8{\mathrm{\σ}}_{s}a})\right]$

式中：P_1c-按腐蚀坑的轴向长度计算的管道失效压力，单位MPa；P_2c-按腐蚀坑的环向投影长度C计算的管道失效压力单位MPa；σ_s——最小规定屈服强度，单位MPa，E——材料的弹性模量，单位MPa，δ_c——材料的COD值，单位mm，Mf——基于断裂力学计算的管道鼓胀系数，a——腐蚀区域的当量半裂纹长度，单位mm；只有满足下列条件之一时才计算P2c：i)20％＜A≤50％，且C＞πD/3；或ii)50％＜A≤60％，且C＞πD/6；或iii)60％＜A＜80％，且C＞πD/12；

计算P_1c及P_2c时，按下面公式F4.1-6计算当量裂纹长度：

a＝S/2t

其中，S为腐蚀坑截面积，由多项面积叠加法计算；

1)计算失效压力P_1c时，多项面积叠加法为：

若 $L_m\≤1.2\sqrt{D\·t},$ 则

$S=\frac{2}{3}{\mathrm{dL}}_m$

若 $1.2\sqrt{D\&CenterDot;t}<L_m\&le;\sqrt{50D\&CenterDot;t},$ 则

$S=0.8d\sqrt{D\&CenterDot;t}+0.25d(L_m-1.2\sqrt{D\&CenterDot;t})$

若 $L_m>\sqrt{50D\&CenterDot;t},$ 则

$S=0.8d\sqrt{D\&CenterDot;t}+0.25d(\sqrt{50D\&CenterDot;t}-1.2\sqrt{D\&CenterDot;t})+0.125d(L_m-\sqrt{50D\&CenterDot;t})---(F.4.1-9)$

2)计算失效压力P_2c时，L_m用腐蚀区域环向投影弧线长C取代；

计算失效压力P_1c时，基于断裂力学计算的管道鼓胀系数的计算公式为：

$M_f=\sqrt{1+3.22\left(\frac{a^2}{D\&CenterDot;t}\right)}$

当Lm≤D时，

$M_f=\sqrt{1+2.51\left(\frac{a^2}{D\&CenterDot;t}\right)-0.054{\left(\frac{a^2}{D\&CenterDot;t}\right)}^2}$

计算失效压力P_2c时，基于断裂力学计算的管道鼓胀系数的计算公式为：

$M_f=\sqrt{1+0.64\left(\frac{a^2}{D\&CenterDot;t}\right)}.$

腐蚀管道所能承受的最小失效压力P_d计算公式为：

P_d＝2.2σ_s(t-d)/D

上述计算的P_s、P_1c、P_2c的值失效压力不应低于P_d；

当P_s＜P_d时，P_s＝P_d；

当P_1c＜P_d时，P_1c＝P_d；

当P_2c＜P_d时，P_2c＝P_d；

腐蚀管道的安全工作压力P_sw由式下式确定：

P_f＝min(P_s，P_1c，P_2c)；

P_sw＝P_f/F：

其中，P_sw-腐蚀管道的安全工作压力单位，MPa，F-管道安全系数，应大于1.25，一般取1.39，P_f-按半经验断裂力学和断裂力学计算失效压力的最小值。

本发明实施例的有益效果在于，本发明埋地管道内腐蚀评价方法提高了埋地管道安全运行管理及技术的水平，具有以下经济及社会效益：

能够减少突发事故带来的人员和设施的经济损失，保证安全生产；充分发挥了在役老管道的应用潜力，延长管道使用寿命；提高了管道工程建设和运行的可靠性和经济性，降低石油生产和工程成本；减缓了突发事故带来的环境破坏。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为本发明实施例埋地管道内腐蚀评价方法流程图；

图2为本发明实施例埋地管道内腐蚀检测预评价流程图；

图3为本发明实施例TEM检测发射(Tx)-接收(Rx)装置示意图；

图4为本发明实施例TEM检测步骤流程图；

图5为本发明实施例超声导波数据分析示意图；

图6为本发明实施例探坑管段两端合适的位置放置传感器探头环安装示意图；

图7为本发明实施例使用超声导波设备检测管道的腐蚀状况，记录管道结构特征位置示意图；

图8为本发明实施例超声导波检测方法流程图；

图9为本发明实施例超声波测厚布置图；

图10为本发明实施例埋地管道内腐蚀间接检测及评价方法流程图；

图11为本发明实施例埋地管道内腐蚀直接检测及评价步骤方法流程图；

图12为本发明实施例埋地管道ICDA的有效性评价及再评价时间确定方法流程图；

图13为本发明实施例L大于Lm时腐蚀坑实测参数示意图；

图14为本发明实施例管道内腐蚀状况现场监测装置示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

如图1所示，本实施例提供一种埋地管道内腐蚀评价方法，该评价方法包括：埋地管道内腐蚀检测预评价步骤S101；埋地管道内腐蚀间接检测及评价步骤S102；埋地管道内腐蚀直接检测及评价步骤S103；埋地管道内腐蚀直接评价ICDA的有效性评价及再评价时间确定步骤S104。

本实施例的埋地管道内腐蚀评价方法是一个连续、循环、不断修正趋准的过程，通过识别、评价已经发生的腐蚀部位和趋势，以便提出维护建议，达到不断改进的目的，下面详细说明本实施例的埋地管道内腐蚀评价方法。

如图2所示，所述埋地管道内腐蚀检测预评价步骤S101包括：A)获取管道数据S201，B)针对瞬变电磁TEM检测方法、超声导波检测方法及超声波检测方法提出适用范围及仪器要求S202，C)ICDA的可行性评价，包括：有无管体金属损失量检测方法，埋地管道内腐蚀直接检测是否可行及是否得到ICDA数据S203，D)根据S201中获取的管道数据划分ICDA管段S204。

步骤S201中获取的管道数据包括：管道原始特性参数，管道运行参数，管道内防腐层参数，管道施工参数，管道内化学药剂参数，管道内水介质成分及瞬时腐蚀速率，管道油水介质成分及瞬时腐蚀速率。

管道原始特性参数包括管段名称，管段长度，材质管径，壁厚，成管类别，连接方式及变径位置等。

管道运行参数包括管段名称，管段长度，输送介质，设计压力，设计输量，运行温度，流速，含水量及固体含量等。

管道内防腐层参数包括管段名称，管段长度，防腐层名称，结构，厚度，施工工艺及补扣(包括材料，结构及厚度)。

管道施工参数包括：管段名称，管段长度，投产日期，弯管方式，埋深及试压情况。

管道内化学药剂参数包括：管段名称，管段长度，药剂种类，药剂型号，投放方式，投放位置，药剂浓度，介质浓度及有效成分含量。

管道内水介质成分及瞬时腐蚀速率包括：取样位置，O₂，CO₂硫化物，悬浮固体，TGB，SRB，铁离子，氯离子，硫酸根离子，钙、镁离子，pH值，总矿化度。

管道油水介质成分及瞬时腐蚀速率包括：事故日期，事故原因，介质泄漏量，维修日期，维修方式，维修单位及维修后防腐层的种类、结构、厚度及针孔。

进一步地，针对所述瞬变电磁TEM检测方法提出的适用范围包括：单根或间距大于2倍埋深的平行管道管壁减薄率的检测。针对瞬变电磁TEM检测方法提出的仪器要求包括：接收机分辨率≤1μV，最小采样间隔为1μs，发射机电流测量精度为±1％。针对所述的TEM检测方法进行管体金属损失量检测的步骤包括：布置检测点，并确定瞬变电磁TEM检测的最大埋深；在所述检测点放置所述传感器；连接发射机、接收机、发射-接收回线和电源，采用所述数据采集器采集数据；利用超声测厚仪测取平均管壁厚度；根据原始管壁厚度及平均管壁厚度计算平均管壁减薄率。

针对所述的TEM检测方法进行管体金属损失量检测的步骤包括：布置检测点，并确定瞬变电磁TEM检测的最大埋深；在所述检测点放置所述传感器；连接发射机、接收机、发射-接收回线和电源，采用所述数据采集器采集数据；利用超声测厚仪测取平均管壁厚度；根据原始管壁厚度及平均管壁厚度计算平均管壁减薄率。下面详细介绍TEM检测方法：

瞬变电磁(TEM)检测方法是基于瞬变电磁原理，用不接地回线向金属管道发送一次脉冲磁场，用接收回线测量二次涡流磁场，根据不同规格、材质的管道在瞬变衰减特征上的区别来检测平均管壁减薄率的一种地面检测手段。TEM检测方法适用于单根埋地金属管道或者水平间距大于其2倍埋深的平行管道。

TEM检测方法通常采用的检测系统包括传感器、数据采集器、控制单元三个主要部分。

传感器包括发射回线和接收回线，用来实现TEM信号的发射与接收，一般采用方形回线，亦可采用圆形回线或线圈。

数据采集器用于激励、采集、记录TEM，应使用灵敏度高、抗干扰能力强、性能稳定的脉冲瞬变电磁仪作为数据采集设备。

控制单元用来控制数据采集器和传感器工作，一般宜有现场数据收录、信号处理、解释分析以及图示等功能。数据解释也可用采集后处理方式。

TEM检测方法采用非接触式信号发射(Tx)-接收(Rx)方式，可选用重叠回线装置、中心回线装置或其他形式的装置，如图3所示。

如图4所示，TEM检测方法包括以下步骤：

步骤1：确定检测方案

在确定检测方案之前，应搜集待检管道的管径、壁厚等相关资料，并进行实地调查。

每个ICDA管段应至少选择一个管壁厚度已知点作为该段的电磁参数测定点(简称参数点)。同一ICDA段应设置和采用相同的检测参数，应使每次TEM检测管段长度一致。

根据所用仪器的技术性能以及数据处理方式确定数据采集与处理精度，一般情况下应满足检测误差不超出±5％的要求。存在电磁干扰时，可通过实验确定满足检测精度要求的抗干扰措施与数据采集方式。

根据内壁腐蚀影响因素、运行历史、维修记录等资料，分析内腐蚀特征和分布规律，确定检测点间距和加密检测点位置。对于根据管道日常管理调查收集的管道穿孔及泄漏、介质腐蚀性等资料判断可能发生较严重内腐蚀的管段，可按25m～100m间距布置测点进行平均管壁厚度检测。对于防腐(保温)层破损、缺陷点及其两侧、阴极保护失效部位、杂散干扰显著地段以及怀疑内腐蚀的管段应布置加密检测点。弯头或接头两侧、土壤介质明显变化处、环境因素明显分界处、第三方破坏频发处可适当布置加密检测点。必要时可进行全覆盖(点距不大于被检管道埋深的2倍)检测。可根据管道运行方要求进行抽检。抽检时需考虑检测位置的代表性，宜布置在根据内腐蚀影响因素、维修历史/记录和其他任何内壁腐蚀/破裂历史等资料所分析的内腐蚀可能性较大的管段位置上。

TEM检测方案中应包含定位测量的内容，具体方法可根据管道运行方对定位测量精度的要求按相关标准确定。

步骤2：检测与参数测定

首先使用管线探测仪查明管道路由，布置检测点。检测点应避免布置在靠近强干扰源、强磁场、有金属干扰物的地方。检测点应布置在管道正上方，偏差不超过管道埋深的10％。测量并记录每个检测点处的管道埋深。检测点布置完成后，确定实施TEM检测的最大埋深，一般宜以最大埋深为传感器中心至管道轴线的距离。

在检测点上安放传感器。传感器中心对正检测点，保持传感器中心至管道轴线的距离与确定的最大埋深一致，并使其平面与管道轴线平行。对于矩形回线，宜使其一组边与管道走向大致平行。

观测前，应首先校对测点号是否正确，作好野外记录，对干扰、周围地物以及必要的点位移动情况要详细记录。使用脉冲瞬变电磁仪采集数据时，要按照相应说明书中规定的步骤操作仪器和附属设备。

正确地连接发射机、接收机、发射-接收回线和电源；启动系统采集数据并监视数据精度达到要求后停止采集；回放数据，观察数据曲线合格后移至下一个测点，否则重新采集。

可通过提高信噪比(包括增加激励电流、收-发磁矩，增大迭加次数等手段)的办法抑制电磁干扰。每个测点至少应重复观测2次，2次观测数据的相对误差不应超过3％，若不符合可进行多次观测，取其偏差最小的2～3组数据的平均值。

检测中如遇故障，应及时查明原因，并回到已测过的测点上作对比检测，确认正常后方可继续工作。

在参数点上用超声测厚仪测取管壁平均厚度时，应使测量点均匀分布在2h+L管长范围内(h为传感器中心至管道轴线的距离，L为发射回线边长)，且不少于30个。

步骤3：数据处理与检测误差

应及时将现场所采集的TEM数据传送到计算机中整理并保存以便作进一步处理，内容包括：

A被检管道的编号及属性(埋深、材质、管径、原始壁厚、输送介质)等；

B检测时间、检测点号、回线参数、发射频率、发射电流、响应曲线等；

C检测点GPS记录与/或大地坐标，参数点实测管壁厚度记录等；

D管道沿线地物、干扰源记录，照片、示意图等。

步骤4：TEM检测应进行重复性检测，检测质量是否合格

重复性检测点应均匀分布，对异常点、可疑点等应重点进行重复性检测，重复性检测点数不应低于总检测点数的3％。检测误差不应超出±5％。超出±5％时，再增加总检测点数的10％进行重复性检测，如仍超出±5％，则检测结果不可信，则回到步骤2进行检测与参数测定。检测误差应按下式计算：

$\mathrm{\&epsiv;}=\&PlusMinus;\sqrt{\frac{1}{2N}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\left(\frac{I_i-I_i^{\&prime;}}{I_i+I_i^{\&prime;}}\right)}^2}\&times;100\%---\left(1\right)$

式中：N为参加统计的重复性检测点数，I_i为第i个测点平均管壁厚度原始检测值，I′_i为第i个测点平均管壁厚度重复检测值。

步骤5：包括平均厚度计算及平均管壁减薄率计算

计算平均管壁厚度并根据原始管壁厚度计算平均管壁减薄率：

进一步地，针对所述的超声导波检测方法提出的适用范围包括：管道横截面积损失率的检测。针对所述超声导波检测方法提出的仪器要求包括：缺陷轴向定位精度为±100mm，缺陷环向定位精度为45°，管壁横截面损失量的检出灵敏度≥3％。所述的超声导波检测方法进行管体金属损失量检测的步骤包括：在探坑管段两端的传感器探头位置进行防腐层玻璃，并放置所述的传感器探头；利用超声波测厚仪测量管道腐蚀数据及管道壁厚；根据所述管道壁厚计算管壁横截面积损失率。

下面详细说明本发明实施例的超声导波检测方法：

超声导波技术采用传感器探头激发低频超声波，当低频超声波沿管壁传播中遇到焊缝、弯头或缺陷等结构特征时会发生反射并被传感器探头所接收，经过软件分析可得到缺陷的定位和严重程度等信息。超声导波技术适用于陆上(架空及埋地)、海上钢质管道的防腐保温管的管体腐蚀的检测。

超声导波工作原理：超声导波主机激发出扭转波，其传播主要依赖于声波的频率和材料的厚度，在遇到管道壁厚发生变化的位置，一定比例的能量会被反射回探头，直到能量消耗完毕。当遇到管道的特征时(如环焊缝、金属损失处)，如果这些特征在管道周向是对称的，反射波的波峰被均匀的反射回来产生对称的反射信号，显示为信号1。如果这些特征是不对称的，如局部存在的腐蚀等，由于入射声波的反射发生了模式转换，在产生对称信号的同时还会产生不对称的信号，显示为信号2。在进行数据分析时，只需要根据某特征处黑色与红色信号强度的比例，以及在不同频率、带宽声波信号的特点，就可以很容易地分析出该特征的性质、严重程度等信息，如图5所示。在管道环向上超声导波探头均匀排列，使得声波沿管道轴向对称传播，整个管道壁被声波的运动所激励，从而实现对整个管体的100％检测。

在进行检测时，可以按图6要求在探坑管段两端合适的位置放置传感器探头环，使用超声导波设备检测管道的腐蚀状况，记录管道结构特征(法兰、焊缝、支管、弯头等)的位置(见图7)，完整记录检测结果以供计算机分析使用。

超声导波检测时所需的设备主要有超声导波检测系统、电缆、传感器探头、测厚仪等。

超声导波检测系统由三个主要部分组成：传感器探头、超声导波检测主机和笔记本电脑。超声导波检测系统使用特殊的传感器，即适用于钢质管道检测的探头。所有导波信号的激发和接收都在超声导波检测主机中自动进行，电能由低电压可充电电池提供，并通过USB接口连接到个人电脑。仪器控制、信号处理和报告完成都由相关软件来进行，具有快捷的检测模式、连续的动态扫频、聚集增强功能等。

上述仪器的检测适用范围为：

管道材质：钢质管道；

管道振动：管道振动频率不大于35kHz；

管径范围：50mm以上管径的管道；

操作空间：管道环向应具有200mm空间以便传感器环顺利安装在管道上。

设备要求：

检测灵敏度：横截面面积3％以上的金属损失可被检出；

轴向定位精度：±6厘米；

环向定位精度：22度。

图8为本发明实施例超声导波检测方法流程图，如图8所示，所示的监测方法包括：

1、现场调查

在制定相应的检测工序和流程前，收集检测管段的相关数据，即管道材质、规格(管径与壁厚)以及焊缝类型、防腐(保温)层结构和腐蚀控制措施、埋设年份和路由环境、运行和维修历史等情况，并可进行现场调研，编制现场检测方案。

2、检测布点

按开挖数量及顺序要求确定的直接检测探坑为超声导波检测点，也可根据管道运行方要求选点检测。

3、设备准备

对主机、电缆、传感器探头、笔记本电脑、测厚仪等检测及辅助设备和工具进行测试前检查，确保所有设备处于完好工况，符合检测要求。设备准备时检查内容包括：

对主机进行系统检查，包括系统状况和机器电量；

对电缆进行检查；

对所选传感器进行探头安装，并进行状态检查；

对笔记本电脑进行检查，包括软件和系统电量，使笔记本电脑与主机进行连接，并进行软件测试和模拟检查；

对测厚仪及其它辅助设备和工具进行检查，确保其处于完好工况条件。

4、超声导波检测

4.1、埋地管道开挖

对埋地管道选取测试点进行开挖，使管底露出，以便检测。开挖段深度须深于管底20cm，开挖段长度宽度均应≥1m，适宜人员现场操作。

4.2、探头安装处管道防腐层剥离

在探头安装处将防腐层进行剥离，消除防腐层对测试的影响，剥离宽度应为20-30cm。

4.3、超声导波探头安放和联线

按照被检测管道的管径选取合适的超声导波探头，将其安放在剥除防腐层的管道上，用连接线将探头和导波主机连接好。对埋地管道检测应在探坑内两侧分别进行测试，以消除测试盲区。探头安装如图6所示。

4.4、超声导波检测，检测示意图如图6所示。

5、检测数据分析

6、数据质量判断，根据检测人员现场分析判断数据质量，如果不合格应重新进行数据采集，回到超声导波检测步骤。

7、计算管壁横截面损失率和缺陷严重程度剩余。

进一步地，针对所述的超声波检测方法提出的适用范围包括：管道剩余壁厚的检测。针对所述的超声波检测方法提出的仪器要求包括：管壁厚度检测精度≤0.1mm，探头直径≤5.0mm，量程≥20mm。根据所述的超声波检测方法进行管体金属损失量检测的步骤包括：在被测管段上均布测量截面，在所述测量截面选择至少6个测点；采用所述超声波测厚仪对每一测量截面的测点进行超声波测厚；以腐蚀严重的点为中心点，在所述中心点的上下左右分别作出至少5条间距≤10mm的网格线得到网格区域，采用所述超声波测厚仪测量所述网格线的交点的剩余壁厚；用所述每一所述测量截面的测点的最大壁厚减去最小剩余壁厚得到网格区域的最大腐蚀区域深度；腐蚀区域尺寸的确定：以原始壁厚乘以90％或者减去1mm作为腐蚀边缘厚度值的基准，采用插值法在网格线记录表上绘制腐蚀区域形状，在所述网格线记录表上测量腐蚀区域沿管道纵向的最大长度，在网格线记录表上测量腐蚀区域沿管道环向的最大长度。

超声波检测方法是测量探坑内埋地管段腐蚀状况的方法。该方法是在被测管段上均布测量截面，在每个截面上布设测点，采用超声波测厚仪进行测量，选取其中腐蚀较严重点，进行腐蚀区域深度和尺寸的网格测量，测量数据用于腐蚀管道剩余强度的评价。

采用超声波测厚仪对管道壁厚进行测量，超声波测厚仪的探头直径应≤5mm，测量精度≤0.1mm，测厚仪宜带耦合正常指示。

超声波检测步骤包括：

1截面测量

如图9所示，根据现场管道腐蚀状况，探坑管段截面间距宜≤200mm，每个截面应布设不低于6个测点，测点的分布应根据现场腐蚀状况及运行管理人员经验进行不均匀布点或均匀布点。不均匀布点的方式可为：面向介质流动方向，从管顶(12点钟)开始逆时针顺序布置6个测点，编号为1～6号，测点所处位置为12点钟、9点钟、7点半、6点钟、4点半、3点钟。

2采用超声波测厚仪对每个截面上的6个点进行超声波测厚。

3根据各截面测点的测量结果，筛选出≥2个腐蚀较严重的点进行网格法测量。

4网格测量：以管体腐蚀较严重的点作为中心点，在中心点上、下、左、右各画≥5条的经纬线组成网格线，网格线间距≤10mm。用超声波测厚仪测量每个交点的管道剩余壁厚，筛选确定该网格区域最小的剩余壁厚。如果最小剩余壁厚接近网格线边缘，则需加画网格线并继续测量，直至测出该网格区域最小的剩余壁厚及腐蚀区域尺寸。

5腐蚀区域深度和尺寸的确定，包括最大腐蚀区域深度的确定及腐蚀区域尺寸的确定。

1)最大腐蚀区域深度的确定，以该管段截面测点测量的最大值并圆整作为原始壁厚，用原始壁厚减去最小的剩余壁厚，即为该网格区域的最大腐蚀区域深度。

2)腐蚀区域尺寸的确定

A：以原始壁厚乘以90％或减去1mm的最大值作为腐蚀边缘壁厚值的基准，精确到0.1mm，以此确定内腐蚀区域。采用插值法在网格线记录表上绘制腐蚀区域形状，缺陷尺寸用腐蚀截面最大纵向和环向长度表示。

B腐蚀区域最大纵向长度：用直尺在网格线记录表上测量腐蚀区域沿管道纵向的最大长度，误差不超过1mm。当存在多个腐蚀截面，并且相邻截面纵向间隔距离小于25mm时，应视为同一缺陷，最大长度为相邻截面纵向长度和间距长度之和。若发现腐蚀区域边缘纵向距网格边缘不足30mm，应在腐蚀区域边缘继续加画纵向网格线并测量，直至其超过30mm为止。

C腐蚀区域最大环向长度测量：用直尺在网格线记录表上测量腐蚀区域沿管道环向的最大长度，误差不超过1mm。当存在多个腐蚀截面，并且相邻截面环向间隔距离小于6倍壁厚时，视为同一缺陷。若发现腐蚀区域边缘环向距网格边缘不足6倍壁厚，应在腐蚀区域边缘继续加画环向网格线并测量，直至其超过6倍壁厚为止。

测量注意事项：1测量厚度时应注意观察耦合正常指示，以获得正确读；2超声波测量前要求被测金属表面基本平滑，无杂物，测量时在探头和金属表面间涂敷声阻抗大的耦合剂，减少声波泄漏损失，并施加适当压力；3对于输送温度高于50℃的管道，宜采用高粘度的高温型耦合剂来提高测试精度。

数据处理：1取值方法，为避免偶然误差，截面法的每个测点在同一位置重复测量3～5次，然后取平均值作为测试结果。测量结果保留至小数点后面两位；2取值要求，按不同评价方法的要求，对数据进行四舍五入处理后用于评价。

根据步骤A中获取的管道数据划分ICDA管段时，将管径、壁厚变化段，以往和现在的管输介质交接点，以往和现在的化学药剂注入段及以往和现在的清管器操作段单独作为一个ICDA管段。

如图10所示，所述埋地管道内腐蚀间接检测及评价步骤S102包括：E)利用TEM检测方法、超声导波检测方法及超声波检测方法进行管体金属损失量检测S1001，F)根据TEM检测方法及超声导波检测方法的管体金属损失量等级评价管道不同位置腐蚀的程度，识别管道可能发生内腐蚀较严重的位置S1002。

进一步地，步骤S1002的管体金属损失量等级包括轻，中，严重三个等级。

对于TEM检测，轻，中，严重三个等级的划分标准是：平均管壁减薄率＜5％为轻，平均管壁减薄率在5％与10％之间为中，平均管壁减薄率＞10％为严重。

对于超声导波检测，轻，中，严重三个等级的划分标准是：管壁横截面积损失率＜5％为轻，管壁横截面积损失率在5％与10％之间为中，管壁横截面积损失率＞10％为严重。

每个ICDA管道至少选择1至2处等级为严重的点进行开挖检测，当等级为严重的点多余2个时，至少选择3个等级为严重的点进行开挖检测；对于等级为中及轻的点，至少选择一个点进行开挖检测。

间接检测及评价可按TEM检测方法的要求进行平均管壁减薄率检测，记录测试数据，认为腐蚀较严重的ICDA管段或检测数据异常处宜按TEM检测方法进行加密检测。

对存在强电磁干扰、同沟敷设、套管及弯头等特殊部位，可按超声导波检测方法的要求进行管壁横截面积损失率检测，记录测试数据。

可采用获取的管道数据对影响管道内腐蚀的主要因素进行分析，判断管道可能发生内腐蚀较严重的位置，也可使用其他间接检测方法判断管道腐蚀较严重的位置，但应确保检测的可靠性及可行性，在此不再赘述。

这里需要注意的是，间接检测的时间宜紧凑，在间接检测过程中，如发生了介质变化或管道更换等重大变化，间接检测数据缺乏可比性，应重新划分ICDA段及检测。

按上述的等级的划分标准进行分级评价时，上述的等级的划分标准是相对性分级指标，首次开展ICDA评价时，对不能解释的检测结果，宜暂定为评价等级中的“严重”等级。

根据管体金属损失量的分级，结合管道外腐蚀检测及评价结果，分析和识别内腐蚀可能较严重的位置。如有以前的管道内检测结果，可结合其数据分析内腐蚀较严重的位置。本发明也可使用其他方法，分析内腐蚀可能发生较大的位置，不再赘述。如果选择的不同间接检测方法存在明显差异应采取以下方法处理：

(1)应消除不同检测方法带来的位置误差。可采用GPS系统或充分利用地面参照物以减少误差。

(2)如果不能用检测方法、管道特性、介质等各方面的原因进行解释，宜采用其它间接检测方法或开挖检测进行分析。

(3)如果其它间接检测方法或开挖检测不能解决差异问题，应重新评价ICDA方法的可行性。

最后，还应对比分析间接检测及评价与已发生内腐蚀的位置及历史腐蚀等预评价结果，如果不一致，宜重新评价ICDA方法的可行性、重新划分ICDA管段、重新评价每个因素的给定值，也可选用其他管道完整性评价技术。

如图11所示，所述埋地管道内腐蚀直接检测及评价步骤S103包括：G)根据步骤S 1002(步骤F)评价的管道不同位置腐蚀的程度选择开挖数量及顺序S1101，H)开挖检测，包括：探坑的开挖、回填、外防腐层、腐蚀产物、管壁外腐蚀检测，管道内腐蚀尺寸及深度测量S1102，I)腐蚀管道剩余强度评价，获得剩余强度最小值S1103，J)分析造成管道内腐蚀的原因S1104，K)根据埋地管道内腐蚀直接检测及评价的结果修正间接检测评价的管体金属损失量等级S1105。

进行步骤S1102的管道内腐蚀尺寸及深度测量时，对开挖处等级为严重的点，根据超声波检测方法进行管道内壁腐蚀深度检测并确定最大腐蚀深度、最大纵向长度及最大环向长度。

直接检测及评价的目的是：结合间接检测与评价结果，确定管道内腐蚀发生较严重的点，检测腐蚀状况，进行管体剩余强度的评价。

直接检测与评价的步骤可以分为：1确定开挖数量及顺序；2开挖检测；3腐蚀管道剩余强度评价；4原因分析；5间接评价分级准则的修正。

1确定开挖数量及顺序：

每个ICDA管段，当间接检测评价得出“严重”的点少于3个时，应选择1～2处进行开挖。当间接检测评价得出“严重”的点为3个及以上时，应至少选择其中3个金属损失量较大的点进行开挖检测。如果30％的开挖检测点管体最大腐蚀深度大于50％壁厚，应追加开挖点。

每个ICDA管段，对间接检测评价得出“中”的点，应至少选择1个点进行开挖检测。如果开挖检测的管体最大腐蚀深度大于50％壁厚，应至少追加一个开挖点。

每个ICDA管段，对间接检测评价得出“轻”的点，可选择1个点进行开挖检测。如果开挖检测的管体最大腐蚀深度大于50％壁厚，应至少追加一个开挖点。

宜选择已发生内腐蚀/破裂历史维修的地点进行直接开挖检测，并且应至少选择1处上次ICDA评价点或类似点进行开挖直接检测。

2开挖检测：

直接开挖检测时，探坑的开挖、回填、外防腐层检测、腐蚀产物分析及管壁外腐蚀可以按《钢质管道及储罐腐蚀评价标准埋地钢质管道外腐蚀直接评价》(SY/T0087.1-2006)标准要求进行。

首先可采用超声导波检测方法或超声波检测方法确定开挖坑内管段腐蚀严重点，然后宜选择2处腐蚀相对严重点进行腐蚀深度及相关腐蚀尺寸参数的检测(按超声波检测方法执行)。

对开挖处的腐蚀严重点，按照超声波检测方法进行管道内壁腐蚀深度检测并确定最大腐蚀深度、最大纵向长度和最大环向长度。

根据表1的管道金属腐蚀程度评价指标对每个ICDA段的开挖点腐蚀深度进行分级评价。

表1

可以根据不同管道剩余强度评价方法的要求测取腐蚀区域轴向长度等相关数据。

管道内壁腐蚀状况的数据可采用近期的调查数据。开挖检测中破坏的防腐层或管体应采取相应措施修复，其质量标准不宜低于管道防腐层的原有水平。

3腐蚀管道剩余强度评价：

本评价是对管道内壁减薄严重点进行管道剩余强度评价，以指导管道安全运行及维护。

需要对每个开挖处进行管道剩余强度评价。对管道内腐蚀为主的管段可选择钢质管道管体腐蚀损伤评价方法或SY/T10048等方法进行评价，每个ICDA管段评价得出的剩余强度最小值或最严重评价级别为该管段的最终评价结果。

4原因分析：根据直接检测与评价结果，结合预评价资料，分析造成管道内腐蚀的主要原因，针对主要原因提出相应的维护建议。

5间接评价分级准则的修正：如果开挖评价结果与间接评价的结果不一致，应依据表1的评价结果修正该ICDA管段的评价分级准则和开挖数量。通过上述不断修正，使间接检测准则与直接检测评价结果接近。

如图12所示，所述埋地管道ICDA的有效性评价及再评价时间确定步骤S104包括：L)再评价时间确定，包括：根据管道内腐蚀速率、维修程度获取再评价时间，或者根据ICDA管段的剩余寿命确定再评价时间S1201，M)埋地管道内腐蚀直接检测及评价步骤得到的内壁腐蚀程度与埋地管道内腐蚀间接检测及评价步骤确定的腐蚀程的趋同性确定ICDA是否有效S1202，N)根据步骤E、F、I、J、K、L、M更新内腐蚀直接评价ICDA的内容S1203。

进一步地，S1201(步骤L)中管道内腐蚀速率的确定方法包括：通过一定时间实际测量被测管段的管道内壁最大腐蚀坑深，计算实际腐蚀速率；或根据管道日常运行参数获取腐蚀穿孔情况或进行管道内介质腐蚀性挂片试验，计算腐蚀速率；或根据管道内腐蚀状况现场监测方法测定管道内腐蚀速率。

日常管理调查提供了陆上原油及水介质钢质管道内壁腐蚀与防护日常管理调查的具体内容和要求。如表2所示，表2中记录了管道日常运行参数(如温度、压力、流量等)、腐蚀事故及维修情况。根据表2中的调查数据分析介质中各项化学成分与介质腐蚀速度沿管线或流程的变化规律，绘制变化曲线图；分析介质腐蚀因素及缓蚀剂的现场应用效果及配伍性。

对于表2中的管道内介质腐蚀性挂片试验，污水介质中的最短挂片试验周期为1～2个月，原油介质中的最短挂片试验周期为4～6个月。管道内介质取样分析点与介质腐蚀性调查挂片点应一致，并应在挂片或取片时进行介质化学成分分析。必要时，可将介质取样作室内介质腐蚀性更深入的分析。可按管道内腐蚀状况现场监测方法进行管道内防腐层及内腐蚀状况的监测。

表2

管道内腐蚀状况现场监测方法包括：将试验管子短节安装在管道上，并跨接旁通管；测试安装点及靠近所述安装点的管道内介质化学成分；取下试验管子短节，如图14(2为旁通管，3为主管道，5为试验管子短节)所示，打开阀门1和7，并闭阀门4和6，卸下试验管子短节5。换上新的管子短节，打开阀门4和6，关闭阀门1和7。截取一段试验管子短节并剖开截取的试验管子短节；检测剖开的试验管子短节，并记录检测日期，检测点位置，内防腐层外观、厚度、针孔的数量、针孔的位置、粘结力、金属内腐蚀部位、类型、面积，腐蚀产物的分布、厚度、颜色、结构、紧实度、成分、金属壁厚、最大点蚀深度及最大点蚀速率。

管道内腐蚀状况现场监测方法需要的仪器包括：

试件管子短节：其直径、壁厚、内防腐层与主管道一致，长度为5m，两端安装法兰，制备两节。记录试验管子短节编号、内防腐层种类、结构、外观、厚度、针孔、施工工艺等；电火花检漏仪：输出电压大于900V；防腐层测厚仪：量程：0～2，2～4，4～10mm；精度：0.01mm；千分表：精度：0.01mm；超声测厚仪：量程：20mm；精度：0.1mm。

进一步地，步骤S1201中ICDA管段的剩余寿命的计算满足条件1及条件2其中之一的较小值：条件1)管段达到剩余寿命时，其剩余强度等于实际最大运行的工作压力，采用迭代方法进行计算；条件2)管段达到剩余寿命时，d/t＝80％；管段达到寿命时腐蚀区域最大蚀坑深度、轴向投影长度和环向投影长度由下式计算：

D＝D0+GR×T       (2)

L＝L0+2×GR×T    (3)

C＝C0+2×GR×T    (4)

其中，d-实测的腐蚀区域最大蚀坑深度，单位mm；t-原始壁厚，单位mm，T-剩余寿命；D0-腐蚀区域最大蚀坑深度，单位mm，L0-腐蚀区域轴向投影长度，单位mm，C0-腐蚀区域环向投影长度，单位mm，D-管段达到剩余寿命时腐蚀区域最大蚀坑深度，单位mm，L-管段达到剩余寿命时腐蚀区域轴向投影长度，单位mm，C-管段达到剩余寿命时腐蚀区域环向投影长度，单位mm，GR-蚀坑最大腐蚀速率，单位mm/a。所述再评价时间为剩余寿命的一半。

ICDA有效性评价应对ICDA有效性进行评价。可通过直接检测得到的内腐蚀程度与ICDA间接检测确定的腐蚀程度的趋同性确定ICDA的有效性。按要求选择的有效性检验的开挖点，确认ICDA的有效性。如果发现与上次ICDA评价结果相吻合，则表明ICDA有效。

ICDA的有效性评价还需要跟踪ICDA评价的有效性，按ICDA评价结果，采取维修维护措施后，在再评价时间周期内，内腐蚀穿孔次数减少，则表明ICDA有效。

每次ICDA评价后，应及时归纳反馈评价中的相关数据和信息，作为本评价结果的改进建议可放入将来的ICDA中。反馈的主要内容有：1间接检测结果；2直接检查中收集的数据；3管道剩余强度评价、原因分析；4间接评价分级准则的修正；5ICDA过程及方法有效性的直接检测(本标准第7.3.2条～第7.3.3条)；6再评价的安排。

在埋地管道ICDA的有效性评价及再评价时间确定步骤之后，还可以包括介质腐蚀性评价，介质腐蚀性评价指标如表3所示。

表3

进一步地，步骤S1103(步骤I)的腐蚀管道剩余强度评价采用的方法包括：钢质管道管体腐蚀损伤评价方法。

所述钢质管道管体腐蚀损伤评价方法包括：获取包括：管径、壁厚、材质、管输介质、工作压力、温度、最近一次试压数据、腐蚀环境、防腐保护数据、管道使用年限，泄漏历史及维护维修工程数据的腐蚀评价信息；采用超声波检测方法测量管道内腐蚀区域；管道外腐蚀区域测量，包括：去除管道表面检测区域的所有保温材料、防腐材料及腐蚀产物，腐蚀坑深度测量，轴向长度测量及环向长度测量；管体腐蚀损伤尺寸评价，包括蚀坑相对深度评定，腐蚀轴向长度评定，环向腐蚀影响评定；腐蚀管道安全工作压力评定；管体腐蚀损伤评定类别划分。

进一步地，所述的轴向长度测量包括：测量每个蚀坑的轴向最大投影长度及属同一蚀坑的总长度。所述属同一蚀坑的判定标准是：当相邻蚀坑之间未腐蚀区域小于25mm时，视为属同一腐蚀坑。

进一步地，所述环向长度测量包括：测量每个蚀坑在圆周方向的最大投影长度及属同一蚀坑的总投影长度。所述属同一蚀坑的判定标准是：当相邻蚀坑之间未腐蚀区的最小尺寸小于管道公称壁厚的6倍时，视为属同一腐蚀坑。

进一步地，所述蚀坑相对深度评定的公式为： $A=\frac{d}{t}---\left(5\right)$

其中，d为实测的腐蚀区域最大蚀坑深度，单位mm，t为管道公称壁厚，单位mm。

所述腐蚀轴向长度评定的公式为：

$L=1.12B\sqrt{D\&CenterDot;t}---\left(6\right)$

其中，D为管道公称外径，单位mm，B为系数，t为管道公称壁厚，单位mm；当10％＜A＜17.5％时，B＝4.0；

当A＞17.5％时， $B=\sqrt{{\left(\frac{A}{1.1A-0.15}\right)}^2-1}.---\left(7\right)$

进一步地，所述管体腐蚀损伤评定类别划分为5类，第一类满足的条件是A≤10％；第二类满足的条件是当10％＜A＜80％时，L＞Lm；第三类满足的条件是当10％＜A＜80％时，L≤Lm，且P_f/F＞MOP(最大允许操作压力)；第四类满足的条件是当10％＜A＜80％时，L≤Lm，且P_f/F≤MOP；第五类满足的条件是A≥80％；

进一步地，当所述管体腐蚀损伤评定类别为第一类时，留用所述管体；当所述管体腐蚀损伤评定类别为第二类时，对所述管体进行计划维修；当所述管体腐蚀损伤评定类别为第三类时，监控所述管体，并进行计划维修；当所述管体腐蚀损伤评定类别为第四类时，对所述管体进行降压运行或修复；当所述管体腐蚀损伤评定类别为第五类时，立即修复或更换所述管体。

进一步地，当L大于腐蚀区域最大轴向投影长度L_m时，属第二类腐蚀。如图13所示。

进一步地，腐蚀管道安全工作压力评定包括腐蚀管道失效压力计算，腐蚀管道安全工作压力计算及当L小于L_m时，管体腐蚀损伤类别的评定当L小于L_m时，分别采用半经验断裂力学和断裂力学公式计算腐蚀管道的失效压力，取两种方法中的最小值作为最终失效压力；单个缺陷的腐蚀管道失效压力的半经验断裂力学计算公式为：

$P_s=2.2{\mathrm{\&sigma;}}_s\frac{t}{D}\left[\frac{1-0.85(d/t)}{1-0.85(d/t)/M}\right]---\left(8\right)$

当 $L_m\&le;\sqrt{50\mathrm{Dt}}$ 时：

$M={[1+0.6275{\left(\frac{L_m}{\sqrt{\mathrm{Dt}}}\right)}^2-0.003375{\left(\frac{L_m}{\sqrt{\mathrm{Dt}}}\right)}^4]}^{1/2}---\left(9\right)$

当 $L_m>\sqrt{50\mathrm{Dt}}$ 时：

$M=0.032{\left(\frac{L_m}{\sqrt{\mathrm{Dt}}}\right)}^2+3.3---\left(10\right)$

其中，P_s为腐蚀管道失效压力，单位MPa，M为管道鼓胀系数，σ_s为最小规定屈服强度，单位MPa，D为管道公称外径，单位mm，t为管道公称壁厚，单位mm，L_m为腐蚀区域最大轴向投影长度，L_m大于D时，L_m取D，单位mm；

采用断裂力学方法计算单个缺陷的管道失效压力P_1c和P_2c：

$p_{1c}=\frac{4t{\mathrm{\&sigma;}}_s}{\mathrm{\&pi;}{\mathrm{DM}}_f}{\cos }^{-1}\left[\exp (-\frac{\mathrm{\&pi;}{\mathrm{E\&delta;}}_c}{8{\mathrm{\&sigma;}}_{s}a})\right]---\left(11\right)$

$p_{2c}=\frac{8t{\mathrm{\&sigma;}}_s}{\mathrm{\&pi;}{\mathrm{DM}}_f}{\cos }^{-1}\left[\exp (-\frac{\mathrm{\&pi;}{\mathrm{E\&delta;}}_c}{8{\mathrm{\&sigma;}}_{s}a})\right]---\left(12\right)$

式中：P_1c-按腐蚀坑的轴向长度计算的管道失效压力，单位MPa；P_2c-按腐蚀坑的环向投影长度C计算的管道失效压力单位MPa；σ_s——最小规定屈服强度，单位MPa，E——材料的弹性模量，单位MPa，δ_c——材料的COD值，单位mm，Mf——基于断裂力学计算的管道鼓胀系数，a——腐蚀区域的当量半裂纹长度，单位mm；只有满足下列条件之一时才计算P2c：i)20％＜A≤50％，且C＞πD/3；或ii)50％＜A≤60％，且C＞πD/6；或iii)60％＜A＜80％，且C＞πD/12；

计算P_1c及P_2c时，按下面公式F4.1-6计算当量裂纹长度：

a＝S/2t

其中，S为腐蚀坑截面积，由多项面积叠加法计算；

1)计算失效压力P_1c时，多项面积叠加法为：

若 $L_m\&le;1.2\sqrt{D\&CenterDot;t},$ 则

$S=\frac{2}{3}{\mathrm{dL}}_m---\left(13\right)$

若 $1.2\sqrt{D\&CenterDot;t}<L_m\&le;\sqrt{50D\&CenterDot;t},$ 则

$S=0.8d\sqrt{D\&CenterDot;t}+0.25d(L_m-1.2\sqrt{D\&CenterDot;t})---\left(14\right)$

若 $L_m>\sqrt{50D\&CenterDot;t},$ 则

$S=0.8d\sqrt{D\&CenterDot;t}+0.25d(\sqrt{50D\&CenterDot;t}-1.2\sqrt{D\&CenterDot;t})+0.125d(L_m-\sqrt{50D\&CenterDot;t})---\left(15\right)$

2)计算失效压力P_2c时，L_m用腐蚀区域环向投影弧线长C取代；

计算失效压力P_1c时，基于断裂力学计算的管道鼓胀系数的计算公式为：

$M_f=\sqrt{1+3.22\left(\frac{a^2}{D\&CenterDot;t}\right)}---\left(16\right)$

当Lm≤D时，

$M_f=\sqrt{1+2.51\left(\frac{a^2}{D\&CenterDot;t}\right)-0.054{\left(\frac{a^2}{D\&CenterDot;t}\right)}^2}---\left(17\right)$

计算失效压力P_2c时，基于断裂力学计算的管道鼓胀系数的计算公式为：

$M_f=\sqrt{1+0.64\left(\frac{a^2}{D\&CenterDot;t}\right)}---\left(18\right)$

公式(11)(12)中所涉及的材料力学性能应以使用后发生强度退化的材料测定，其检测方法如下：

a)Sy，E值按GB228测定；

b)COD值按GB2358测定；

c)对于难以测定的COD值，可采用J积分换算，J积分按GB2038测定，对于难以确定力学性能的材料，可取原始母材相应值的80％计算。

腐蚀管道所能承受的最小失效压力P_d计算公式为：

P_d＝2.2σ_s(t-d)/D                (19)

上述计算的P_s、P_1c、P_2c的值失效压力不应低于P_d；

当P_s＜P_d时，P_s＝P_d；

当P_1c＜P_d时，P_1c＝P_d；

当P_2c＜P_d时，P_2c＝P_d；

腐蚀管道的安全工作压力P_sw由式下式确定：

P_f＝min(P_s，P_1c，P_2c)；

P_sw＝P_f/F；

其中，P_sw-腐蚀管道的安全工作压力单位，MPa，F-管道安全系数，应大于1.25，一般取1.39，P_f-按半经验断裂力学和断裂力学计算失效压力的最小值。若Psw＞MOP，属第三类；若Psw≤MOP，属第四类。

本发明实施例的有益效果在于，本发明埋地管道内腐蚀评价方法提高了埋地管道安全运行管理及技术的水平，具有以下经济及社会效益：

能够减少突发事故带来的人员和设施的经济损失，保证安全生产；充分发挥了在役老管道的应用潜力，延长管道使用寿命；提高了管道工程建设和运行的可靠性和经济性，降低石油生产和工程成本；减缓了突发事故带来的环境破坏。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (41)

1.一种埋地管道内腐蚀评价方法，其特征在于，所述的方法包括：

埋地管道内腐蚀检测预评价步骤；

埋地管道内腐蚀间接检测及评价步骤；

埋地管道内腐蚀直接检测及评价步骤；

埋地管道内腐蚀直接评价ICDA的有效性评价及再评价时间确定步骤；

所述埋地管道内腐蚀检测预评价步骤包括：

A)获取管道数据；

B)针对瞬变电磁TEM检测方法、超声导波检测方法及超声波检测方法提出适用范围及仪器要求；

C)ICDA的可行性评价，包括：有无管体金属损失量检测方法，埋地管道内腐蚀直接检测是否可行及是否得到ICDA数据；

D)根据步骤A中获取的管道数据划分ICDA管段；

所述埋地管道内腐蚀间接检测及评价步骤包括：

E)利用TEM检测方法、超声导波检测方法及超声波检测方法进行管体金属损失量检测；

F)根据TEM检测方法及超声导波检测方法的管体金属损失量等级评价管道不同位置腐蚀的程度，识别管道可能发生内腐蚀较严重的位置；

所述埋地管道内腐蚀直接检测及评价步骤包括：

G)根据步骤F评价的管道不同位置腐蚀的程度选择开挖数量及顺序；

H)开挖检测，包括：探坑的开挖、回填、外防腐层、腐蚀产物、管壁外腐蚀检测，管道内腐蚀尺寸及深度测量；

I)腐蚀管道剩余强度评价，获得剩余强度最小值；

J)分析造成管道内腐蚀的原因；

K)根据埋地管道内腐蚀直接检测及评价的结果修正间接检测评价的管体金属损失量等级；

所述埋地管道ICDA的有效性评价及再评价时间确定步骤包括：

L)再评价时间确定，包括：根据管道内腐蚀速率、维修程度获取再评价时间，或者根据ICDA管段的剩余寿命确定再评价时间；

M)埋地管道内腐蚀直接检测及评价步骤得到的内壁腐蚀程度与埋地管道内腐蚀间接检测及评价步骤确定的腐蚀程的趋同性确定ICDA是否有效；

N)根据步骤E、F、I、J、K、L、M更新内腐蚀直接评价ICDA的内容。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的管道数据包括：管道原始特性参数，管道运行参数，管道内防腐层参数，管道施工参数，管道内化学药剂参数，管道内水介质成分及瞬时腐蚀速率。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，针对所述瞬变电磁TEM检测方法提出的适用范围包括：单根或间距大于2倍埋深的平行管道管壁减薄率的检测。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，针对瞬变电磁TEM检测方法提出的仪器要求包括：接收机分辨率≤1μV，最小采样间隔为1μs，发射机电流测量精度为±1％。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，针对所述的TEM检测方法进行管体金属损失量检测的步骤包括：

布置检测点，并确定瞬变电磁TEM检测的最大埋深；

在所述检测点放置所述传感器；

连接发射机、接收机、发射-接收回线和电源，采用所述数据采集器采集数据；

利用超声测厚仪测取平均管壁厚度；

根据原始管壁厚度及平均管壁厚度计算平均管壁减薄率。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，针对所述的超声导波检测方法提出的适用范围包括：管道横截面积损失率的检测。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，针对所述超声导波检测方法提出的仪器要求包括：缺陷轴向定位精度为±100mm，缺陷环向定位精度为45°，管壁横截面损失量的检出灵敏度≥3％。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的超声导波检测方法进行管体金属损失量检测的步骤包括：

在探坑管段两端的传感器探头位置进行防腐层玻璃，并放置所述的传感器探头；

利用超声波测厚仪测量管道腐蚀数据及管道壁厚；

根据所述管道壁厚计算管壁横截面积损失率。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，针对所述的超声波检测方法提出的适用范围包括：管道剩余壁厚的检测。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，针对所述的超声波检测方法提出的仪器要求包括：管壁厚度检测精度≤0.1mm，探头直径≤5.0mm，量程≥20mm。

11.如权利要求7所述的方法，其特征在于，根据所述的超声波检测方法进行管体金属损失量检测的步骤包括：

在被测管段上均布测量截面，在所述测量截面选择至少6个测点；

采用所述超声波测厚仪对每一测量截面的测点进行超声波测厚；

以腐蚀严重的点为中心点，在所述中心点的上下左右分别作出至少5条间距≤10mm的网格线得到网格区域，采用所述超声波测厚仪测量所述网格线的交点的剩余壁厚；

用所述每一所述测量截面的测点的最大壁厚减去最小剩余壁厚得到网格区域的最大腐蚀区域深度；

腐蚀区域尺寸的确定：以原始壁厚乘以90％或者减去1mm作为腐蚀边缘厚度值的基准，采用插值法在网格线记录表上绘制腐蚀区域形状，在所述网格线记录表上测量腐蚀区域沿管道纵向的最大长度，在网格线记录表上测量腐蚀区域沿管道环向的最大长度。

12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据步骤A中获取的管道数据划分ICDA管段时，将管径、壁厚变化段，以往和现在的管输介质交接点，以往和现在的化学药剂注入段及以往和现在的清管器操作段单独作为一个ICDA管段。

13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤F)的管体金属损失量等级包括轻，中，严重三个等级。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，对于TEM检测，轻，中，严重三个等级的划分标准是：平均管壁减薄率＜5％为轻，平均管壁减薄率在5％与10％之间为中，平均管壁减薄率＞10％为严重。

15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，对于超声导波检测，轻，中，严重三个等级的划分标准是：管壁横截面积损失率＜5％为轻，管壁横截面积损失率在5％与10％之间为中，管壁横截面积损失率＞10％为严重。

16.如权利要求14或15所述的方法，其特征在于，每个ICDA管道至少选择1至2处等级为严重的点进行开挖检测。

17.如权利要求14或15所述的方法，其特征在于，当等级为严重的点多余2个时，至少选择3个等级为严重的点进行开挖检测。

18.如权利要求14或15所述的方法，其特征在于，对于等级为中及轻的点，至少选择一个点进行开挖检测。

19.如权利要求11所述的方法，其特征在于，进行步骤H的管道内腐蚀尺寸及深度测量时，对开挖处等级为严重的点，根据超声波检测方法进行管道内壁腐蚀深度检测并确定最大腐蚀深度、最大纵向长度及最大环向长度。

20.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤L中管道内腐蚀速率的确定方法包括：

通过一定时间实际测量被测管段的管道内壁最大腐蚀坑深，计算实际腐蚀速率；或

根据管道日常运行参数获取腐蚀穿孔情况或进行管道内介质腐蚀性挂片试验，计算腐蚀速率；或

根据管道内腐蚀状况现场监测方法测定管道内腐蚀速率。

21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述管道内腐蚀状况现场监测方法包括：

将试验管子短节安装在管道上，并跨接旁通管；

测试安装点及靠近所述安装点的管道内介质化学成分；

取下试验管子短节，截取一段试验管子短节并剖开截取的试验管子短节；

检测剖开的试验管子短节，并记录检测日期，检测点位置，内防腐层外观、厚度、针孔的数量、针孔的位置、粘结力、金属内腐蚀部位、类型、面积，腐蚀产物的分布、厚度、颜色、结构、紧实度、成分、金属壁厚、最大点蚀深度及最大点蚀速率。

22.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤I的腐蚀管道剩余强度评价采用的方法包括：钢质管道管体腐蚀损伤评价方法。

23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，所述钢质管道管体腐蚀损伤评价方法包括：

获取包括：管径、壁厚、材质、管输介质、工作压力、温度、最近一次试压数据、腐蚀环境、防腐保护数据、管道使用年限，泄漏历史及维护维修工程数据的腐蚀评价信息；

采用超声波检测方法测量管道内腐蚀区域；

管道外腐蚀区域测量，包括：去除管道表面检测区域的所有保温材料、防腐材料及腐蚀产物，腐蚀坑深度测量，轴向长度测量及环向长度测量；

管体腐蚀损伤尺寸评价，包括蚀坑相对深度评定，腐蚀轴向长度评定，环向腐蚀影响评定；

腐蚀管道安全工作压力评定；

管体腐蚀损伤评定类别划分。

24.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤L中ICDA管段的剩余寿命的计算满足条件1及条件2其中之一的较小值：

条件1)管段达到剩余寿命时，其剩余强度等于实际最大运行的工作压力，采用迭代方法进行计算；

条件2)管段达到剩余寿命时，d/t＝80％；

管段达到寿命时腐蚀区域最大蚀坑深度、轴向投影长度和环向投影长度由下式计算：

D＝D0+GR×T

L＝L0+2×GR×T

C＝C0+2×GR×T

其中，d-实测的腐蚀区域最大蚀坑深度，单位mm；t-原始壁厚，单位mm，T-剩余寿命；D0-腐蚀区域最大蚀坑深度，单位mm，L0-腐蚀区域轴向投影长度，单位mm，C0-腐蚀区域环向投影长度，单位mm，D-管段达到剩余寿命时腐蚀区域最大蚀坑深度，单位mm，L-管段达到剩余寿命时腐蚀区域轴向投影长度，单位mm，C-管段达到剩余寿命时腐蚀区域环向投影长度，单位mm，GR-蚀坑最大腐蚀速率，单位mm/a。

25.如权利要求24所述的方法，其特征在于，所述再评价时间为剩余寿命的一半。

26.如权利要求23所述的方法，其特征在于，所述的轴向长度测量包括：测量每个蚀坑的轴向最大投影长度及属同一蚀坑的总长度。

27.如权利要求26所述的方法，其特征在于，所述属同一蚀坑的判定标准是：当相邻蚀坑之间未腐蚀区域小于25mm时，视为属同一腐蚀坑。

28.如权利要求23所述的方法，其特征在于，所述环向长度测量包括：测量每个蚀坑在圆周方向的最大投影长度及属同一蚀坑的总投影长度。

29.如权利要求28所述的方法，其特征在于，所述属同一蚀坑的判定标准是：当相邻蚀坑之间未腐蚀区的最小尺寸小于管道公称壁厚的6倍时，视为属同一腐蚀坑。

30.如权利要求23所述的方法，其特征在于，所述蚀坑相对深度评定的公式为：

$A=\frac{d}{t}$

其中，d为实测的腐蚀区域最大蚀坑深度，单位mm，t为管道公称壁厚，单位mm。

31.如权利要求30所述的方法，其特征在于，所述腐蚀轴向长度评定的公式为：

$L=1.12B\sqrt{D\&CenterDot;t}$

其中，D为管道公称外径，单位mm，B为系数，t为管道公称壁厚，单位mm；

当10％＜A＜17.5％时，B＝4.0；

当A＞17.5％时， $B=\sqrt{{\left(\frac{A}{1.1A-0.15}\right)}^2-1}.$

32.如权利要求31所述的方法，其特征在于，所述管体腐蚀损伤评定类别划分为5类，第一类满足的条件是A≤10％；第二类满足的条件是当10％＜A＜80％时，L＞Lm；第三类满足的条件是当10％＜A＜80％时，L≤Lm，且P_f/F＞MOP(最大允许操作压力)；第四类满足的条件是当10％＜A＜80％时，L≤Lm，且P_f/F≤MOP；第五类满足的条件是A≥80％。

33.如权利要求32所述的方法，其特征在于，当所述管体腐蚀损伤评定类别为第一类时，留用所述管体。

34.如权利要求32所述的方法，其特征在于，当所述管体腐蚀损伤评定类别为第二类时，对所述管体进行计划维修。

35.如权利要求32所述的方法，其特征在于，当所述管体腐蚀损伤评定类别为第三类时，监控所述管体，并进行计划维修。

36.如权利要求32所述的方法，其特征在于，当所述管体腐蚀损伤评定类别为第四类时，对所述管体进行降压运行或修复。

37.如权利要求32所述的方法，其特征在于，当所述管体腐蚀损伤评定类别为第五类时，立即修复或更换所述管体。

38.如权利要求32所述的方法，其特征在于，当L大于腐蚀区域最大轴向投影长度L_m时，属第二类腐蚀。

39.如权利要求32所述的方法，其特征在于，腐蚀管道安全工作压力评定包括腐蚀管道失效压力计算，腐蚀管道安全工作压力计算及当L小于L_m时，管体腐蚀损伤类别的评定。

40.如权利要求39所述的方法，其特征在于，当L小于L_m时，分别采用半经验断裂力学和断裂力学公式计算腐蚀管道的失效压力，取两种方法中的最小值作为最终失效压力；

单个缺陷的腐蚀管道失效压力的半经验断裂力学计算公式为：

$P_s=2.2{\mathrm{\&sigma;}}_s\frac{t}{D}\left[\frac{1-0.85(d/t)}{1-0.85(d/t)/M}\right]$

当 $L_m\&le;\sqrt{50\mathrm{Dt}}$ 时：

$M={[1+0.6275{\left(\frac{L_m}{\sqrt{\mathrm{Dt}}}\right)}^2-0.003375{\left(\frac{L_m}{\sqrt{\mathrm{Dt}}}\right)}^4]}^{1/2}$

当 $L_m>\sqrt{50\mathrm{Dt}}$ 时：

$M=0.032{\left(\frac{L_m}{\sqrt{\mathrm{Dt}}}\right)}^2+3.3$

其中，P_s为腐蚀管道失效压力，单位MPa，M为管道鼓胀系数，σ_s为最小规定屈服强度，单位MPa，D为管道公称外径，单位mm，t为管道公称壁厚，单位mm，L_m为腐蚀区域最大轴向投影长度，L_m大于D时，L_m取D，单位mm；

采用断裂力学方法计算单个缺陷的管道失效压力P_1c和P_2c：

$p_{1c}=\frac{4t{\mathrm{\&sigma;}}_s}{\mathrm{\&pi;}{\mathrm{DM}}_f}{\cos }^{-1}\left[\exp (-\frac{\mathrm{\&pi;}{\mathrm{E\&delta;}}_c}{8{\mathrm{\&sigma;}}_{s}a})\right]$

$p_{2c}=\frac{8t{\mathrm{\&sigma;}}_s}{\mathrm{\&pi;}{\mathrm{DM}}_f}{\cos }^{-1}\left[\exp (-\frac{\mathrm{\&pi;}{\mathrm{E\&delta;}}_c}{8{\mathrm{\&sigma;}}_{s}a})\right]$

式中：P_1c-按腐蚀坑的轴向长度计算的管道失效压力，单位MPa；P_2c-按腐蚀坑的环向投影长度C计算的管道失效压力单位MPa；σ_s——最小规定屈服强度，单位MPa，E——材料的弹性模量，单位MPa，δ_c——材料的COD值，单位mm，Mf——基于断裂力学计算的管道鼓胀系数，a——腐蚀区域的当量半裂纹长度，单位mm；只有满足下列条件之一时才计算P2c：i)20％＜A≤50％，且C＞πD/3；或ii)50％＜A≤60％，且C＞πD/6；或iii)60％＜A＜80％，且C＞πD/12；

计算P_1c及P_2c时，按下面公式F4.1-6计算当量裂纹长度：

a＝S/2t

其中，S为腐蚀坑截面积，由多项面积叠加法计算；

1)计算失效压力P_1c时，多项面积叠加法为：

若 $L_m\&le;1.2\sqrt{D\&CenterDot;t},$ 则

$S=\frac{2}{3}{\mathrm{dL}}_m$

若 $1.2\sqrt{D\&CenterDot;t}<L_m\&le;\sqrt{50D\&CenterDot;t},$ 则

$S=0.8d\sqrt{D\&CenterDot;t}+0.25d(L_m-1.2\sqrt{D\&CenterDot;t})$

若 $L_m>\sqrt{50D\&CenterDot;t},$ 则

$S=0.8d\sqrt{D\&CenterDot;t}+0.25d(\sqrt{50D\&CenterDot;t}-1.2\sqrt{D\&CenterDot;t})+0.125d(L_m-\sqrt{50D\&CenterDot;t})---(F.4.1-9)$

2)计算失效压力P_2c时，L_m用腐蚀区域环向投影弧线长C取代；

计算失效压力P_1c时，基于断裂力学计算的管道鼓胀系数的计算公式为：

$M_f=\sqrt{1+3.22\left(\frac{a^2}{D\&CenterDot;t}\right)}$

当Lm≤D时，

$M_f=\sqrt{1+2.51\left(\frac{a^2}{D\&CenterDot;t}\right)-0.054{\left(\frac{a^2}{D\&CenterDot;t}\right)}^2}$

计算失效压力P_2c时，基于断裂力学计算的管道鼓胀系数的计算公式为：

$M_f=\sqrt{1+0.64\left(\frac{a^2}{D\&CenterDot;t}\right)}.$

41.如权利要求39所述的方法，其特征在于，腐蚀管道所能承受的最小失效压力P_d计算公式为：

P_d＝2.2σ_s(t-d)/D

上述计算的P_s、P_1c、P_2c的值失效压力不应低于P_d；

当P_s＜P_d时，P_s＝P_d；

当P_1c＜P_d时，P_1c＝P_d；

当P_2c＜P_d时，P_2c＝P_d；

腐蚀管道的安全工作压力P_sw由式下式确定：

P_f＝min(P_s，P_1c，P_2c)；

P_sw＝P_f/F；

其中，P_sw-腐蚀管道的安全工作压力单位，MPa，F-管道安全系数，应大于1.25，一般取1.39，P_f-按半经验断裂力学和断裂力学计算失效压力的最小值。

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