目前埋地钢质管道腐蚀防护综合评价系统研究

埋地钢质管道腐蚀防护综合评价系统研究

摘 要 ：埋地钢质管道腐蚀防护工作是确保其安全高效运行的重要措施，通过对防腐检测数据的软件化处理可以有效地提高关职能部门、检修和管理人员的工作效率，为管道检修和正常运行评估提供可靠的技术保障。埋地钢质管道腐蚀防护综合评价系统软件，具有对目前常用埋地管道检验检测设备所测数据进行处理分析功能，并结合现行国家和行业相关法规和标准规定，对检验检测结果进行评价。课题所完成的阶段性成果之一 ——埋地钢质管道腐蚀防护综合评价系统软件，已在现场进行了初步试用，获得了比较满意的结果。

主题词：埋地钢质管道 防护检测 评价系统

1、应用背景

管道输送作为现代五大主要运输方式之一，在国民经济中占有重要战略地位。埋地管道具有不占用地面空间、隐蔽性好和不易受到破坏等优点，在油气等输送中得以广泛应用。但正因如此给埋地管线的检修和维护带来很大困难，为了保障其安全高效运行，避免恶性事故发生，如美国、加拿大、英国和法国等西方发达国家均采取对埋地管道进行有效的管理和定期检测维护制度。

电化学腐蚀是埋地钢质管道的主要安全隐患之一，目前国内外广泛采用外覆盖层加阴极保护的联合防护措施，所以定期检测维护的目标主要是外覆盖层状况和阴极保护效果。外覆盖层保护状况主要依照所测量绝缘电阻值和是否有漏点来评定，而阴极保护效果则主要通过检测阴极保护电位是否处于特定值来衡量。为了掌握整个庞大管的防护状况，需要将全部测点数据进行的综合处理，工作量大且极易产生错误与遗漏，同时历次维护检测原始资料数据量大而种类庞杂，给维护管理带来了很大困难。虽然国际有一些流行的相关商用软件，但都价格不菲且功能比较单一，尚无法满足国内对管防护管理评价的需要。

本课题开发的《埋地钢质管道腐蚀防护综合评价系统》软件是国家“十五”科技攻关的阶段性成果之一，其具有多种数据输入方式，实现各种检测数据记录存贮，在现行国家和行业相关法规标准基础上，继承和融合了多项国家“十五”科技攻关技术成果，建立起的管信息管理及计算分析评价系统，并可以根据需要自动生成各类报表和评价结论。该系统不仅为管检测数据处理提供了更加高效可靠的应用平台，同时也是有关管理人员与政府相关职能部门获取地下管相关信息的便捷工具。

2 系统设计

本系统软件采用模块化设计，由前端的人机交互界面、中间层执行代码和后台数据库存储三部分组成。人机交互界面用于接收用户输入的数据、指令及显示相应的执行结果；后台数据库用于贮存各种数据；执行代码根据用户指令调用相应程序，实现对数据库的各种操作，并将操作结果输送到界面显示。在功能上，系统以数据库为基础，实现管相关原始信息及检测数据的管理；通过各种检测方法所得数据对防腐层状况及阴极保护效果进行评价，这些检测方法包括多频管中电流法（PCM），变频选频法，电流电压差法[1]，PCM带A形支架、Pearson（人体电容法）法，直流电压梯度法（DCVG）法，参比电极法测试管地电位以及近间距管地电位测量法(CIPS)；生成及打印所需报表。系统基本结构及数据流向如图1所示：

2.1 系统数据库

本系统数据库使用的是当前应用广泛、技术比较成熟的关系型数据库。库中所有的数据分类存放在二维表中，相关表之间可通过关系（relationship）建立起联接[2]。本系统数据库中的表格主要包括：

（1）管道原始参数表 用于存贮管道编号、使用登记证号、级别、名称、材质、规格、设计压力、设计温度、设计单位、制造单位、安装单位、检验单位、使用单位、投用日期、检验周期、总费用等管道原始参数。

（2）外覆盖层原始参数表 保存有关管道外覆盖层的原始信息，如外覆盖层类型级别、厚度、补口类型等有关性能技术指标。

（3）阴极保护原始参数表 存放阴极保护原始信息，如阴保类型是牺牲阳极还是外加电流，外加电流的输出电压、输出电流或牺牲阳极的阳极类型、保护电位、辅助阳极点等。

（4）管线详细信息表 该类表以单表形式沿管线尽可能地详细记录了该条管道上的有用信息，如在测试桩的布置、阀井位置、分支点位置、穿跨越点、站场布置以及管线经过地区的环境条件等。

（5）维修改造历史表 记录管道本体、外覆盖层及阴极保护系统的维修改造信息，主要包括维修改造的类型、管道名称、时间、位置、相关单位、维修改造费用等；

（6）检测数据记录总表 存贮所有检测记录信息，包括所检管道、检测时间、检测方法，检查仪器、检测起止位置、检验单位、数据检验员等。

（7）检测数据记录表 针对不同检测方法仪器，主要有PCM测得的电流信号值表、DCVG电位梯度信息、CIPS沿管线测得的管地电位值表、皮尔逊法测得的破损点信息表等等。随着检测次数的增多，这类表将是数据库中数量最多的表。

（8）管道运行参数表 存贮各管道的运行参数，包括输送介质、工作温度、工作压力、最高温度、最高压力及介质流量等参数。

（9）其它相关数据表 该表记录了现行国家和行业法规标准内容，有关最新应用检测与评价技术，如覆盖层分级标准等相关数据表，专家建议表，计算与分析评价所需的参数表等。

2.2 数据输入/输出模块

本模块是相对于本系统数据库的数据输入与输出，用于数据库内容的更新、显示与备份。其具体又可分为以下子模块：

（1）数据直接输入/输出模块 此模块使具有相应权限的用户能在用户界面直接新建一些表格进行数据输入或打开数据数据库中的表格进行浏览、。

（2）纯文本数据文件导入/导出模块 实现将特定格式纯文本数据文件导入到数据库的相应表格，或将数据库中的数据表以特定格式纯文本文件输出。

（3）Excel数据表的导入/导出模块 实现将特定格式的外部Excel数据表导入数据库的表格中，或将数据库中的数据表以Excel数据表格形式输出。

（4）Access数据表的导入/导出模块 实现系统数据库与其它Access数据库进行数据表的传输和交换。

执行以上各导入/导出模块时，按照界面提示确定要导入或导出的表的名称，以及外部数据文件的名称路径，就可以实现各如有问题请及时和我公司联系种数据交换。

2.3 数据查询模块

实现对本系统数据库据的查询，具有权限的用户也可对查询结果进行修改。根据各数据表不同的关联关系以及为了更好的显示查询结果，查询模块又细分为：发展较为缓慢

（1）原始参数查询模块 操作对象是原始参数表中关于管道、外覆盖层及阴极保护的功能不同静态原始参数。在查询时，用户依照提示输入相应的查询条件，执行查询即可得到满足条件的结果。

（2）管线详细信息查询模块 查询某条管道沿线的详细信息。查询条件必须是唯一的管道名称或管道编号，本查询也可以在其它包括有管道名称或编号的查询结果的基础上进行。

（3）管道运行参数查询模块 查询管道运行参数，执行本查询可以以表中除备注以外的所有字段为查询条件。

（4）维修改造历史查询模块 能以管道名称，时间段，施工单位名称，维修改造类型等数据项为查询条件查得管道本体，外覆盖层及阴极保护系统的维修改造历史信息。

（5）检测数据表查询模块 操作对象是检测数据记录总表，用户可以查询管道的各种检测数据表名称和相关信息，并可从查询结果中直接打开选定的检测数据表。

2.4分析评价模块

作为本系统软件重要的执行部分，本模块集成了系统数据库中各种检测数据的相应分析计算和评价方法以及所需图形的绘制功能。根据检测数据及其处理方式的不同,本模块又分为以下子模块：

（1）PCM检测电流值分析评价模块 根据PCM检测的电流值，用户可计算出电流的分贝值Idb，电流衰减率Y值和管道外覆盖层的绝缘电阻率值Rg，以图形曲线显示，并由绝缘电阻值Rg对管道外覆盖层安全质量状况进行分级评价。在图形显示时，用户可选择同时显示的频率信号数目，选定信号电流的Idb和Y值的显示，进行分段显示及图形的局部放大等。

（2）破损点定位数据分析评价模块 对A支架，人体电容法和DCVG所测得的覆盖层破损点数据进行处理。依据检测数据，本模块可在管线图上标记出各方法检测出的破损点位置分布、缺陷相对大小，并以百米破损点数进行外防腐层安全质量分级评价。

（3）变频选频法检测数据分析评价模块 本系统提供数据，通过变频选频法检测仪器配备的Rg值计算软件，计算出各管段外覆盖层Rg值后，进行外防腐层安全质量分级评定。

（4）电流电位差法检测数据分析评价模块 处理管内电流法和电位差法所测的数据，得到各所测管段的防腐层绝缘电阻率Rg，并以此进行分级评定，可再将结果以图形显示。

（5）CIPS检测数据分析评价模块 CIPS检测的数据为管地阴极保护沿管线的通/断电位，本模块将这些数据以两条曲线在图形上显示出来，根据设定的有效保护电位分界值，可确定出各段的保护效果。

2.5 报表生成模块

本模块的作用是依据所提供的数据生成相应的报表。在本模块执行时，要求用户选取要生成的报表类型，系统自动列出能生成该种报表的数据表，用户可从中选择或自己新建该种表来重新输入数据，对表中数据预览满意后便可点击生成按钮生成报表。

由于本系统软件是单机版，且所存储的数据量不是很大，所以后台数据库使用的是微软的Access数据库。执行界面开发使用的是可视化开发工具VB6.0，它与Access共享使用Jet数据库引擎，因此两者可实现无缝结合[3]。对数据库的各种操作时，使用的都是ADO技术。

4 结束语

本系统软件集埋地管相关数据的存取查询、管道防腐检测数据分析评价、生成报表与打印等功能于一身。其数据存取查询功能使管理者、检测技术员、相关政府部门安全监察员能方便的对管道数据进行管理，而且系统具备比其它专业商用软件更强和全面的管道防腐检测数据分析评价功能，是检测技术人员数据处理的有力工具。在2003年4月对上海市北蕴川路油制气管道的防腐检测中的实际使用效果表明，本系统软件确实具有相当的工程实用价值。

参 考 文 献

1、 何仁洋：城市埋地燃气管道地面检测技术研究，第二届全国管道技术学术交流会议（压力容器2002增刊），浙江省宁波市，2002.带动10万人就业11,134~135

2、 萨师煊 王珊：数据库系统概论，高等教育出版社，2001

3、 赵军锁 龚波等（译）：Visual Basic 6 数据库访问技术 ，机械工业出版社，2000 摘 要 ：埋地钢质管道腐蚀防护工作是确保其安全高效运行的重要措施，通过对防腐检测数据的软件化处理可以有效地提高关职能部门、检修和管理人员的工作效率，为管道检修和正常运行评估提供可靠的技术保障。埋地钢质管道腐蚀防护综合评价系统软件，具有对目前常用埋地管道检验检测设备所测数据进行处理分析功能，并结合现行国家和行业相关法规和标准规定，对检验检测结果进行评价。课题所完成的阶段性成果之一 ——埋地钢质管道腐蚀防护综合评价系统软件，已在现场进行了初步试用，获得了比较满意的结果。

主题词：埋地钢质管道 防护检测 评价系统

1、应用背景

管道输送作为现代五大主要运输方式之一，在国民经济中占有重要战略地位。埋地管道具有不占用地面空间、隐蔽性好和不易受到破坏等优点，在油气等输送中得以广泛应用。但正因如此给埋地管线的检修和维护带来很大困难，为了保障其安全高效运行，避免恶性事故发生，如美国、加拿大、英国和法国等西方发达国家均采取对埋地管道进行有效的管理和定期检测维护制度。

电化学腐蚀是埋地钢质管道的主要安全隐患之一，目前国内外广泛采用外覆盖层加阴极保护的联合防护措施，所以定期检测维护的目标主要是外覆盖层状况和阴极保护效果。外覆盖层保护状况主要依照所测量绝缘电阻值和是否有漏点来评定，而阴极保护效果则主要通过检测阴极保护电位是否处于特定值来衡量。为了掌握整个庞大管的防护状况，需要将全部测点数据进行的综合处理，工作量大且极易产生错误与遗漏，同时历次维护检测原始资料数据量大而种类庞杂，给维护管理带来了很大困难。虽然国际有一些流行的相关商用软件，但都价格不菲且功能比较单一，尚无法满足国内对管防护管理评价的需要。

本课题开发的《埋地钢质管道腐蚀防护综合评价系统》软件是国家“十五”科技攻关的阶段性成果之一，其具有多种数据输入方式，实现各种检测数据记录存贮，在现行国家和行业相关法规标准基础上，继承和融合了多项国家“十五”科技攻关技术成果，建立起的管信息管理及计算分析评价系统，并可以根据需要自动生成各类报表和评价结论。该系统不仅为管检测数据处理提供了更加高效可靠的应用平台，同时也是有关管理人员与政府相关职能部门获取地下管相关信息的便捷工具。

2 系统设计

本系统软件采用模块化设计，由前端的人机交互界面、中间层执行代码和后台数据库存储三部分组成。人机交互界面用于接收用户输入的数据、指令及显示相应的执行结果；后台数据库用于贮存各种数据；执行代码根据用户指令调用相应程序，实现对数据库的各种操作，并将操作结果输送到界面显示。在功能上，系统以数据库为基础，实现管相关原始信息及检测数据的管理；通过各种检测方法所得数据对防腐层状况及阴极保护效果进行评价，这些检测方法包括多频管中电流法（PCM），变频选频法，电流电压差法[1]，PCM带A形支架、Pearson（人体电容法）法，直流电压梯度法（DCVG）法，参比电极法测试管地电位以及近间距管地电位测量法(CIPS)；生成及打印所需报表。系统基本结构及数据流向如图1所示：

2.1 系统数据库

本系统数据库使用的是当前应用广泛、技术比较成熟的关系型数据库。库中所有的数据分类存放在二维表中，相关表之间可通过关系（relationship）建立起联接[2]。本系统数据库中的表格主要包括：

（1）管道原始参数表 用于存贮管道编号、使用登记证号、级别、名称、材质、规格、设计压力、设计温度、设计单位、制造单位、安装单位、检验单位、使用单位、投用日期、检验周期、总费用等管道原始参数。

（2）外覆盖层原始参数表 保存有关管道外覆盖层的原始信息，如外覆盖层类型级别、厚度、补口类型等有关性能技术指标。

（3）阴极保护原始参数表 存放阴极保护原始信息，如阴保类型是牺牲阳极还是外加电流，外加电流的输出电压、输出电流或牺牲阳极的阳极类型、保护电位、辅助阳极点等。

（4）管线详细信息表 该类表以单表形式沿管线尽可能地详细记录了该条管道上的有用信息，如在测试桩的布置、阀井位置、分支点位置、穿跨越点、站场布置以及管线经过地区的环境条件等。

（5）维修改造历史表 记录管道本体、外覆盖层及阴极保护系统的维修改造信息，主要包括维修改造的类型、管道名称、时间、位置、相关单位、维修改造费用等；

（6）检测数据记录总表 存贮所有检测记录信息，包括所检管道、检测时间、检测方法，检查仪器、检测起止位置、检验单位、数据检验员等。

（7）检测数据记录表 针对不同检测方法仪器，主要有PCM测得的电流信号值表、DCVG电位梯度信息、CIPS沿管线测得的管地电位值表、皮尔逊法测得的破损点信息表等等。随着检测次数的增多，这类表将是数据库中数量最多的表。

（8）管道运行参数表 存贮各管道的运行参数，包括输送介质、工作温度、工作压力、最高温度、最高压力及介质流量等参数。

（9）其它相关数据表 该表记录了现行国家和行业法规标准内容，有关最新应用检测与评价技术，如覆盖层分级标准等相关数据表，专家建议表，计算与分析评价所需的参数表等。

2.2 数据输入/输出模块

本模块是相对于本系统数据库的数据输入与输出，用于数据库内容的更新、显示与备份。其具体又可分为以下子模块：

（1）数据直接输入/输出模块 此模块使具有相应权限的用户能在用户界面直接新建一些表格进行数据输入或打开数据数据库中的表格进行浏览、。

（2）纯文本数据文件导入/导出模块 实现将特定格式纯文本数据文件导入到数据库的相应表格，或将数据库中的数据表以特定格式纯文本文件输出。

（3）Excel数据表的导入/导出模块 实现将特定格式的外部Excel数据表导入数据库的表格中，或将数据库中的数据表以Excel数据表格形式输出。

（4）Access数据表的导入/导出模块 实现系统数据库与其它Access数据库进行数据表的传输和交换。

执行以上各导入/导出模块时，按照界面提示确定要导入或导出的表的名称，以及外部数据文件的名称路径，就可以实现各种数据交换。

2.3 数据查询模块

实现对本系统数据库据的查询，具有权限的用户也可对查询结果进行修改。根据各数据表不同的关联关系以及为了更好的显示查询结果，查询模块又细分为：

（1）原始参数查询模块 操作对象是原始参数表中关于管道、外覆盖层及阴极保护的静态原始参数。在查询时，用户依照提示输入相应的查询条件，执行查询即可得到满足条件的结果。

（2）管线详细信息查询模块 查询某条管道沿线的详细信息。查询条件必须是唯一的管道名称或管道编号，本查询也可以在其它包括有管道名称或编号的查询结果的基础上进行。

（3）管道运行参数查询模块 查询管道运行参数，执行本查询可以以表中除备注以外的所有字段为查询条件。

（4）维修改造历史查询模块 能以管道名称，时间段，施工单位名称，维修改造类型等数据项为查询条件查得管道本体，外覆盖层及阴极保护系统的维修改造历史信息。

（5）检测数据表查询模块 操作对象是检测数据记录总表，用户可以查询管道的各种检测数据表名称和相关信息，并可从查询结果中直接打开选定的检测数据表。

2.4分析评价模块

作为本系统软件重要的执行部分，本模块集成了系统数据库中各种检测数据的相应分析计算和评价方法以及所需图形的绘制功能。根据检测数据及其处理方式的不同,本模块又分为以下子模块：

（1）PCM检测电流值分析评价模块 根据PCM检测的电流值，用户可计算出电流的分贝值Idb，电流衰减率Y值和管道外覆盖层的绝缘电阻率值Rg，以图形曲线显示，并由绝缘电阻值Rg对管道外覆盖层安全质量状况进行分级评价。在图形显示时，用户可选择同时显示的频率信号数目，选定信号电流的Idb和Y值的显示，进行分段显示及图形的局部放大等。

（2）破损点定位数据分析评价模块 对A支架，人体电容法和DCVG所测得的覆盖层破损点数据进行处理。依据检测数据，本模块可在管线图上标记出各方法检测出的破损点位置分布、缺陷相对大小，并以百米破损点数进行外防腐层安全质量分级评价。

（3）变频选频法检测数据分析评价模块 本系统提供数据，通过变频选频法检测仪器配备的Rg值计算软件，计算出各管段外覆盖层Rg值后，进行外防腐层安全质量分级评定。

（4）电流电位差法检测数据分析评价模块 处理管内电流法和电位差法所测的数据，得到各所测管段的防腐层绝缘电阻率Rg，并以此进行分级评定，可再将结果以图形显示。

（5）CIPS检测数据分析评价模块 CIPS检测的数据为管地阴极保护沿管线的通/断电位，本模块将这些数据以两条曲线在图形上显示出来，根据设定的有效保护电位分界值，可确定出各段的保护效果。

2.5 报表生成模块

本模块的作用是依据所提供的数据生成相应的报表。在本模块执行时，要求用户选取要生成的报表类型，系统自动列出能生成该种报表的数据表，用户可从中选择或自己新建该种表来重新输入数据，对表中数据预览满意后便可点击生成按钮生成报表。

由于本系统软件是单机版，且所存储的数据量不是很大，所以后台数据库使用的是微软的Access数据库。执行界面开发使用环境空气中无腐蚀性气体的是可视化开发工具VB6.0，它与Access共享使用Jet数据库引擎，因此两者可实现无缝结合[3]。对数据库的各种操作时，使用的都是ADO技术。

4 结束语

本系统软件集埋地管相关数据的存取查询、管道防腐检测数据分析评价、生成报表与打印等功能于一身。其数据存取查询功能使管理者、检测技术员、相关政府部门安全监察员能方便的对管道数据进行管理，而且系统具备比其它专业商用软件更强和全面的管道防腐检测数据分析评价功能，是检测技术人员数据处理的有力工具。在2003年4月对上海市北蕴川路油制气管道的防腐检测中的实际使用效果表明，本系统软件确实具有相当的工程实用价值。

参 考 文 献

1、 何仁洋：城市埋地燃气管道地面检测技术研究，第二届全国管道技术学术交流会议（压力容器2002增刊），浙江省宁波市，2002.11,134~135

2、 萨师煊 王珊：数据库系统概论，高等教育出版社，2001

3、 赵军锁 龚波等（译）：Visual Basic 6 数据库访问技该工艺需要低粘度的原材料术 ，机械工业出版社，2000