【正文】 流可以實現(xiàn)對管道陰極保護(hù)，這時雜散電流就成了陰極保護(hù)的電流源。但排流保護(hù)是受到雜散電流所限制的。通常的排流方式有直接排流、極性排流、強制排流、接地排流四種形式，其比較如表33。表33 各種排流法比較項 類型目直接排流法極性排流法強制排流法接地排流法電源不要不要要不要電源電壓————由鐵軌電壓決定——接地地床不要不要鐵軌代替要（犧牲陽極）電流調(diào)整不可能不可能可能不可能對其它設(shè)施干擾有有較大有對地鐵影響有有大無費用小小大中應(yīng)用條件與范圍1．管道電位永遠(yuǎn)比軌地電位高2．直流變電1．A型電蝕2．管地電位正負(fù)交變1．B型電蝕2．管軌電壓較小不可能向鐵軌排流的各種場合續(xù)表33項 類型目直接排流法極性排流法強制排流法接地排流法——所附接地極附近——————優(yōu)點1．簡單經(jīng)濟(jì)2．維護(hù)容易3．排流效果好1．應(yīng)用廣，主要方法2．安裝簡便1．適應(yīng)特殊場合2．有陰極保護(hù)功能1．適用范圍廣，運用靈活2．對電鐵無干擾3．有犧牲陽極功能缺點1．適應(yīng)范圍有限2．對地鐵有干擾1．管道距電鐵遠(yuǎn)時，不宜采用2．對地鐵有干擾3．維護(hù)量稍大1．對電鐵和其他設(shè)備干擾大，采用時需要認(rèn)可2．維護(hù)量大，需運行費（耗電）排流效果差排流保護(hù)類型的選擇，主要依據(jù)排流保護(hù)調(diào)查測定的結(jié)果、管地電位、管軌電位的大小和分布、管道與鐵路的相關(guān)狀態(tài)，結(jié)合四種排流法的性能、適用范圍和優(yōu)缺點，綜合確定。一條管道或一個管道系統(tǒng)可能選擇一種或多種排流法混合使用。，有四個干擾的情況，即陽極、陰極、結(jié)合和誘發(fā)。得到以下結(jié)論：受保護(hù)的和未受保護(hù)的建購物的電流密度峰值與陽極的外加電流密度呈正比。未受保護(hù)的管道或套管上反向的雜散電流的流出點不會因為陽極外加電流密度的改變而改變。土壤導(dǎo)電性和鋼管的極性限制了電流的擴大，此電流是由外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)和沿未受保護(hù)建購物的雜散電流，而且前者是僅次于極化的第二大因素。有陰極保護(hù)建購物附近的套管可從頂部或底部開始腐蝕。陽極離被保護(hù)建購物越近，保護(hù)的和雜散的電流密度越高。對于一個地床給定的總電流密度，多陽極的利用使得電位和電流密度趨向于均勻分布的，此處雜散電流腐蝕可減少。在聯(lián)合干預(yù)的情況下，因為存在著一個電流集中離開的局部點，未受保護(hù)的管道可遭受嚴(yán)重的腐蝕。在誘發(fā)干擾的情況下，不受保護(hù)的管道遭受腐蝕。DaeKyeongKim等人研究了海洋環(huán)境中陰極保護(hù)下低碳鋼的交流電流腐蝕。在保護(hù)電位下低碳鋼不發(fā)生腐蝕，雜散電流的存在加速了低碳鋼的腐蝕。保護(hù)電位標(biāo)準(zhǔn)增加到1100mV（甘汞標(biāo)準(zhǔn)電極）時，因為有雜散電流的存在使得腐蝕速率從20A/㎡增加到了100 A/㎡。傳感器可以檢測到腐蝕速率隨著雜散電流密度的增加而增加，而其他檢測儀看不到。還可以預(yù)測雜散電流干擾和土壤的電化學(xué)腐蝕。而且因為其敏感性較高，所以比其他檢測儀器更適合于低腐蝕環(huán)境。但是隨著硫酸鹽還原菌和雜散電流密度的增加，傳感器壽命減少。但是，這些實驗結(jié)果沒有對溫度進(jìn)行校正，因為對于鐵溫度變化1℃其電阻將改變0．5%。 合理選材影響金屬腐蝕的因素包括金屬的本性和外界介質(zhì)兩個方面。就金屬本身來說，金屬越活潑就越容易失去電子而被腐蝕。(X100和X120)在高壓氣管線上的采用。經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢很明顯：因為強度增加，壁厚和材料費減少。但是問題是：(1)大多數(shù)現(xiàn)行的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)表明允許應(yīng)力僅僅或部分的依靠屈服強度。這在一定程度上忽略了應(yīng)變硬化的影響。眾所周知高強度鋼是通過一個大的多的屈服點去表示極限抗拉強度系數(shù)Y/T（規(guī)定的最小屈服強度/極限抗拉強度）,這意味著在包含超高壓力的情況下只能允許出現(xiàn)更少的應(yīng)變硬化。(2)高強度管線將要用于更高的操作壓力下，而更高的壓力意味著材料更容易因二氧化碳發(fā)生內(nèi)蝕。(3)沿著管壁的腐蝕槽的寬度的增加使破裂阻力相應(yīng)減少。Ludwik Law的多軸標(biāo)準(zhǔn)及Stewart和Klever的有限應(yīng)變塑性分析變化的Y/T得出，有高Y/T比率的材料的腐蝕風(fēng)險的增加更大。在設(shè)計選材上，應(yīng)根據(jù)管道的輸送環(huán)境考慮管道的抗氫滲性能、抗堿脆性能。%～%的范圍或含適量的鋁、鈦、鉻、稀土金屬元素等的碳鋼，可減弱或消除鋼對堿脆的敏感性。趙越超、李春德研究的結(jié)果表明燃?xì)夤艿拦こ讨兴x管材，既要滿足燃?xì)膺@種具有危險性的化學(xué)氣體的性能要求，施工要求，又要在管材價格、使用壽命、投資效益上綜合考慮。我國大力發(fā)展石化工業(yè)，聚乙烯資源不斷豐富，聚乙燃管的價格更具競爭性，從節(jié)能節(jié)鋼節(jié)約投資的角度考慮，在小管徑管道施工中，推薦聚乙烯管—鋼管—鑄鐵管為選用順序，在大管徑管道工程中，推薦鋼管—鑄鐵管的選用順序。Mori等研究的結(jié)果表明，含C≤%，Si≤%，Mn≤%，P≤%，S≤%，%～%，%～%%～%的馬氏體不銹鋼，有較好的屈服強度，可延遲裂紋產(chǎn)生。Nakamura,Shigeru等對高韌性的無縫鋼管進(jìn)行了研究，%～%,%～%，%～%，P≤%，S≤%，%～%，%～%，和N≤%時，具有極好防腐特性。另外其熱處理也非常重要。這種鋼適于寒冷情況下使用。Hashizume,Shushi等對輸油管的鉻鋼進(jìn)行了分析，%～%，Cr12%～16%，Si≤%，%～%，%～%，%～%，%～%，N≤%和25%Ni+5%Cr+25%Mo時，并通過熱處理(加熱到980℃，冷卻至100℃然后再在540～610℃回火)奧氏體化，鋼材可獲得862N/mm的屈服強度。使用貴的合金作為管線的材料（為了抑制腐蝕）是不經(jīng)濟(jì)的。Eliassen和Hesjerik得出結(jié)論，對于大多數(shù)管線來說在高電導(dǎo)率土壤環(huán)境中，所需要的陰極保護(hù)電流非常高。但是管線的整體可能受到嚴(yán)重的干擾問題，例如局部電規(guī)所產(chǎn)生的直流電流干擾（對于運行管道，外腐蝕主要受陽極電流密度的影響）。同時附近的高能運輸管線產(chǎn)生的交流電流也是管線外腐蝕的主要原因。因此管道路線的選擇也非常重要?？傊?，鋼管材料的成份及熱處理方法對材料的機械特性及抗腐蝕特性有較大的影響。 管線的在線檢側(cè)與評估對管道安全管理應(yīng)引起高度重視，具有以下幾方面的內(nèi)容：建立管道的原始資料；定期檢測管道的運行情況(陰極保護(hù)情況，檢測管道防腐層的情況，金屬管道及其配件腐蝕情況，管道堵、漏情況；及時維修，并將檢測與維修情況儲存，建立管道檔案，進(jìn)行實時監(jiān)控。而其中最重要的環(huán)節(jié)為如何準(zhǔn)確有效地對管道腐蝕狀況作出檢測。埋地管道的檢測對預(yù)防事故的發(fā)生，防止污染環(huán)境，節(jié)約開挖費用，具有重要意義。 管線的在線檢側(cè)埋地管道腐蝕情況的檢測方法有很多，但各有其優(yōu)缺點，如何選擇較為合理的方法使檢測的精確度高、定位準(zhǔn)確、劣化狀態(tài)判定精確、所花費的人力物力最少是檢測較為關(guān)鍵的問題。Jordana,。用垂直于管子軸線的表面線性電極組檢測管子的泄漏時，兩個電極輸入電流，其余的檢測地面電壓降，利用感光原理進(jìn)行簡單復(fù)原計算，再現(xiàn)橫截面的兩維圖象。用微機控制電流的注入、電極開關(guān)、電壓檢測可非常容易地檢測電極組以加快測試過程。Gross,，通過檢測泄漏管線周圍甲烷在大氣中的分布，并通過光學(xué)調(diào)頻使紅外線成像，同時用計算機實時控制。此法已成功運用。Miller,。壓力及氣體注入與氣體泄漏有線性關(guān)系。此技術(shù)已應(yīng)用于環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域。Phetteplace,Gary指出用紅外熱態(tài)圖估算埋地?zé)峁艿臓顩r，確定主要失效部位的方法應(yīng)用已久，但近來開發(fā)了通過埋地?zé)峁芩幬恢蒙戏降乇頊囟容喞獊砉浪銦釗p失值的方法，此法通過地表面溫度總體分布與氣候地理和系統(tǒng)數(shù)據(jù)間的關(guān)系來經(jīng)驗估算熱損失量，應(yīng)用效果很好。Pierre,Christian等發(fā)明了埋地結(jié)構(gòu)腐蝕狀態(tài)測量系統(tǒng)，此系統(tǒng)可同時連續(xù)地測量埋地結(jié)構(gòu)的幾個位置。它含有一個測量電纜，此電纜有幾個電流電極和測量電極、幾個可設(shè)定地址的轉(zhuǎn)換器、一個供電汽車、一個參考電極、一個含控制器的控制系統(tǒng)、一塊接觸板和一塊測量板，測量板含有直流或交流電壓產(chǎn)生器及電壓測量裝置。Cho,，并提出將電壓梯度測量與電流中斷相結(jié)合可改善測量精度。管道在線檢測對管系的正常使用非常重要，歸納國內(nèi)外的檢測方法大致可分為管內(nèi)與管外檢測兩類。管內(nèi)檢測裝置分為有索型和無索型兩種，有索型由帶檢測器的管內(nèi)移動部份、管外操作控制裝置、電源設(shè)備、數(shù)據(jù)記尋處理裝置、電纜供給部分及對管內(nèi)移動部份供電、控制、通訊用電纜構(gòu)成。無索型由檢測器、電源、數(shù)據(jù)處理記錄器組成。管內(nèi)檢測的發(fā)展趨勢為管道檢測移動機器人，它可攜帶多種傳感器及操作裝置，如CCD攝象機、位置和姿態(tài)傳感器、超聲傳感器、渦流傳感器、管道清理裝置、管道裂紋及管道接口焊接裝置、防腐噴涂裝置、簡單的操作機械手等。管外檢測主要為管道防護(hù)層漏點定位及定量檢測，通過向管線供入直流或交流信號，沿管線檢測電位、電流或磁場強度的變化來實現(xiàn)檢測目的。下面對目前正在使用的埋地管道腐蝕檢測方法做一個比較。表34方法對比方法防腐層金屬管道評價陰極保護(hù)電極電位絕緣電阻破損點位置破損點大小剝離壁厚局部腐蝕PERPCMPCM法GDFFW能好定性能定性————可好定性———————變頻選頻能———————————TEM法———————能————皮爾遜法——能—————————直流電流電位差法能———————————近電位勘測法——能能———————直流電位（壓）梯度法——能定性———能——電化學(xué)檢測法——————能——可——密集管地電位法定性可—————————最近30年人們作了大量的實驗來研究埋地油氣運輸管線的破裂強度。在模擬缺陷及從在役管線上截取的已腐蝕部分上作的破裂測試結(jié)果證明了理論分析，理論分析主要是關(guān)于管線在壓力載荷下周向裂縫的極限載荷溶液。基本概念形成了美國國家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會B31G里的驗收標(biāo)準(zhǔn)，最近在巴特爾又發(fā)展起了用于RSTRENG計算機程序的修正了的B31G標(biāo)準(zhǔn)。更多的基礎(chǔ)實驗用來發(fā)現(xiàn)更精確的理論上可行的失效標(biāo)準(zhǔn)。 管道失效評估國內(nèi)對壓力管道的安全評定還處于起步階段，華東理工大學(xué)的李培寧等提出了局部減薄缺陷管道在彎曲與內(nèi)壓載荷下的塑性失效評定方法及周向面型缺陷管道在拉、彎、扭、內(nèi)壓聯(lián)合作用下的失效評定曲線族評定法及U因子評定法。Palmer Jones,Roland等提供了非線性有限元法來研究由于熱膨脹引起管子橫向彎曲，從而在管子頂點產(chǎn)生應(yīng)力，導(dǎo)致局部腐蝕的情況。分析時用了ABAQUS程序包，研究了一些參數(shù)對結(jié)果的靈敏性，并用有限元分析模擬了局部腐蝕引起的軸向彎曲應(yīng)力，彎曲應(yīng)變引起的低疲勞壽命等。Wilkowski,Gery等總結(jié)了過去30年所研究的輸送氣體或油的埋地管的破裂強度對腐蝕的影響。指出在舊ANSIB31G標(biāo)準(zhǔn)中主要考慮假設(shè)的拋物線的裂紋形狀，而在改進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)中主要計算裂紋的深度，將軸向與環(huán)向應(yīng)力的線彈性理論改進(jìn)為彈塑性理論，用軸向裂紋的逼近或應(yīng)力分析規(guī)則來顯示減薄區(qū)域符合初始設(shè)計應(yīng)力限的殘余強度，并將軸向與徑向裂紋極限載荷中所用的安全因素與設(shè)計應(yīng)力的內(nèi)邊界方程逼近相結(jié)合。陳浩峰利用塑性極限分析定理，將有限元法與數(shù)學(xué)規(guī)劃相結(jié)合，利用懲罰函數(shù)法引入塑性不可壓縮條件，發(fā)展了多組載荷系統(tǒng)下三維結(jié)構(gòu)上、下限分析的數(shù)值計算方法。帥健等利用Monte Carlo模擬方法編制了斷裂失效概率的計算程序。結(jié)果表明四種斷裂判據(jù)在服役初期差別較小，而在后期差別較大；初始裂紋深度、斷裂韌性、流變應(yīng)力和管道壁厚、概率分布類型等對管道裂紋失效概率的影響最大。佘建星等認(rèn)為腐蝕是引起埋地輸油管道產(chǎn)生安全風(fēng)險問題的主要原因，他結(jié)合管道腐蝕破壞機理和風(fēng)險分析原理，運用模糊綜合評判方法，提出了可用于埋地輸油管道腐蝕風(fēng)險評估的方法。尹曄昕 尹堯筠根據(jù)管道完整性數(shù)據(jù)的不確定性、管道環(huán)境變化速度低、信息過去值發(fā)展受到的擾動少等特征,推薦采用基于趨勢外推法的灰色系統(tǒng)理論預(yù)測管道完整性數(shù)據(jù),提出了預(yù)測原則和預(yù)測對象分類等?；疑到y(tǒng)理論的數(shù)列預(yù)測方法可作為預(yù)測連續(xù)累加漸進(jìn)型管道完整性信息的一種選擇。如果加上（或減去）相對誤差值，預(yù)測值可能更符合實際情況。但是,該方法未經(jīng)檢測驗證，僅供參考。 剩余壽命預(yù)測 基本理論腐蝕現(xiàn)象本質(zhì)上具有概率的特性，尤其是孔蝕、縫隙腐蝕以及應(yīng)力腐蝕破裂等局部腐蝕。石油管道的壽命并不取決于腐蝕的平均程度，局部腐蝕進(jìn)展的最大深度才是管道壽命的最重要標(biāo)志，而這些局部腐蝕進(jìn)展的最大值所遵循的分布是極值分布。極值分布的第一漸進(jìn)分布可表示為:F（x）=exp｛exp〔(xu)/a〕｝ (38)上式中，F(xiàn)(x)為最大腐蝕深度不超過x的概率；x為最大腐蝕深度的隨機變量；u為位置參數(shù)，表征概率密度最大的腐蝕孔深度；a為擴展參數(shù)，物理意義為腐蝕孔深度的平均值。第一漸進(jìn)分布可符合一些簡單的局部腐蝕數(shù)據(jù)，而對于一些較復(fù)雜局部腐蝕進(jìn)展的最大值，可用三參數(shù)的極值分布來分析處理：F(x)=exp｛〔1k（xu）/a〕｝ (39)當(dāng)k=0時式(214)可轉(zhuǎn)化為第一漸進(jìn)分布。對大慶油田典型油氣集輸管道進(jìn)行檢測，獲得局部腐蝕區(qū)域腐蝕缺陷深度數(shù)據(jù)。局部腐蝕區(qū)域環(huán)向測試間距為20mm，軸向測試間距為15mm。(1)全體局部腐蝕數(shù)據(jù)的建立與驗證。利用數(shù)理統(tǒng)計方法及Matlab對全體局部腐蝕數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，腐蝕數(shù)據(jù)大致為一種兩參數(shù)威布爾分布，先對分布類型進(jìn)行假設(shè)，然后用概率論知識進(jìn)行驗證。由極大似然估計法，可求出尺度參數(shù)η=212927，形狀參數(shù)為β=113158。利用常用x檢驗法做全體局部腐蝕數(shù)據(jù)屬于威布爾分布的驗證。假設(shè)總體數(shù)據(jù)分布服從威布爾分布：F(x)=1–exp〔–（x/η）〕(η=212927，β=) (310)將