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DCVG技术与CIPS技术的起源和发展
在地埋管外腐蚀直接评价体系中,有两种最为重要的手段:直流电压梯度检测法(DCVG技术)与密间隔电位检测法(CIPS技术)。

DCVG技术与CIPS技术的起源和发展

北京中诚嘉仪科技有限公司  石家良翻译

DCVG技术与CIPS技术的背景

 20世纪80年代早期,约翰·慕瓦尼(John Mulvany)与约翰·利兹(John Leeds)博士在澳大利亚沙漠地带进行直流电压梯度检测技术(DC Voltage Gradient Technique)实验;当时该技术尚处于早期开发阶测试阶段。

在地埋管外腐蚀直接评价体系中,有两种最为重要的手段:直流电压梯度检测法(DCVG密间隔电位检测法(CIPS。这两种手段都利用了管道阴极保护(CP)系统——两种管道外壁缓蚀技术之一。原来的02号文件将直流电压梯度检测法(DCVG)与交流电压梯度检测法(ACVG)归为一类,显然这是不对的,因此重新颁布的NACE SP 0502–2008标准改正了这一错误。DCVGACVG检测法有天壤之别。

如今用于评估管道阴极保护系统(Cathodic Protection system)有效性的方法只有两种:密间隔电位检测法(CIPS)与直流电压梯度检测法(DCVG

DCVG技术的起源

直流电压梯度检测法(DCVG)是由澳大利亚前电信系统防腐蚀工程师(Telecom Corrosion Engineer)约翰·慕瓦尼(John Mulvany)发现的。在DCVG技术开发应用方面,慕瓦尼先生与DCVG公司的利兹博士开展了广泛的合作。30多年来,在他们的努力下,DCVG公司的DCVG技术取得了长足的进展,让其他厂家望尘莫及。我们对数以千计的DCVG故障信号展开了检测,并且将已收集的电子数据诠释给本公司产品的用户;而技术转移则是通过细致培训与Email技术支持来实现的。发现涂层缺陷并不难,但要正确理解检测数据、辨别缺陷种类并且有针对性地开展维修,则需要丰富的经验与DCVG公司所掌握的尖端技术。

直流电压梯度检测(DCVG)的技术原理

检查阴极保护(Cathodic Protection)时,若电流穿过土壤并触及有涂层缺陷的裸管,土壤中就会产生电压梯度。涂层缺陷越严重,电流就会越强,电压梯度也就越高;从而检测者可以确定哪一部位的涂层缺陷是急需修复的。电压梯度是通过观察两根硫酸铜电极(装有毫安计)的平衡情况来测量的。若使两根电极分隔1.5米,置于涂层破损处带有电压梯度的土地上方,其中一根电极获得的正电位就会比另一支电极高;检测者可以以此来判断电流流向、确定涂层缺陷的位置。为了简化定位解析步骤,我们可以发送非对称局部阴极保护(CP)开/关脉冲,使CP系统免受直流电(DC)的影响(如Tellurics、直流电牵引等)。一般用管道CP系统或独立电源发送脉冲直流电,此类电源可为便携式直流发电机或使用了临时地床、装在管道原有CP系统顶部的电池。

进行检查时,检测者应沿着管道走,观察梯度电压的脉动规律。当接近涂层破损处时,毫安计指针即会对脉冲做出反应,指向电流方向,即涂层缺陷处。

若检测者走过了涂层破损处,指针即会反转;随着检测者远离破损处,指针将慢慢回复原位。此时可沿原路折回,直到指针不在任意方向发生偏转为止。这样即可确定涂层缺陷在两支电极之间的哪一点上。检测者还可沿与之垂直的路线重复上述检查步骤,二者交叉处即为电压梯度最高的地方,而这一点往往是涂层缺陷的上方。

为了确定涂层缺陷的性质,如严重性、形状、腐蚀情况等,检测者可在这一带进行各种电气测量。

直流电压梯度检测法(DCVG)的优点在于,这种技术可在正常情况下随时利用管道已有的阴极保护(CP)系统,其结果也反映了各处涂层损坏与CP效果之间的关系,而这类信息对抗蚀工作的展开是相当重要的。交流电(AC)检测法或电磁技术(Electromagnetic Technique)都无法提供这方面的直接研究资料。

直流电压梯度技术(DCVG Technique)的应用范围包括:城市街道、加工厂及精炼厂、穿河/河口管道、湿地、并行管道系统、气//化学品/水管等。DCVG技术还可用于对电话及电力电缆的保护涂层进行评估。

可以把通过直流电压梯度(DCVG)检测得到的详细资料与管地电位(Pipe to Soil Potential)、土壤电阻率及组成(Soil Resistivity and Composition)、土壤pH值、温度、操作记录、中期检查结果等其他信息放在一起,利用DCVG公司出品的外腐蚀直接评价工具等软件进行分析,确定管道修复对钢材、涂层以及阴极保护(CP)的要求,从而以最为经济有效的方法开展修复工作。

请注意,所谓的DCVG/CIPS数字综合检测法并未采用真正意义上的DCVG技术,实际上不过是侧缘密间隔电位检测法(LATERAL CIPS)。这是一种十分原始的涂层破损评估方法,结果并不准确,而把DCVG数字检测法当成新技术的公司显然对DCVG技术并不了解。

ECDA 数据分析

并不是每一处涂层缺陷或金属损失点都需要修复。实际上,对于大多数管道来讲,99%以上的涂层缺陷都没有发生金属损失。然而,如果阴极保护不力、土壤电阻过低,普通涂层缺陷也有发生金属损失的危险。对严重金属损失点进行及时修复是相当必要的。在大多数情况下,只需根据需要来展开涂层修复,使得阴极保护(CP)更为有效。请记住,中期检测工具会对问题的征状进行探测;如果将直流电压梯度检测法(DCVG)与电位测量法结合使用,即可对导致金属损失的真正原因(涂层破损、阴极保护系统效果不佳而导致防腐蚀系统崩溃)进行分析。

如果要把所有破损的涂层修补好,其所耗恐怕难以估算。因此我们需要对相关数据进行详细分析,寻找藏在低土壤电阻率区域、耗电较大的涂层缺陷;这样 待其修复之后,该区域的阴极保护(CP)即可重新发挥作用,从而加强对尚未修复的破损点的保护。

DCVG公司开发的外腐蚀直接评价(ECDA)软件可对多种检测数据(包括中期检测主句)进行分析,从而查找急需修复的涂层严重缺陷。该软件可处理ECDA过程的全部4个步骤:预评估(Pre Assessment)、间接评估(Indirect Assessment)、直接检查(Direct Examination)以及后续评估(Post Assessment)。本软件是防腐蚀工程师专为业内人士而开发的,操作极为简便。

在它的帮助下,本公司工程师已经对11,000多千米长的管道进行了实地测试,涉及到各种涂层系统以及超过100,000处涂层缺陷,其效果令人十分满意。我们的ECDA程序还能估算钢管、涂层及阴极保护系统修复成本,便于用户确定修复顺序、根据公司能力制订预算、筹措资金。