基于GIS的管道防腐蝕數(shù)據(jù)綜合管理系統(tǒng)研發(fā)

牛雙會(huì) 高立群

（1.中石化管道儲(chǔ)運(yùn)分公司武漢輸油處，湖北 武漢 110016；2.中國(guó)科學(xué)院金屬研究所，遼寧 沈陽(yáng) 110016）

基于GIS的管道防腐蝕數(shù)據(jù)綜合管理系統(tǒng)研發(fā)

牛雙會(huì)1 高立群2

（1.中石化管道儲(chǔ)運(yùn)分公司武漢輸油處，湖北 武漢 110016；2.中國(guó)科學(xué)院金屬研究所，遼寧 沈陽(yáng) 110016）

根據(jù)管道完整性檢測(cè)歷年的成果，建立基于GIS的管道防腐蝕數(shù)據(jù)綜合管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)管道腐蝕與防護(hù)的自動(dòng)化，提升管道腐蝕與防護(hù)的管理水平。

陰極保護(hù) GIS 腐蝕

0 引言

我國(guó)對(duì)石油、天然氣等能源的需求量越來越大，管道輸運(yùn)石油天然氣也頻頻發(fā)生油氣泄漏、爆管、污染等惡性事故，如何保障這些有限的資源不浪費(fèi)的同時(shí)，又能最大限度地減少污染和惡性事故的發(fā)生成為當(dāng)前油氣輸運(yùn)生產(chǎn)和科研的重要課題。因此，油氣運(yùn)輸過程中管道的安全問題就受到各國(guó)政府越來越大的重視。根據(jù)國(guó)家石油報(bào)披露，我國(guó)每年在管道腐蝕方面的損失超過6000億人民幣。

為應(yīng)對(duì)日益嚴(yán)重的管道腐蝕問題，我國(guó)建立了相應(yīng)的法規(guī)、條例和標(biāo)準(zhǔn)來規(guī)范管道設(shè)計(jì)、建造、檢驗(yàn)、監(jiān)測(cè)、運(yùn)行以及維護(hù)，用以提高安全，減少管道安全事故誘因以及事故發(fā)生。通過定期對(duì)管道進(jìn)行周期性的、既定方式的檢測(cè)實(shí)現(xiàn)對(duì)管道腐蝕狀況、防腐蝕措施的監(jiān)控[1]。但目前對(duì)管道的腐蝕檢測(cè)與檢測(cè)不具備連續(xù)性，缺乏對(duì)管道腐蝕長(zhǎng)期的檢測(cè)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)積累，也就無法對(duì)管道的腐蝕趨勢(shì)做出分析以及預(yù)測(cè)，檢測(cè)數(shù)據(jù)的最大價(jià)值被浪費(fèi)；且影響管道腐蝕的因素復(fù)雜，對(duì)管道腐蝕監(jiān)測(cè)是個(gè)長(zhǎng)期的過程，由于不能有效的管理和分析前期的所有檢測(cè)數(shù)據(jù)，也就缺乏對(duì)管道后期維護(hù)給出決策的有效依據(jù)，使得后期管道的維護(hù)和檢測(cè)帶有盲目性。

1 基于GIS的管道防腐蝕數(shù)據(jù)綜合管理系統(tǒng)研制與開發(fā)

1.1 基于GIS的管道防腐蝕數(shù)據(jù)綜合管理系統(tǒng)建立的基礎(chǔ)

管道安全是管道數(shù)字化管道建設(shè)的重要內(nèi)容，管道安全的管理發(fā)展的方向是控制集中化、自動(dòng)實(shí)時(shí)化、直觀立體化，其最終效果就是數(shù)字化管道的相關(guān)信息的全面整合，先進(jìn)的數(shù)字仿真技術(shù)、GIS地理信息技術(shù)等以提高管道安全檢測(cè)和管理的水平。世界各國(guó)和我們國(guó)家都制定一系列的石油天然氣管道輸運(yùn)法規(guī)、條例和標(biāo)準(zhǔn)用來規(guī)范管道運(yùn)輸、保障管道安全、減少事故以及事故造成的損失，但是除了定期進(jìn)行由具有特種資質(zhì)的檢測(cè)單位的管道檢測(cè)外，沒有其他任何具體措施和管理系統(tǒng)來監(jiān)管、分析和預(yù)測(cè)管道的腐蝕狀況以及腐蝕趨勢(shì)，這也使得有必要建立一套標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)來進(jìn)行管道的完整性管理。管道腐蝕與防護(hù)的根本問題是管道檢測(cè)，檢測(cè)的目的是為了得到管道最新的腐蝕狀況。但是如果管道檢測(cè)的數(shù)據(jù)如果不集中管理、管道檢測(cè)的意義和價(jià)值就大打折扣。

管道每年都要進(jìn)行大量的檢測(cè)和監(jiān)測(cè)工程，歷年的管道檢測(cè)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中包含巨大的管道腐蝕與安全信息，我們通過對(duì)這些信息的整理與挖掘就能夠?qū)艿栏g的過去、現(xiàn)狀及未來進(jìn)行判斷。通過對(duì)管道每年歷次的檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比分析，可以發(fā)現(xiàn)管道不同分段的腐蝕活性程度，從而判斷出需要重點(diǎn)檢測(cè)和防護(hù)的管段，通過對(duì)這些高風(fēng)險(xiǎn)管段的直接檢測(cè)可以評(píng)估和預(yù)測(cè)管道的剩余強(qiáng)度和壽命[2]，確定管道的下一次檢測(cè)周期，對(duì)管道安全起最大程度的保障和檢測(cè)周期的最佳判斷，對(duì)防腐蝕工作的巨額檢測(cè)投入將起到最佳投資效果以及最佳的指導(dǎo)作用。長(zhǎng)期積累的防腐蝕檢測(cè)數(shù)據(jù)也為管道防腐蝕科研工作提供最可靠最充分的數(shù)據(jù)支撐，為管道防腐蝕工作進(jìn)一步發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

1.2 基于GIS的管道防腐蝕數(shù)據(jù)綜合管理系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)

1.2.1 用戶GIS數(shù)據(jù)同步

系統(tǒng)以用戶GIS數(shù)據(jù)為底層數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，在用戶GIS數(shù)據(jù)與系統(tǒng)中心數(shù)據(jù)庫(kù)之間設(shè)置一個(gè)GIS相關(guān)數(shù)據(jù)獲取的中間件，提供一組所需要方法以滿足所有按照該系統(tǒng)需求獲取相關(guān)GIS數(shù)據(jù)的封裝。根據(jù)來自用戶GIS系統(tǒng)所有管線基礎(chǔ)信息的變更，對(duì)本系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行完全同步，該處理將自動(dòng)分析兩者數(shù)據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的差異，并進(jìn)行差異數(shù)據(jù)的同步操作，處理完成后給出差異數(shù)據(jù)的處理情況的報(bào)告。系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)示意圖

1.2.2 土壤腐蝕評(píng)價(jià)

系統(tǒng)對(duì)管道檢測(cè)中的土壤腐蝕數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，分析和綜合分級(jí)的評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)土壤腐蝕勢(shì)態(tài)分析；指出不同土壤環(huán)境處的管道土壤腐蝕性的嚴(yán)重程度，便于對(duì)土壤腐蝕嚴(yán)重地段的重點(diǎn)監(jiān)控；并為間接檢測(cè)提供參考以及為計(jì)劃投資提供依據(jù)。

系統(tǒng)根據(jù)相關(guān)土壤腐蝕分析的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)氧化還原電位、土壤電阻率、土壤質(zhì)地、電流密度、自然電位、pH值、含水量、平均腐蝕失重八個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)的等級(jí)評(píng)價(jià)。另外根據(jù)系統(tǒng)權(quán)重分析，可以計(jì)算包含氧化還原電位、土壤電阻率、土壤質(zhì)地、pH值、含水量五項(xiàng)的權(quán)重并進(jìn)行綜合土壤腐蝕性分級(jí)評(píng)價(jià)。得到土壤腐蝕綜合態(tài)勢(shì)圖。

1.2.3 管道涂層分析評(píng)價(jià)

根據(jù)管道涂層檢測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)分析管道涂層缺陷、大小、數(shù)量、分布情況，對(duì)缺陷進(jìn)行分類，以進(jìn)行綜合評(píng)估。根據(jù)評(píng)估結(jié)果制定整改維護(hù)計(jì)劃，確定下一次檢測(cè)周期。

系統(tǒng)可提供PCM電流變化率覆蓋層分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)、DCVG法IR%降的覆蓋層分級(jí)表標(biāo)準(zhǔn)、電位差法絕緣電阻率覆蓋層分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)、管道每10Km破損缺陷數(shù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)以及針孔數(shù)的覆蓋層評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。用戶可根據(jù)檢測(cè)方法選擇管道涂層評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行涂層狀況分析。

1.2.4 陰極保護(hù)評(píng)價(jià)

包括陰極保護(hù)報(bào)警設(shè)置、交流干擾評(píng)價(jià)、直流干擾評(píng)價(jià)、CIPS電流方向、陰極保護(hù)效果的評(píng)價(jià)指標(biāo)的管理。

1.2.5 決策選項(xiàng)設(shè)置

分區(qū)準(zhǔn)則、異常嚴(yán)重性劃分準(zhǔn)則、嚴(yán)重性劃分準(zhǔn)則、開挖優(yōu)先排序準(zhǔn)則的管理和維護(hù)。

1.2.6 剩余強(qiáng)度和剩余壽命

系統(tǒng)剩余強(qiáng)度剩余壽命模塊直接把檢測(cè)數(shù)據(jù)和管線建立關(guān)系，根據(jù)SY/T 6151，ASME B31G-1999和API579-2000把剩余強(qiáng)度/剩余壽命的評(píng)價(jià)按照缺陷類型劃分為平面型缺陷和體積型缺陷兩種類型，根據(jù)類型的不同分別提供不同的計(jì)算評(píng)價(jià)方法。

1.2.7 基于ECDA的管道檢測(cè)和維護(hù)決策模塊

系統(tǒng)集成了管道腐蝕評(píng)價(jià)的ECDA標(biāo)準(zhǔn)，為用戶提供ECDA管道評(píng)價(jià)的方法、標(biāo)準(zhǔn)及智能化的評(píng)價(jià)流程。

1.3 系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)為Web應(yīng)用系統(tǒng)，服務(wù)器/客戶端結(jié)構(gòu)，客戶端不需要安裝任何客戶端，通過MS IE（5.5及以上版本）即可以訪問和操作，客戶端系統(tǒng)可以為 WindowsXP/2000/2003/Vista。其核心軟件構(gòu)架見圖2， 圖3為系統(tǒng)剩余強(qiáng)度及壽命評(píng)估運(yùn)行界面截圖。

2 系統(tǒng)安全體系設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用多級(jí)安全體系，通過系統(tǒng)本身的軟件身份認(rèn)證，數(shù)據(jù)訪問控制，磁盤陣列數(shù)據(jù)容錯(cuò)備份機(jī)制，數(shù)據(jù)加密傳送，病毒監(jiān)控和防治，數(shù)據(jù)安全管理規(guī)范章程一起構(gòu)成整個(gè)系統(tǒng)的安全運(yùn)行環(huán)境和架構(gòu)。

圖2 系統(tǒng)核心軟件構(gòu)架示意圖

圖3 剩余壽命及強(qiáng)度運(yùn)行截圖

3 結(jié)論

用戶管道GIS系統(tǒng)的基礎(chǔ)上開發(fā)的管道腐蝕與防護(hù)綜合管理系統(tǒng)在中石油中石化相關(guān)管道公司中的應(yīng)用結(jié)果表明，本系統(tǒng)大大提升了管道腐蝕與防護(hù)管理的效率和管理水平。

[1]柳言國(guó).“油田埋地管線腐蝕檢測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展” ，腐蝕與防護(hù)，第23卷第6期，2003年6月。

[2]袁瑩同.“集油管道剩余壽命的統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)” ，江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào)，第25卷，第1期，2003年3月。

R/D of Corrosion Data Integrated Management System Based on GIS

NIU Shuang-hui1, GAO Li-qun2
(1.Sinopec Pipeline Storage $ Transportation Company, wuhan 111003, China 2.Institute of Metal Reserch, shenyang,110016, China)

according to the data of pipeline integrity testing over the years, corrosion integrated management system based on GIS was developed to achieve the automation of pipeline and enhance the management level of pipeline company.

cathodic protection; GIS; corrosion

TG174.41

A

10.13726/j.cnki.11-2706/tq.2016.11.00123.03

牛雙會(huì)，男，河北人，本科，工程師，主要從事長(zhǎng)輸管道施工防腐陰極保護(hù)研究。