基于GIS的管道防腐蚀数据综合管理系统研发

牛双会 高立群

（1.中石化管道储运分公司武汉输油处，湖北 武汉 110016；2.中国科学院金属研究所，辽宁 沈阳 110016）

基于GIS的管道防腐蚀数据综合管理系统研发

牛双会1 高立群2

（1.中石化管道储运分公司武汉输油处，湖北 武汉 110016；2.中国科学院金属研究所，辽宁 沈阳 110016）

根据管道完整性检测历年的成果，建立基于GIS的管道防腐蚀数据综合管理系统，实现管道腐蚀与防护的自动化，提升管道腐蚀与防护的管理水平。

阴极保护 GIS 腐蚀

0 引言

我国对石油、天然气等能源的需求量越来越大，管道输运石油天然气也频频发生油气泄漏、爆管、污染等恶性事故，如何保障这些有限的资源不浪费的同时，又能最大限度地减少污染和恶性事故的发生成为当前油气输运生产和科研的重要课题。因此，油气运输过程中管道的安全问题就受到各国政府越来越大的重视。根据国家石油报披露，我国每年在管道腐蚀方面的损失超过6000亿人民币。

为应对日益严重的管道腐蚀问题，我国建立了相应的法规、条例和标准来规范管道设计、建造、检验、监测、运行以及维护，用以提高安全，减少管道安全事故诱因以及事故发生。通过定期对管道进行周期性的、既定方式的检测实现对管道腐蚀状况、防腐蚀措施的监控[1]。但目前对管道的腐蚀检测与检测不具备连续性，缺乏对管道腐蚀长期的检测监测数据积累，也就无法对管道的腐蚀趋势做出分析以及预测，检测数据的最大价值被浪费；且影响管道腐蚀的因素复杂，对管道腐蚀监测是个长期的过程，由于不能有效的管理和分析前期的所有检测数据，也就缺乏对管道后期维护给出决策的有效依据，使得后期管道的维护和检测带有盲目性。

1 基于GIS的管道防腐蚀数据综合管理系统研制与开发

1.1 基于GIS的管道防腐蚀数据综合管理系统建立的基础

管道安全是管道数字化管道建设的重要内容，管道安全的管理发展的方向是控制集中化、自动实时化、直观立体化，其最终效果就是数字化管道的相关信息的全面整合，先进的数字仿真技术、GIS地理信息技术等以提高管道安全检测和管理的水平。世界各国和我们国家都制定一系列的石油天然气管道输运法规、条例和标准用来规范管道运输、保障管道安全、减少事故以及事故造成的损失，但是除了定期进行由具有特种资质的检测单位的管道检测外，没有其他任何具体措施和管理系统来监管、分析和预测管道的腐蚀状况以及腐蚀趋势，这也使得有必要建立一套标准的系统来进行管道的完整性管理。管道腐蚀与防护的根本问题是管道检测，检测的目的是为了得到管道最新的腐蚀状况。但是如果管道检测的数据如果不集中管理、管道检测的意义和价值就大打折扣。

管道每年都要进行大量的检测和监测工程，历年的管道检测监测数据中包含巨大的管道腐蚀与安全信息，我们通过对这些信息的整理与挖掘就能够对管道腐蚀的过去、现状及未来进行判断。通过对管道每年历次的检测数据对比分析，可以发现管道不同分段的腐蚀活性程度，从而判断出需要重点检测和防护的管段，通过对这些高风险管段的直接检测可以评估和预测管道的剩余强度和寿命[2]，确定管道的下一次检测周期，对管道安全起最大程度的保障和检测周期的最佳判断，对防腐蚀工作的巨额检测投入将起到最佳投资效果以及最佳的指导作用。长期积累的防腐蚀检测数据也为管道防腐蚀科研工作提供最可靠最充分的数据支撑，为管道防腐蚀工作进一步发展奠定基础。

1.2 基于GIS的管道防腐蚀数据综合管理系统的功能实现

1.2.1 用户GIS数据同步

系统以用户GIS数据为底层数据基础，在用户GIS数据与系统中心数据库之间设置一个GIS相关数据获取的中间件，提供一组所需要方法以满足所有按照该系统需求获取相关GIS数据的封装。根据来自用户GIS系统所有管线基础信息的变更，对本系统关联的基础数据进行完全同步，该处理将自动分析两者数据基础数据的差异，并进行差异数据的同步操作，处理完成后给出差异数据的处理情况的报告。系统的功能结构示意图如图1所示。

图1 系统功能结构示意图

1.2.2 土壤腐蚀评价

系统对管道检测中的土壤腐蚀数据进行采集，分析和综合分级的评价，实现土壤腐蚀势态分析；指出不同土壤环境处的管道土壤腐蚀性的严重程度，便于对土壤腐蚀严重地段的重点监控；并为间接检测提供参考以及为计划投资提供依据。

系统根据相关土壤腐蚀分析的评价标准，实现对氧化还原电位、土壤电阻率、土壤质地、电流密度、自然电位、pH值、含水量、平均腐蚀失重八个单项指标的等级评价。另外根据系统权重分析，可以计算包含氧化还原电位、土壤电阻率、土壤质地、pH值、含水量五项的权重并进行综合土壤腐蚀性分级评价。得到土壤腐蚀综合态势图。

1.2.3 管道涂层分析评价

根据管道涂层检测结果数据分析管道涂层缺陷、大小、数量、分布情况，对缺陷进行分类，以进行综合评估。根据评估结果制定整改维护计划，确定下一次检测周期。

系统可提供PCM电流变化率覆盖层分级标准、DCVG法IR%降的覆盖层分级表标准、电位差法绝缘电阻率覆盖层分级标准、管道每10Km破损缺陷数分级标准以及针孔数的覆盖层评价标准。用户可根据检测方法选择管道涂层评价标准进行涂层状况分析。

1.2.4 阴极保护评价

包括阴极保护报警设置、交流干扰评价、直流干扰评价、CIPS电流方向、阴极保护效果的评价指标的管理。

1.2.5 决策选项设置

分区准则、异常严重性划分准则、严重性划分准则、开挖优先排序准则的管理和维护。

1.2.6 剩余强度和剩余寿命

系统剩余强度剩余寿命模块直接把检测数据和管线建立关系，根据SY/T 6151，ASME B31G-1999和API579-2000把剩余强度/剩余寿命的评价按照缺陷类型划分为平面型缺陷和体积型缺陷两种类型，根据类型的不同分别提供不同的计算评价方法。

1.2.7 基于ECDA的管道检测和维护决策模块

系统集成了管道腐蚀评价的ECDA标准，为用户提供ECDA管道评价的方法、标准及智能化的评价流程。

1.3 系统软件实现

系统设计为Web应用系统，服务器/客户端结构，客户端不需要安装任何客户端，通过MS IE（5.5及以上版本）即可以访问和操作，客户端系统可以为 WindowsXP/2000/2003/Vista。其核心软件构架见图2， 图3为系统剩余强度及寿命评估运行界面截图。

2 系统安全体系设计

系统的设计采用多级安全体系，通过系统本身的软件身份认证，数据访问控制，磁盘阵列数据容错备份机制，数据加密传送，病毒监控和防治，数据安全管理规范章程一起构成整个系统的安全运行环境和架构。

图2 系统核心软件构架示意图

图3 剩余寿命及强度运行截图

3 结论

用户管道GIS系统的基础上开发的管道腐蚀与防护综合管理系统在中石油中石化相关管道公司中的应用结果表明，本系统大大提升了管道腐蚀与防护管理的效率和管理水平。

[1]柳言国.“油田埋地管线腐蚀检测技术现状及发展” ，腐蚀与防护，第23卷第6期，2003年6月。

[2]袁莹同.“集油管道剩余寿命的统计预测” ，江汉石油学院学报，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

牛双会，男，河北人，本科，工程师，主要从事长输管道施工防腐阴极保护研究。