針對油氣管道腐蝕與防護態勢的構成因素，提出了一種模糊綜合評價埋地管道腐蝕與防護態勢的新方法。以土壤腐蝕性、原始管地電位、防腐層技術狀態及陰極保護的有效性四項指標來判斷其腐蝕與防護的綜合勢態，同時確定了各因素的計算方法，闡明了該方法的基本原理及實施程序，并用算例說明了該方法的具體應用。

　　　　 一、前言

　　　　油氣長輸管道在運行過程中不可避免地會發生防腐層的破損及管體損傷。為作到對泄露事故的早期發現及防止泄露的擴散，對管道防腐層和管體損傷的檢查、評估和修補，是腐蝕與防護管理的主要工作內容。

　　　　綜合評價是為了找出重點保護管段，即最有可能發生腐蝕的管段，而埋地管道的腐蝕是環境和保護措施雙重作用的結果，所以將腐蝕與環境、保護相聯系進行綜合評價，才能反映腐蝕過程的系統效應。環境對管道造成腐蝕損壞的大小或嚴重程度，稱為管道的腐蝕態勢。管道采取防腐措施的有效性或者保護程度，稱為防護態勢。管道上存在的損傷現狀是環境腐蝕和防護有效性的綜合反映。若對已知的腐蝕和防護勢態進行準確的綜合分析，就可以對管道的腐蝕破壞的危險傾向或程度做出基本的判斷。目前防腐生產管理已經走向分級管理的道路。綜合評價也應該能對管段的腐蝕與防護狀態分級，讓有限的資金解決現場腐蝕與防護的主要矛盾。

　　　　任何單向因素的作用或單向指標控制。都不能全面、準確地反映出管道所處的腐蝕危險性。但作為綜合分析的因子卻具有重要價值。通過綜合分析的方法，確定管道的腐蝕與防護態勢，對提高管道腐蝕與防護管理的科學決策具有重大意義。另一方面，隨著管道運行時間的的延續及防腐層的日益老化，管道腐蝕事故也日漸增多，使管理部門在人力、物力、財力等多方面不堪重負。因此，尋求在油氣輸送管道中篩選出需重點防護的管段的辦法，是當前管道運營管理者的主要研究課題。

　　　　二、評價參數的選取及等級確定

　　　　管道的腐蝕勢態和防護勢態，是由某些因素構成的、在選擇決定這些因素時，需考慮如下原則。

　　　　（1）此起腐蝕和有效防護的主要控制因素。

　　　　（2）具有可操作性，即在現有技術條件下可以測得的參數，并可以定量表達或予以分級。

　　　　埋地管道主要是由長線電流所形成的宏電池和地中雜散電流造成的干擾腐蝕危害最大，特別是由于防腐層出現某些缺陷或破損，形成“小陽極”、“大陰極”的宏觀腐蝕電池的趨勢加劇。地中雜散電流引起的腐蝕，一般比土壤腐蝕速度大幾倍甚至幾個數量級。用土壤腐蝕性強弱來判定土壤腐蝕傾向的大小，為了方便現場測量，在計算中用土壤電阻率來代表土壤腐蝕性的強弱程度。宏觀腐蝕電池和地中雜散電流的干擾，一般通過測量管地電位得知。當管道有干擾時，所測得的電位是干擾電位，而不是自然電位。為了在概念上一致，而引入新定義——原始管地電位，即埋地管道在無陰極保護時所測得的管地電位稱原始管地電位。當無干擾時，原始管地電位即是自然電位，有干擾時則是干擾電位。所以，腐蝕勢態是由通過土壤腐蝕性、原始管地電位兩個參數表達。

　　　　埋地管道外部的防腐通常是防府層和陰極保護聯合防護。顯而易見，防護勢 態只有通過防腐層的技術狀態和陰極保護的有效性表達，其中，有效保護是指管地保護電位（即CIPS檢測儀的斷電位），在－0.85～－1.5之間，在此范圍之外可視為欠保護或過保護。

　　　　綜上所述，管道腐蝕與防護勢態的綜合分析，就是通過土壤腐蝕性、原始管地電位、防腐層技術狀態及陰極保護的有效性四項指標相互作用的結果來判斷其腐蝕與防護的綜合勢態，評定出管道的危險等級，達到按危險等級實現分級管理的目的。埋地管道的技術狀況是環境腐蝕和防護有效性相互作用的結果、也是腐蝕態勢和防護態勢的綜合反映。為了對腐蝕態勢和防護態勢的分級，通過分析大量的現場數據和資料，得到各評價參數的分級參考標準。（見表1）。

　　　　表1 根據選取的參數進行防腐狀況分級標準

　　　　涂層橫向電阻的計算公式為：

　　　　Rˊ=πDR_L (1)

　　式中 Rˊ——每平方米的涂層橫向電阻，Ω?m2；

　　　　　D——管道直徑，m；

　　　　　R_L——每單位長度的橫向電阻值，（Ω?m2）/m。

　　　　　陰極保護有效性的計算公式為：

　　　　　

　　式中 i_ωrr——未加陰極保護時金屬的腐蝕電流密度，A/ m²；

　　　　　i_a——陰極保護時金屬的腐蝕電流密度，A/ m²。

　　　　三、綜合評價方法

　　　　模糊灰色綜合評價的基本思想是根據評判標準，將評判對象中各單因素模糊化，同時根據灰色理論，確定各因素相對于參考因素的重要程度，并且將其模糊化；然后通過模糊變換，可得到用模糊集合表示的評價結果，最后經比較可以得到所需結論。其關鍵在于確定評判對象、因素集（U）、評語集（V）、單因素評判矩陣（R）和權重集（A）。解題方法如下。

　　　　要正確評價一個具體對象，應該首先對這個對象的若干方面（模糊數學中稱為因素）給出適當的評語，再綜合，然后得到對具體對象的評價結果。

　　　　記U={u₁，u₁，…，u_m}為評判因素集。其中u_i代表第i個因素。

　　　　用V={v ₁，v ₂…，v_n}表示評語集。其中v_i代表第 i級因素。

　　　　為了進行綜合評判，先進行單因素評判，即確定影射(α)：U→V，且對任意u_i∈U，記α_i＝α（u_i），稱α_i為對因素ui的評價。解題步驟如下。

　　　　（1）建立單因素評判矩陣（R）：

　　　　（2）根據式（3）建立正規化評判矩陣， ，即：

　　　　（3）建立歸一化權向量，W=(w1，w2，…，wm)∈Im，即：

　　　　（4）根據式中（5）正規化權向量，使W*=( w1*，w 2*，…，wm*)∈Im。

　　　　（5）利用單因素決定型綜合評判函數：

　　　　計算出評價結果，得

　　　　Y=(y₁，y₂，…，y_n)（7）

　　　　選取土壤電阻率、管地自然電位、防腐層技術狀況和陰極保護有效性（保護度）確定因素集中的4個因素，同時將價等級分為很好、較好、中、較差、差五個等級，建立起（4×5）階的單因素評判矩陣（R）。在該方法中，一般采用專家調查、現場數據統計、查閱文獻資料和被評管道的腐蝕狀況歷史數據的方法先獲得權重，然后再根據現場實測的沿線電位數據和管道基礎數據對管道的腐蝕與防護狀況進行綜合評判。

　　　　四、計算實例

　　　　根據四川某輸氣管道的電位測試報告，引入其中12組數據作為原始數據，并經計算得到的結果見表2。

　　　　分析表2可以看出，3號管段應該是重點防護的地方，根據現場開挖檢測發現，3號管段防腐層與管道粘結力減弱，呈部分脫落，瀝青顏色變灰，光澤變暗，瀝青塑性明顯減弱，甚至用手輕輕一搓就可以捻成粉末，大部分已經失去了絕緣作用，需要更換防腐層。現場檢測結果與計算結論相符，表明用模糊灰色綜合評價方法是正確的。

　　　　表2 算例評價結果