T-CSCP0002023承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)電壓矩陣成像法在線監(jiān)測(cè)

T/CSCP0003-2023

承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)電壓矩陣成像法在線監(jiān)測(cè)

1范圍

本文件規(guī)定了基于電位矩陣成像方法的無(wú)損監(jiān)測(cè)技術(shù)，包括監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)程序、監(jiān)測(cè)記錄和

方法概要等方面。

本文件適用于在役承壓設(shè)備及管道壁厚的在線連續(xù)監(jiān)測(cè)。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用

文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）

適用于本文件。

GB/T9445無(wú)損檢測(cè)人員資格鑒定與認(rèn)證

NB/T47013.1承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)第一部分：通用要求

3術(shù)語(yǔ)和定義

下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。

承壓設(shè)備pressureequipment

是指承受一定壓力的設(shè)備，例如鍋爐、壓力容器和管道等。

電壓矩陣成像potentialmatrixmapping

基于電阻網(wǎng)格化測(cè)量原理，通過(guò)電壓信號(hào)測(cè)量承壓設(shè)備及管道壁厚缺陷的方法。

電壓比voltageratio

電極矩陣相鄰電極對(duì)間的實(shí)測(cè)電壓與該電極對(duì)在初始狀態(tài)電壓的比值。

溫度補(bǔ)償temperaturecompensation

依據(jù)被測(cè)對(duì)象監(jiān)測(cè)部位的溫度變化，對(duì)電極矩陣測(cè)得的電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償修正。

分辨率單位resolutionunit

用承壓設(shè)備及管道當(dāng)前腐蝕深度與當(dāng)前剩余壁厚的百分比，作為電壓矩陣成像的分辨率單位。

監(jiān)測(cè)精度monitoringaccuracy

用電壓矩陣監(jiān)測(cè)所得的結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)人工腐蝕缺陷對(duì)比的準(zhǔn)確程度。

4監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

系統(tǒng)組成

主要由控制單元、信號(hào)采集單元、直流電源、電極矩陣、溫度補(bǔ)償組件、電纜組件與接口等單

元組成。

控制單元

1

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控制單元對(duì)信號(hào)采集單元和直流電源進(jìn)行控制，并具有信號(hào)存儲(chǔ)、分析與傳輸功能。參數(shù)設(shè)置

與現(xiàn)場(chǎng)條件和待測(cè)部位規(guī)格相關(guān)，包括電流大小、電極矩陣間距、待測(cè)部位原始壁厚、材質(zhì)等參數(shù)。

信號(hào)采集單元

信號(hào)采集單元應(yīng)具有單端或差分的電壓信號(hào)輸入功能，電壓信號(hào)輸入通道應(yīng)不小于電極矩陣通

道數(shù)。溫度補(bǔ)償組件應(yīng)配備溫度傳感器，信號(hào)采集單元應(yīng)具有溫度信號(hào)輸入功能。

直流電源

直流電源為恒流輸出模式，能夠調(diào)節(jié)輸出電流大小，根據(jù)測(cè)試時(shí)間間隔進(jìn)行間斷輸出。

電極矩陣

電極采用矩陣方法布設(shè)，與承壓設(shè)備及管道的連接可采用螺柱焊接、磁吸、卡箍、粘接等方式，

電極另一端連接采集電壓信號(hào)的線纜。

溫度補(bǔ)償組件

4.6.1溫度參考板

在被測(cè)部位附近安裝一塊與被測(cè)設(shè)備相同材質(zhì)的參考板，也可選擇被監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)上遠(yuǎn)離待測(cè)區(qū)域

的部位作為參考板，在參考板上安裝參考電極，通過(guò)對(duì)參考電極的測(cè)量進(jìn)行溫度補(bǔ)償。參考板的安

裝位置應(yīng)在待測(cè)區(qū)域附近，以確保與被監(jiān)測(cè)區(qū)域溫度梯度盡可能小。參考板不能發(fā)生腐蝕。

4.6.2溫度傳感器

溫度傳感器可安裝在待測(cè)區(qū)域進(jìn)行溫度補(bǔ)償，也可安裝在參考板上。

電纜組件與接口

電纜組件由電連接器、導(dǎo)線、套管、防波套等組成，導(dǎo)線通過(guò)壓接方式與電連接器連接，導(dǎo)線

束整體外套防波套，防波套外必須使用套管。接口附近電纜線與機(jī)箱固定必須牢固。電連接器與矩

陣電極固定必須牢固。電纜接口與控制單元之間使用饋線或端子連接，必須牢固。

5監(jiān)測(cè)程序

監(jiān)測(cè)前的準(zhǔn)備

5.1.1資料審查

資料審查應(yīng)包括以下內(nèi)容：

a)承壓設(shè)備及管道制造資料：結(jié)構(gòu)圖紙、壁厚和材質(zhì)等；

b)承壓設(shè)備及管道運(yùn)行資料：運(yùn)行參數(shù)、工作介質(zhì)和溫度變化等；

c)其他資料。

5.1.2現(xiàn)場(chǎng)勘查

應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘查，找出自然環(huán)境、振動(dòng)、內(nèi)部和外部附件、壁厚、涂層、保溫、工作介質(zhì)和

溫度等影響監(jiān)測(cè)結(jié)果的因素。

5.1.3監(jiān)測(cè)作業(yè)指導(dǎo)書(shū)編制

2

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對(duì)每個(gè)監(jiān)測(cè)對(duì)象，應(yīng)結(jié)合使用儀器和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況科學(xué)選點(diǎn)，確定電壓矩陣成像監(jiān)測(cè)部位及其

表面條件，對(duì)監(jiān)測(cè)部位進(jìn)行編號(hào)，編制電壓矩陣成像監(jiān)測(cè)作業(yè)指導(dǎo)書(shū)。

確定監(jiān)測(cè)方案

5.2.1監(jiān)測(cè)電流

監(jiān)測(cè)電流密度不能大于監(jiān)測(cè)對(duì)象允許的最大電流密度范圍。監(jiān)測(cè)電流密度按公式（1）計(jì)算：

I

JJ······························（1）

S0

式中：

J——電流密度，單位為安培每平方米（A/m2）；

2

J0——監(jiān)測(cè)對(duì)象允許的最大電流密度，單位為安培每平方米（A/m）；

I——監(jiān)測(cè)電流，單位為安培（A）；

S——為監(jiān)測(cè)對(duì)象電流方向橫截面積。單位為平方米（m2）。

5.2.2電極矩陣布置

5.2.2.1電流饋入饋出電極布置

監(jiān)測(cè)部位設(shè)置在承壓設(shè)備及管道全周向或部分周向區(qū)域，監(jiān)測(cè)部位與電流饋入饋出電極位置關(guān)

系見(jiàn)圖1，其中間距L應(yīng)滿足以下關(guān)系：

L1.5d······························（2）

式中：

L——監(jiān)測(cè)部位與電流饋入饋出電極間距，單位米（m）；

?d——管道外徑，單位米（m）。

123

?d

LL

圖1有效監(jiān)測(cè)區(qū)示意圖

說(shuō)明：

1——電流饋入電極；

2——監(jiān)測(cè)部位；

3——電流饋出電極；

?d——管道外徑，單位米（m）；

L——有效監(jiān)測(cè)區(qū)與電流饋入饋出電極距離，單位米（m）。

5.2.2.2采集電極矩陣布置

根據(jù)監(jiān)測(cè)電流大小和監(jiān)測(cè)部位面積確定采集電極矩陣布置方案，電極列間距Dc可按公式3、公

式4進(jìn)行計(jì)算：

3

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VVV······························（3）

4DI

C（4）

V22······························

(D1D2)

式中：

Vα——監(jiān)測(cè)儀器最小監(jiān)測(cè)電壓，單位伏特（V）；

Vβ——監(jiān)測(cè)儀器最大監(jiān)測(cè)電壓，單位伏特（V）；

V——監(jiān)測(cè)電壓，單位伏特（V）；

ρ——監(jiān)測(cè)對(duì)象電阻率，單位歐姆米（Ω·m）；

Dc——采集電極列間距，單位米（m）；

I——監(jiān)測(cè)電流，單位安培（A）；

D1——管道外徑，單位米（m）；

D2——管道內(nèi)徑，單位米（m）；

確定采集電極間距后，依據(jù)監(jiān)測(cè)部位面積大小，確定采集電極矩陣維數(shù)，見(jiàn)圖2。

1

Dc

Dr

IM

N

圖2采集電極矩陣布置圖

說(shuō)明：

1——信號(hào)采集電極；

Dr——電極矩陣行間距，單位米（m）

Dc——電極矩陣列間距，單位米（m）；

I——監(jiān)測(cè)電流流向；

M——電極矩陣通道行數(shù)；

N——電極矩陣通道列數(shù)。

5.2.3溫度參考板安裝

溫度參考板必須安裝在監(jiān)測(cè)部位附近的相同溫度變化范圍內(nèi)。

系統(tǒng)校準(zhǔn)

5.3.1監(jiān)測(cè)前，必須使用對(duì)比試樣對(duì)電壓矩陣成像腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。

5.3.2按下列要求對(duì)電壓矩陣成像腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試：

4

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在與監(jiān)測(cè)對(duì)象相同的監(jiān)測(cè)條件下，按儀器說(shuō)明操作調(diào)節(jié)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，使儀器能夠顯示出清晰可辨

的人工缺陷信號(hào)。

調(diào)試時(shí)，用于測(cè)試監(jiān)測(cè)精度的3個(gè)同尺寸人工標(biāo)準(zhǔn)缺陷的形貌參數(shù)結(jié)果需要保持一致。

5.3.3根據(jù)5.3.2調(diào)試結(jié)果和承壓設(shè)備及管道設(shè)計(jì)要求，對(duì)超過(guò)腐蝕裕量的缺陷設(shè)置報(bào)警功能。

結(jié)果評(píng)價(jià)

5.4.1腐蝕深度評(píng)價(jià)

5.4.1.1經(jīng)監(jiān)測(cè)未發(fā)現(xiàn)報(bào)警信號(hào)，即腐蝕缺陷大小低于腐蝕裕量時(shí)，判監(jiān)測(cè)對(duì)象處于安全運(yùn)行狀

態(tài)。

5.4.1.2經(jīng)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)報(bào)警信號(hào)，即腐蝕缺陷尺寸大于腐蝕裕量時(shí)，判監(jiān)測(cè)對(duì)象腐蝕損傷超過(guò)安全

限制，進(jìn)行安全校核。

5.4.2腐蝕速率評(píng)價(jià)

5.4.2.1根據(jù)監(jiān)測(cè)得到的局部腐蝕和（或）均勻腐蝕深度與監(jiān)測(cè)時(shí)間，計(jì)算管道腐蝕速率。

5.4.2.2根據(jù)計(jì)算得到腐蝕速率進(jìn)行承壓設(shè)備及管道壽命評(píng)估。

6記錄和報(bào)告

記錄

應(yīng)按照以上監(jiān)測(cè)程序的要求記錄監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和信息，根據(jù)相關(guān)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)和（或）合同的要求保

存所有記錄。

報(bào)告

監(jiān)測(cè)報(bào)告的內(nèi)容根據(jù)監(jiān)測(cè)方要求定制。監(jiān)測(cè)報(bào)告應(yīng)包括以下內(nèi)容：

a）委托單位和監(jiān)測(cè)單位的名稱；

b）執(zhí)行或參考的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)或企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；

c）被監(jiān)測(cè)對(duì)象名稱及編號(hào)；

d）監(jiān)測(cè)方法的簡(jiǎn)單描述；

e）監(jiān)測(cè)電極布置方案；

f）監(jiān)測(cè)電流參數(shù)；

g）監(jiān)測(cè)對(duì)象損傷部位位置信息；

h）監(jiān)測(cè)對(duì)象損傷部位缺陷形貌參數(shù)信息；

i）監(jiān)測(cè)結(jié)果和結(jié)論；

j）監(jiān)測(cè)人員和審核人簽字；

k）監(jiān)測(cè)日期和地點(diǎn)。

A

7方法概要

技術(shù)原理與依據(jù)

7.1.1技術(shù)原理

5

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電壓矩陣成像技術(shù)，基于歐姆定律原理，也被稱為場(chǎng)指紋或電場(chǎng)矩陣技術(shù)。該技術(shù)對(duì)承壓設(shè)備

及管道的監(jiān)測(cè)部位施加直流電，當(dāng)被測(cè)部位因腐蝕導(dǎo)致厚度發(fā)生變化時(shí)，其表面電壓會(huì)發(fā)生變化，

通過(guò)測(cè)量監(jiān)測(cè)區(qū)域的微小電位差，計(jì)算電壓值變化量與管道壁厚缺陷之間的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)對(duì)承壓設(shè)備

及管道腐蝕缺陷的定位和監(jiān)測(cè)。

7.1.2依據(jù)

[1]中國(guó)石油大學(xué)（華東）.用于電壓檢測(cè)的溫度補(bǔ)償方法、電場(chǎng)指紋檢測(cè)方法及系

統(tǒng):201810108252.4[P].2018-07-24.

[2]中國(guó)石油大學(xué)（華東）.一種基于掛片的模塊化電場(chǎng)指紋檢測(cè)系統(tǒng)及檢測(cè)方

法:201810108250.5[P].2018-07-24.

[3]中國(guó)石油大學(xué)（華東）.一種管道中腐蝕點(diǎn)的參數(shù)測(cè)量方法及其設(shè)

備:202011067309.4[P].2020-12-14.

[4]恩迪檢測(cè)技術(shù)（青島）有限公司.一種用于電位矩陣缺陷面檢測(cè)及監(jiān)測(cè)的磁吸式探

頭:202223286993.2[P].2023-03-31.

技術(shù)特點(diǎn)

原位在線測(cè)量，監(jiān)測(cè)精度高；適用范圍廣；使用壽命長(zhǎng)；安全性和靈活性優(yōu)異。

推薦使用范圍

a）監(jiān)測(cè)碳鋼、低合金鋼、不銹鋼、銅合金等金屬材料制承壓設(shè)備及管道服役過(guò)程的均勻腐蝕、

點(diǎn)蝕等腐蝕缺陷的位置和形貌參數(shù)；

b）監(jiān)測(cè)直管、彎頭等管道及儲(chǔ)罐、鍋爐等大型壓力容器的腐蝕行為；

c）電壓矩陣成像的監(jiān)測(cè)精度主要由監(jiān)測(cè)對(duì)象的壁厚、電極矩陣的間距和監(jiān)測(cè)電流大小確定。

人員要求

技術(shù)使用和維護(hù)人員需要培訓(xùn)，培訓(xùn)要求參照無(wú)損檢測(cè)人員資格鑒定與認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)。

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中國(guó)腐蝕與防護(hù)學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)

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承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)電壓矩陣成像法在線監(jiān)測(cè)

Non-destructivetestingofpressureequipment:in-situ

PotentialMatirxMappingmonitoringmethod

xxxx-xx-xx發(fā)布xxxx-xx-xx實(shí)施

中國(guó)腐蝕與防護(hù)學(xué)會(huì)發(fā)布

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承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)電壓矩陣成像法在線監(jiān)測(cè)

1范圍

本文件規(guī)定了基于電位矩陣成像方法的無(wú)損監(jiān)測(cè)技術(shù)，包括監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)程序、監(jiān)測(cè)記錄和

方法概要等方面。

本文件適用于在役承壓設(shè)備及管道壁厚的在線連續(xù)監(jiān)測(cè)。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用

文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）

適用于本文件。

GB/T9445無(wú)損檢測(cè)人員資格鑒定與認(rèn)證

NB/T47013.1承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)第一部分：通用要求

3術(shù)語(yǔ)和定義

下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。

承壓設(shè)備pressureequipment

是指承受一定壓力的設(shè)備，例如鍋爐、壓力容器和管道等。

電壓矩陣成像potentialmatrixmapping

基于電阻網(wǎng)格化測(cè)量原理，通過(guò)電壓信號(hào)測(cè)量承壓設(shè)備及管道壁厚缺陷的方法。

電壓比voltageratio

電極矩陣相鄰電極對(duì)間的實(shí)測(cè)電壓與該電極對(duì)在初始狀態(tài)電壓的比值。

溫度補(bǔ)償temperaturecompensation

依據(jù)被測(cè)對(duì)象監(jiān)測(cè)部位的溫度變化，對(duì)電極矩陣測(cè)得的電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償修正。

分辨率單位resolutionunit

用承壓設(shè)備及管道當(dāng)前腐蝕深度與當(dāng)前剩余壁厚的百分比，作為電壓矩陣成像的分辨率單位。

監(jiān)測(cè)精度monitoringaccuracy

用電壓矩陣監(jiān)測(cè)所得的結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)人工腐蝕缺陷對(duì)比的準(zhǔn)確程度。

4監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

系統(tǒng)組成

主要由控制單元、信號(hào)采集單元、直流電源、電極矩陣、溫度補(bǔ)償組件、電纜組件與接口等單

元組成。

控制單元

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