油田天然氣管道檢測(cè)及管道的防腐蝕控制

中圖分類號(hào)：TE973.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1008-925X(2012)02-0136-01

摘要：鋼質(zhì)管道是輸送天然氣的主要載體，防腐技術(shù)已成為管道建設(shè)的重要組成部分，結(jié)合在油氣管道檢測(cè)中的實(shí)際，就埋地天然氣管道的防腐技術(shù)作了論述，對(duì)埋地管道外防腐層和陰極保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行狀況進(jìn)行檢測(cè)。闡述了油氣管道檢測(cè)工作的主要內(nèi)容，分析、評(píng)價(jià)了檢測(cè)結(jié)果，提出了關(guān)于對(duì)鋼質(zhì)管道腐蝕的控制對(duì)策。

關(guān)鍵詞：油氣管道；檢測(cè)；防腐蝕；控制

1 油氣管道檢測(cè)概述

油氣管道大都采用直縫雙面埋弧焊鋼管。埋地管道的腐蝕控制方案采用陰極保護(hù)系統(tǒng)和管道外防腐層聯(lián)合保護(hù)。陰極保護(hù)系統(tǒng)以外加電流陰極保護(hù)為主，局部非開挖施工(頂管等)地段安裝犧牲陽極為輔。鋼管外防腐采用3層聚乙烯加強(qiáng)級(jí)防腐層，即高密度聚乙烯作外涂層材料，熔結(jié)環(huán)氧粉末(FBE)作底層，共聚物作中間粘結(jié)層，防腐層總厚度≥3.2mm。

由于油田油氣管道大部分敷設(shè)于城鄉(xiāng)結(jié)合地區(qū)，土壤多為回填土、建筑廢棄物，且地下水位高，地表水系發(fā)達(dá)，土壤的腐蝕性較強(qiáng)。為了全面掌握管道的腐蝕控制狀況，制訂合理、科學(xué)的維護(hù)管理方案，對(duì)油氣管道腐蝕控制進(jìn)行了檢測(cè)。

2 檢測(cè)工作的主要內(nèi)容

2.1 在非開挖的情況下，采用管線探測(cè)儀對(duì)管道的平面位置和埋深進(jìn)行復(fù)查，協(xié)助管理人員檢查管道埋深和復(fù)核線路標(biāo)志樁等設(shè)施。

2.2 采用密間隔電位檢測(cè)法對(duì)管道陰極保護(hù)電位進(jìn)行檢測(cè)，全面掌握陰極保護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，對(duì)管道是否獲得全面、合適的陰極保護(hù)進(jìn)行測(cè)量。

2.3 采用管中電流檢測(cè)法和直流電壓梯度檢測(cè)法，全面檢測(cè)該段管道外防腐層的現(xiàn)狀，包括防腐層老化情況、破損位置及破損大小狀況，測(cè)算防腐層的絕緣電阻率。管中電流檢測(cè)法是通過施加多頻信號(hào)電流在管道上，檢測(cè)信號(hào)電流在管道上的衰減率，計(jì)算出管道防腐層的平均絕緣電阻率。直流電壓梯度檢測(cè)法是向檢測(cè)管道施加特定頻率的電流信號(hào)，如果管道防腐層出現(xiàn)破損，信號(hào)電流就會(huì)從破損點(diǎn)流出，由于土壤的電阻作用，破損點(diǎn)與周圍大地之間產(chǎn)生了電壓梯度，通過對(duì)電壓梯度進(jìn)行檢測(cè)，確定破損點(diǎn)的位置和破損的程度。

2.4 通過測(cè)量管道附近土壤電位梯度來判斷雜散電流分布情況，對(duì)確認(rèn)存在雜散電流干擾的管段進(jìn)行管道電位監(jiān)控測(cè)量，判斷雜散電流對(duì)管道的腐蝕影響。

3 檢測(cè)結(jié)果分析與評(píng)價(jià)

3.1 管道外防腐層平均絕緣電阻率。通過管道測(cè)試樁施加多頻信號(hào)電流在管道上，根據(jù)每段檢測(cè)管道的長(zhǎng)度不同，輸入信號(hào)電流大小不同，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)多個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，測(cè)得電流值，把數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，用檢測(cè)數(shù)據(jù)分析處理軟件分析處理后，得到每段檢測(cè)管道防腐層絕緣電阻率，計(jì)算得到整條管道防腐層平均絕緣電阻率，則分析出管道防腐層質(zhì)量。

3.2 管道防腐破損點(diǎn)。通過管道測(cè)試樁向管道施加特定頻率的電流信號(hào)時(shí)，檢測(cè)人員采用埋地管道外防腐狀況檢測(cè)儀，沿管道走向檢測(cè)，當(dāng)距離破損點(diǎn)足夠近時(shí)，就可在儀器上測(cè)得直流電壓梯度，采用十字叉定位法，依據(jù)接收顯示的方向和DB微電壓的數(shù)值確定出電壓場(chǎng)的中心及大小，從而確定破損點(diǎn)的位置和破損的程度。

3.3 雜散電流分布情況。一般認(rèn)為，當(dāng)管道附近土壤中的電位梯度大于0.5mV/m，雜散電流的干擾存在；當(dāng)土壤中的電位梯度大于2.5mV/m，應(yīng)及時(shí)采取防護(hù)措施。在對(duì)該段管道附近土壤進(jìn)行電位梯度檢測(cè)時(shí)，沿管道走向每間隔300m左右測(cè)量1組土壤電位梯度值，特殊復(fù)雜地段則縮小檢測(cè)間距。

《鋼質(zhì)管道及儲(chǔ)罐腐蝕控制工程設(shè)計(jì)規(guī)范》SY0007—1999對(duì)雜散電流強(qiáng)弱程度的判斷指標(biāo)為：土壤中的電位梯度小于0.5mV/m，雜散電流干擾程度小；土壤中的電位梯度范圍為0.5～5mV/m，雜散電流干擾程度中等；土壤中的電位梯度大于5mV/m，雜散電流干擾程度大。

3.4 管道陰極保護(hù)系統(tǒng)。在陰極保護(hù)電源輸出線上串接斷流器，斷流器以一定的周期斷開或接通，檢測(cè)人員沿管道軸檢測(cè)，采集陰極保護(hù)系統(tǒng)開、關(guān)時(shí)管道電位數(shù)據(jù)，繪制連續(xù)的管道電位曲線圖，直觀反映出管道全線陰極保護(hù)電位情況。

4 埋地油氣管道防腐蝕控制對(duì)策

4.1 根據(jù)天然氣管道檢測(cè)方法，檢測(cè)得到管道防腐層平均電阻率，按照外加電流陰極保護(hù)長(zhǎng)度的簡(jiǎn)化公式計(jì)算，就能得到現(xiàn)狀管道陰極保護(hù)總保護(hù)長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)。

油田天然氣管道隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，管道防腐層絕緣電阻將出現(xiàn)一定程度的下降，管道所需的保護(hù)電流密度增加，保護(hù)長(zhǎng)度將縮短。要維持現(xiàn)有的管道保護(hù)長(zhǎng)度，就必須提高通電點(diǎn)的輸出電位，增大輸出電流，但這樣會(huì)導(dǎo)致通電點(diǎn)電位過高而形成“過保護(hù)”。

4.2 但是由于埋地管道長(zhǎng)期受到土壤溶液的侵蝕作用，任何一種防腐絕緣材料都不可能完全將腐蝕介質(zhì)與管道隔離，而且管道防腐層在生產(chǎn)、運(yùn)輸和施工的多個(gè)環(huán)節(jié)均有可能受到一定程度的損傷。為了保證管道的正常運(yùn)行，對(duì)已檢測(cè)出的管道防腐層缺陷點(diǎn)，及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)，確保管道處于良好的保護(hù)狀態(tài)。

4.3 隨著城市化的發(fā)展，公路、鐵路、工業(yè)區(qū)等的配電設(shè)施都可能在土壤中形成雜散電流，并且雜散電流對(duì)管道的腐蝕會(huì)隨雜散電流源的工作狀態(tài)和管道的外防腐絕緣層的變化而變化，這給雜散電流的監(jiān)測(cè)和排除帶來很大困難。

參照檢測(cè)結(jié)果，結(jié)合雜散電流腐蝕控制管理的特點(diǎn)，可在輸天然氣管線的設(shè)計(jì)、施工以及日常維護(hù)管理等方面采取以下應(yīng)對(duì)措施：

一是合理選擇管道的走向，盡量遠(yuǎn)離雜散電流干擾源；對(duì)經(jīng)過鐵路、公路等地段的管道可加密安裝電位測(cè)試樁，日常管網(wǎng)巡檢有針對(duì)性地加密檢測(cè)；加強(qiáng)管道巡檢并加強(qiáng)監(jiān)測(cè)管道附近土壤電位梯度，特別是土壤電位梯度波動(dòng)范圍較大地段應(yīng)定期檢測(cè)，依據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)，分析土壤電位梯度是否有增大的趨勢(shì)。

二是當(dāng)管道路由附近存在電塔或其他配電設(shè)施時(shí)，應(yīng)主動(dòng)與供電部門協(xié)商，遷移電塔或配電設(shè)施的接地體，盡量使接地體安裝于遠(yuǎn)離管道的另一側(cè)，加大管道與接地體的距離。

三是嚴(yán)格監(jiān)控管道沿線的工廠、在建鐵路等潛在的雜散電流干擾源。

四是嚴(yán)格落實(shí)陰極保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行管理的工作內(nèi)容，加強(qiáng)陰極保護(hù)系統(tǒng)設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)，作好管道陰極保護(hù)的日常檢測(cè)，詳細(xì)記錄檢測(cè)的各項(xiàng)參數(shù)。定期測(cè)量管道的陰極保護(hù)電位，定期對(duì)重點(diǎn)監(jiān)控的管道區(qū)域進(jìn)行土壤電位梯度檢測(cè)，將檢測(cè)數(shù)據(jù)作好記錄并存檔。日積月累的檢測(cè)記錄將有助于客觀地評(píng)價(jià)陰極保護(hù)系統(tǒng)的保護(hù)效果，為管道的運(yùn)行維護(hù)工作提供重要依據(jù)。

5 結(jié)語

通過對(duì)管道外防腐層和陰極保護(hù)系統(tǒng)的全面檢測(cè)分析，可了解管道腐蝕控制的現(xiàn)狀，為科學(xué)合理地、有針對(duì)性地制訂管道維護(hù)管理方案提供依據(jù)，也為下一步的項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工提供參考數(shù)據(jù)。參照相關(guān)國(guó)際、國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合多項(xiàng)工程實(shí)例，筆者認(rèn)為，陰極保護(hù)系統(tǒng)與管道外防腐層相結(jié)合的管道防腐方法是較為經(jīng)濟(jì)、有效的管道腐蝕控制措施。