埋地油氣管道外防腐層檢測及修復技術

全 佳 譚泉玲 岳良武 李樞一 張 弛

1.中國石油集團工程設計有限責任公司西南分公司，四川 成都 610041

2.中國石油塔里木油田公司，新疆 庫爾勒 841000

3.中國石化天然氣榆濟管道分公司，山東 濟南 250101

4.中國石油化工股份有限公司北京石油分公司，北京 100022

0 前言

油氣管道擔負著為下游用戶輸送石油、天然氣的任務， 然而油氣管道在服役期間由于外防腐層長時間埋地，易出現破損、老化、龜裂、剝離和脫落等現象，會發生管道腐蝕和穿孔，引發泄漏、火災、爆炸等事故，造成重大經濟損失、人員傷亡和環境污染。 因此，確保管道外防腐層狀態完好對管道安全運行尤為重要［1］。

管道外防腐層檢測是指在不開挖情況下，采取外檢測技術對埋地鋼制管道外防腐層以及陰極保護效果進行檢測及評價。 管道外防腐層檢測可發現地下油氣管道防腐層缺陷、腐蝕、機械損傷等存在風險的可疑位置，采用就地開挖和修復補強技術，可以使管道重新達到設計承壓能力，有效防止管道事故發生，還可避免不必要的管道維修和更換，同時保證了油氣管道的長壽命安全平穩運行。

1 油氣管道外防腐層檢測技術及評價

1.1 常用外防腐層檢測技術方法

目前管道外防腐層檢測技術方法很多［2-4］，一般常用交流電位梯度法（ACVG），直流電位梯度法（DCVG）與密間隔電位測試法（CIPS）對油氣管道進行外檢測。

a）ACVG基本原理是向管道施加某一特定頻率的交流電流信號，如果防腐層破損，信號電流就會從破損處流出，并以破損處為中心形成一個球形電位場，在地面上通過對這個電位場地面投影的電位梯度檢測，確定出電位場的中心，從而確定破損處的位置。 ACVG檢測方法具有檢測速度快、定位精確高等優點。

b）DCVG基本原理是在施加了直流電源或有陰極保護的埋地管道上，電流經過土壤介質流入管道防腐層破損而裸露的鋼管處時，會在管道防腐層破損處周圍形成一個電位梯度場。 在接近破損點的部位，由于電流密度增大，因而電位梯度也增大。 DCVG檢測就是通過檢測地面的電位梯度從而判斷防腐層缺陷。 DCVG檢測方法簡便、準確、可靠，還可判斷管道防腐層破損處是否有腐蝕發生。

c）CIPS原理是在有陰極保護系統的管道上，通過測量管道的管地電位沿管道的變化 （一般是每隔1～5 m測量一個點）來分析判斷防腐層的狀況和陰極保護系統是否有效。 具體做法是檢測前在陰極保護設施上安裝GPS同步電流通斷器，并在檢測前通過衛星脈沖代碼調試電流通斷時間同步，整個檢測過程中實現每5 s進行一次重新同步， 可測得開電位或瞬時關電位兩種管地電位，然后分析管地電位沿管道的變化趨勢即可知道管道防腐層的總體平均質量優劣狀況。

1.2 外防腐層檢測內容

外防腐層檢測主要包括以下內容：

a）了解管道沿線的人文地理環境、 管道占壓情況、管道沿線防護帶和沿線環境等。

b）采用埋地管道探測儀或管道防腐狀況檢測系統，對管道埋深、位置和走向進行測定并記錄。

c）通過對管道沿途土壤含水、含鹽、酸堿性、微生物活性、電阻率和氧化還原電位的檢測，來評價土壤的腐蝕性。

d） 應用管道防腐層檢測系統， 查找管道全線的防腐層破損情況，正確識別腐蝕活躍點，分別確定具體位置。

e）進行現場測試， 并對采集數據進行綜合分析，計算出管道防腐層絕緣電阻率， 根據標準進行分級和評價，確定管道防腐層老化狀態。

f） 查找管道建設期間在鋼套管、穿跨越處等埋設的臨時性的犧牲陽極，若有，則明確測試樁犧牲陽極跨接電阻的具體位置。

g）查找出管道自然電位異常的具體原因。

1.3 外腐蝕直接評價技術

外腐蝕直接評價方法（ECDA）［5］是管道完整性管理體系中完整性評價的重要組成部分，是通過評價和降低外腐蝕對管道完整性的影響來提高管道安全性的一種結構化過程。 國外對此領域研究較早，制定了相應的技術規范。 2002年美國腐蝕工程師協會針對管道外腐蝕推出了一種建立在間接檢測評價和直接檢測驗證基礎上的外腐蝕直接評價方法，并已形成了標準，即《管道外腐蝕直接評價推薦做法》（NACE RP 0502-2002），2008年美國腐蝕工程師協會對 《管道外腐蝕直接評價推薦做法》進行了重新修訂，制定了標準做法《管道外部腐蝕直接評估方法》（Pipeline External Corrosion Direct Assessment Methodology）（NACE SP 0502-2008）。 目前，外腐蝕直接評價方法在國內已取得廣泛應用［6］。

2 外防腐層破損點修復技術

近年來，三層PE防腐層所具備的優良性能使得其已成為我國新建油氣管道工程首選的防腐涂層。 然而三層PE防腐層從生產、施工到運行期間存在諸多因素，易出現破損。 通過外檢測技術發現的防腐層破損點需要及時修復，以免油氣管道遭受進一步腐蝕。 外防腐層破損點修復技術因防腐層類型不同，修復施工工藝也不同。

2.1 修復方案

對于直徑≤30 mm外防腐層破損點 （包括針孔），采用熱熔膠粘劑和聚乙烯補傷片進行修復。 而對于直徑＞30 mm 外防腐層破損點， 采用粘彈體防腐膠帶和纏繞聚丙烯膠帶修復。

2.2 修復步驟

采用粘彈體防腐膠帶加纏繞聚丙烯膠帶修復技術主要分為表面處理、防腐層缺陷修復及修復驗收三步。

2.2.1 表面處理

a） 清除暴露管段上的泥土， 使防腐層缺陷完全露出，測量并記錄缺陷尺寸及位置，對缺陷處進行拍照。

b）對缺陷處的防腐層進行修整，將已破損的防腐層除去，使產生銹蝕的管體完全裸露。

c）對已裸露的管體表面進行處理，將腐蝕產物清理干凈，表面處理等級應達到St 2.5級。

d）必須將缺陷四周10 mm范圍內及需要修復的防腐層表面的所有銹斑、鱗屑、污垢和其他雜質及松脫的涂層清除掉，其后再將缺陷部位打磨成粗糙面，并用干燥的布和刷子將灰塵清除干凈。 注意在防腐層缺陷處的管體表面進行作業時必須采用手工除銹。

2.2.2 防腐層缺陷修復

a）粘彈體防腐膠帶施工前，應保證補傷處干燥。

b） 將粘彈體防腐膠帶依次貼敷， 同時碾壓排除空氣。粘彈體防腐膠帶搭接寬度≥1 cm，施工時可沿膠帶內側搭接線進行搭接；粘彈體防腐膠帶始末端搭接長度≥100 mm。

c） 粘彈體防腐膠帶施工完成后立即進行外觀和漏點檢測。

d）粘彈體防腐膠帶層合格后，采用聚丙烯增強纖維膠帶（外帶）環包纏繞在粘彈體防腐膠帶外層。

e）聚丙烯增強纖維膠帶具體施工方法是：從一端開始先原位纏繞一周，留出約3 mm寬的粘彈體膠帶不纏繞外帶，然后進行螺旋纏繞，纏繞外帶時應保持一定張力，膠帶搭接寬度為50%～55%，直至另一端，最后在結束部位原位纏繞一周。

2.2.3 修復驗收

防腐層補傷處應進行外觀檢查， 需確保其表面平整，無皺折、氣泡等現象，若不合格則應重新補傷。 補傷處應采用100%電火花檢漏，檢漏電壓為15 kV，無漏點為合格。

3 結論

自美國頒布《管道安全改進法》以來，管道完整性管理在世界范圍內得到廣泛認可。 管道外防腐蝕體系檢測及評價是管道完整性管理中的重要內容，也越來越受到重視。 腐蝕是影響管道安全和使用壽命的關鍵因素，定期開展管道外防腐蝕體系檢測及評價技術能夠很好摸清管道的腐蝕情況及運行情況，對檢測中發現的問題進行有計劃、有針對性的維修，延長管道使用壽命，減少或避免事故發生，進而降低管道運行風險，節約企業成本，做到事前預控，實現科學管理。

［1］ 劉海峰，胡 劍，楊 俊. 國內油氣長輸管道檢測技術的現狀與發展趨勢［J］. 天然氣工業，2004，24（11）：174-150.

［2］ 張煒強，郭曉男，陳圣乾，等. 埋地管道外防腐蝕層檢測技術［J］. 石油化工腐蝕與防護，2010，27（3）：52-55.

［3］ 于培林，姚安林，李又綠，等.油氣管道外檢測技術的綜合應用［J］. 天然氣與石油，2008，26（1）：31-34.

［4］ 唐林華，蔡英華，路 芳，等. 川西氣田輸氣管道防腐層檢測調查分析［J］. 天然氣與石油，2008，26（4）：19-23.

［5］ NACE SP 0502-2008，Pipeline External Corrosion Direct Assessment Methodology［S］.

［6］ 涂明躍，葛艾天. 陜京管道外腐蝕直接評價（ECDA）實踐［J］. 腐蝕與防護，2007，28（7）：369-372.