控制注汽管道壁厚減薄的方法

控制注汽管道壁厚減薄的方法

劉金濤

河南油田設計院

河南油田控制注汽管道壁厚減薄的方法主要有：在設計中將井場區域內的單井注汽管道敷設高度由原來的300 mm提高到500 mm，保證管道處于干燥狀態，以減緩單井注汽管道壁的外腐蝕；對注汽管道內蒸汽的流速進行計算，在保證不發生沖蝕的前提下，合理確定蒸汽流速；施工單位在安裝注汽管道時應對注汽管道的實際壁厚進行測量并存檔備查，為壓力容器檢驗部門日后推算注汽管道的腐蝕速率提供可靠的原始數據，保證推算壁厚腐蝕速率的準確性；建立稠油熱采注汽管道壁厚評價技術體系，從而為注汽管道的設計、管理提供技術支撐。

注汽管道；壁厚減薄；蒸汽流速；腐蝕速率；措施

1 現狀與問題

河南油田注汽管道材質均采用無縫鋼管（GB/ T6310），該種管材可在溫度為430℃以下長期使用。注汽管道的壁厚可根據注汽鍋爐蒸汽的溫度、壓力等計算確定，壁厚的腐蝕余量一般設為0.5～1.5 mm。注汽管道的管徑根據注汽量、注汽鍋爐出口壓力、注汽井口壓力、注汽管線長度等計算確定。計算注汽管道的管徑時要對管道內的蒸汽沖蝕速度進行驗算，保證注汽管道內蒸汽流速小于注汽管道的沖蝕速度，以避免蒸汽對注汽管道的彎頭部位產生沖蝕，加快注汽管道的壁厚減薄。由于2004年該油田引進17 MPa注汽鍋爐及2009年燃煤注汽鍋爐的投產，使得注汽管道的設計壓力、溫度也隨著注汽鍋爐的變化而變化。過熱蒸汽管道的設計壓力為11.27 MPa，設計溫度為400℃。與17.2 MPa注汽鍋爐相連的注汽管道的設計壓力為19.8MPa，設計溫度為365℃。與燃煤注汽鍋爐、燃油注汽鍋爐同時相連的注汽管道的壁厚核算壓力、溫度應以計算壁厚較大的溫度、壓力進行核算。

注汽管道的保溫采用復合硅酸鋁鎂管殼+巖棉管殼的保溫方式。保溫層的捆扎方式采用捆扎帶，對兩層保溫層分別進行捆扎，目的是增加保溫層的使用時間，提高保溫效果。但實際捆扎采用的是鍍鋅鐵絲，隨著時間的延長，該捆扎方式會發生管道保護層破損及保溫層脫落現象，失去防水、保溫的功能。

注汽管線的防腐層設計為可耐450℃高溫的防銹漆。實際上，現場注汽管道的防銹漆在高溫的作用下大部分發生燒蝕現象，失去了防腐功能。

在井場附近的注汽管線采用低支墩敷設方式，管道距地面的設計距離為300 mm，實際上部分管道的保溫層緊貼地面，甚至有部分管道埋在土中。由于注汽管道長期處于潮濕狀態，管道的外腐蝕非常嚴重。

2 方法與措施

（1）增加單井注汽管道敷設高度。河南油田稠油熱采單井注汽管道的腐蝕速率大于注汽干管的腐蝕速率，因此單井注汽管道壁厚減薄的主要原因是管道外表面腐蝕較為嚴重。在設計中將井場區域內的單井注汽管道敷設高度由原來的300 mm提高到500 mm，使注汽管道的保溫層與地面保持一定的距離，并且將管道的外保護層由原先的一層油氈紙加兩道玻璃布改為現在的玻璃鋼管殼，以提高注汽管道外保護層的防水能力，保證管道處于干燥狀態，以減緩單井注汽管道壁的外腐蝕。

（2）合理確定蒸汽流速。雖然測量結果顯示，在一定的蒸汽流速范圍內，蒸汽流速的差別對注汽管道的沖蝕作用并不明顯，但隨著流速的增加，對注汽管道的沖蝕作用會明顯增強。蒸汽流速過大會對管道產生沖蝕作用，增加蒸汽流動的阻力；流速過小則需加大管徑，這會增加注汽管道的建設費用。因此，需要對注汽管道內蒸汽的流速進行計算，在保證不發生沖蝕的前提下，合理確定蒸汽流速，以減小蒸汽對管壁的沖蝕。

（3）設計中規定彎頭壁厚。在以往的設計圖紙中，只注明注汽管道彎頭的使用溫度、材質、公稱直徑、設計壓力、彎曲半徑等參數，而對注汽管道彎頭的壁厚并未做出規定，彎頭的壁厚主要由管件生產廠家根據設計參數自行計算。由于不同的廠家對彎頭壁厚腐蝕余量的取值各不相同，造成同一型號彎頭的壁厚也各不相同，給注汽管道壁厚的測試和使用帶來了較大的影響。為了改善這種狀況，在注汽管線的設計中應對彎頭壁厚進行統一規定，并將其注明在工程設計項目中，保證注汽管道的使用年限。

（4）選取耐高溫防銹漆。現場調查發現，注汽管道的防腐漆大部分已被高溫蒸汽燒蝕，間歇運行的注汽管道也失去了防腐層。因此在設計中篩選耐高溫能力較強的防銹漆很重要。

（5）加強彎頭質量檢查。嚴格按照設計規定選用或制作注汽管道彎頭，并對注汽管道彎頭質量進行嚴格的檢查，以保證注汽管道的正常使用。

（6）施工單位應存檔管道實際壁厚。施工單位在安裝注汽管道時應對注汽管道的實際壁厚進行測量并存檔備查，為壓力容器檢驗部門日后推算注汽管道的腐蝕速率提供可靠的原始數據，保證推算壁厚腐蝕速率的準確性。

（7）加強單井注汽管道的監管。與注汽干管相比，井場區域單井注汽管道的腐蝕情況較為嚴重，單井管線的數量也遠多于注汽干管的數量。在管理上應更加重視對單井注汽管道的監管，加強對單井注汽管道的壁厚測量，并根據情況采取相應的措施，以保證注汽管道的安全使用。

（8）嚴格控制鍋爐給水指標。嚴格控制鍋爐給水的溶解氧、氯離子含量、pH值等給水指標，以降低注汽管道的內表面腐蝕速率。

（9）保證管道的除銹及涂刷質量。管道防銹漆是否脫落直接關系到管道是否產生外腐蝕。規范和設計中對管道的除銹及涂刷等均進行了較嚴格的規定，施工單位應嚴格按照規范及設計規定執行。在防銹漆的采購中應保證防銹漆的質量。

（10）嚴格按照規范捆扎保溫及保護層。在設計管道的保溫層及保護層時，為了保證保溫層及保護層的使用年限，防止保溫層及保護層的脫落、下垂，對保溫層的捆扎做了較嚴格的規定。但是在調查中發現，保溫層及保護層的捆扎并沒有按設計規定執行，如捆扎材料、捆扎間距、捆扎次數等均不符合設計及規范要求，直接造成了保溫層及保護層過早脫落，從而加快了管道的腐蝕。因此必須嚴格按照設計及規范所制定的標準捆扎保溫層及保護層。

（11）嚴格按照設計規定制作彎頭。設計中對管道彎頭的制作方法及制作彎頭的管道壁厚等做了規定，但施工時彎頭的制作方法及制作彎頭直管的壁厚和設計有一定的出入，直接影響了彎頭的使用年限。因此需要對管道彎頭進行嚴格的檢查，以保證注汽管道的使用年限。

3 結論及建議

（1）河南油田應建立稠油熱采注汽管道壁厚評價技術體系。應根據注汽管道的使用年限、注汽管道內蒸汽的速度以及注采方式的不同對注汽管道進行分類，并根據分類建立注汽管道的壁厚監測系統，對注汽管道壁厚減薄情況進行監測，力求取得較可靠的監測數據，從而為今后注汽管道的設計、施工和管理提供依據，同時可準確地測量注汽管道的壁厚及其腐蝕速率，為注汽管道的設計、管理提供技術支撐。

（2）實踐證明，河南油田稠油熱采注汽管道腐蝕速率應控制在0.12 mm/a以內。

（欄目主持 樊韶華）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.3.062