埋地輸氣管線腐蝕綜合評價

張曉存，薛繼軍

(西安摩爾石油工程實驗室有限公司，西安710065)

埋地輸氣管線腐蝕綜合評價

張曉存，薛繼軍

(西安摩爾石油工程實驗室有限公司，西安710065)

為了保證輸氣管道的安全平穩運行，通過對某沙漠地區輸氣管線的腐蝕情況進行綜合評價，包括PCM檢測，陰極保護有效性檢測，管體內腐蝕缺陷檢測、成像與剩余強度評價以及剩余壽命評價。結果表明，該埋地輸氣管線的外防腐層存在漏點80個，陰極保護全部達標，管體外表面腐蝕是由防腐層破損而引起的，管體壁厚減薄處最小值為5.45mm，該管道腐蝕缺陷在接受范圍內，管道平均腐蝕速率較低。。

輸氣管道；PCM檢測；陰極保護；內腐蝕；評價

0 前言

油氣輸送管線存在的失效模式分為3種：泄露、穿孔和破裂[1]。20世紀70-80年代，美歐統計資料表明，所有干線天然氣輸送管線的事故中泄露占40％～80％，穿孔占10％～40％，破裂占1％～5％[2]。近年來隨著國內各大油田的進一步開發，埋地輸氣管線頻繁發生穿孔漏油事件，嚴重影響油田正常生產[3]。目前，管道完整性管理在各油氣田廣泛推行，其中管道腐蝕綜合評價是管道完整性檢測的重要內容，是對管道進行腐蝕狀況、規律把握和腐蝕預測的必要手段，是開展腐蝕治理工作的重要技術支撐[4]。

以沙漠地區某條輸氣管線為例，管線材質為20鋼，全長44km，主要采用2PE及外加陰極保護的保護形式。該管道主要受Cl-、酸性氣體、流體流態及高程變化等因素影響，腐蝕多發生在管底，腐蝕形態以點蝕和孔蝕為主，尤其在管段中下游高程變化較大的管段，腐蝕穿孔較為集中[5]。

1 檢測方案

試驗管道已運行4年，未開展全面的管內檢測，管線內部腐蝕分布狀況不明。因此，對管道進行全面檢測，包括腐蝕防護系統檢測和埋深檢測，開挖后采用C掃描進行管體內腐蝕缺陷成像，最終結合檢測數據進行管道剩余強度評價及剩余壽命評價。檢測方案如圖1所示。

圖1 管道腐蝕評價檢測方案

2 PCM檢測

采用多頻管中電流法[6]，對管道進行精確定位，確定管道走向并測定管道埋深。每間隔10m對管道進行定位和埋深測量，形成管道走向圖，為下一步定點開挖提供數據。采用ACVG測量技術，在非開挖條件下對埋地管道防腐層進行現場絕緣性能評估和防腐層漏點定位，及時發現并修復防腐層絕緣故障[7]。一般埋地管道外防腐層絕緣電阻低于1 000Ω·m2時，應考慮更換防腐層[8]。該管道共檢測出防腐層漏點80個，其中重度15個，中度13個、輕度52個。防腐層整體性能評價結果為圖2所示。

圖2 防腐層絕緣性能評價結果

3 陰極保護有效性檢測

根據GB/T 21246-2007《埋地鋼質管道陰極保護參數測試方法》，對管道陰極保護系統的有效性采用密間隔電位(CIPS)進行全面評價。經檢測，該管線全線通電電位為-1 924～-1 011mV，斷電電位為-1 332～-855mV。全線陰極保護達標管道達100％，無過保護管道。

4 管體腐蝕狀況檢測與評價

依據試驗管道走向及PCM檢測結果，選取3#樁+250m處和+350m處以及42#樁+280m處為開挖點。

4.1 防腐層保護效果檢測與評價

試驗管道為2PE防腐層，開挖后發現防腐層表面有破損，為機械損傷。3#樁+250m處防腐層破損點如圖3所示。對照PCM評價結果，判定實際開挖評價結果與PCM評價結果基本接近，保持原分級準則。

圖3 3#樁+250m處管道防腐層破損點

4.2 管體外表面腐蝕

剝離防腐層后，在1#和2#開挖點處有明顯腐蝕區域，如圖4所示。根據開挖后防腐層破損點可以看出，這類腐蝕是由于防腐層的破損所引起的。

4.3 管體內腐蝕

超聲波C掃描檢測利用超聲聲波的聲學特性，對超聲信號進行一系列的處理分析，獲得缺陷在不同深度層面上的二維聲學圖像的一種先進的檢測方法[9]。從所顯示的二維圖像上可直觀獲得缺陷的形狀、位置、分布及數據[10]。管道設計壁厚為6.0mm，采用自動超聲C掃描儀實測壁厚最薄點處值為5.45mm，面積為5mm×5mm。

圖4 防腐層剝離后管道外表面

5 管道安全性評價

根據2007版API 579-1/ASME FFS-1[11]所給出的腐蝕缺陷評估圖，將參數λ=0.246，剩余壁厚比Rt=0.935的評估點標入圖中，結果顯示該管道的腐蝕缺陷可接受，如圖5所示。經過進一步計算，可知該管道最大可允許操作壓力為11.76MPa。

圖5 管道腐蝕缺陷評價結果

6 管道剩余壽命評價

根據管道初始壁厚為6mm，計算得知管道平均腐蝕速率為0.124mm/a。經管道剩余強度評價可得，該管道極限腐蝕剩余壁厚為2.59mm，在當前介質和6.3MPa運行壓力下，由于管道平均腐蝕速率較低，計算腐蝕剩余壽命為23年。建議依據TSG D7003-2010《壓力管道定期檢驗規則-長輸(油氣)管道》規定來確定該管道的檢驗周期。

7 結 論

(1)通過PCM檢測對管道進行定位及埋深檢測，為后期開挖檢測提供一定有效數據；同時，檢測發現管道外防腐層僅有57.03％為優，其余均需修復。

(2)該管線全線陰極保護達標管道達100％，無過保護管道。

(3)防腐層表面有鼓包、破損等現象；1#，2#及4#開挖點處有明顯腐蝕區域，根據開挖后防腐層破損點可得出，這類腐蝕是由于防腐層的破損所引起的。

(4)管道設計壁厚為6.0mm，采用自動超聲C掃描儀實測壁厚最薄處為5.45mm，規格為5mm×5mm。

(5)該管道檢測出的腐蝕缺陷可接受。經進一步計算，該管道最大可允許操作壓力為11.76MPa，管道平均腐蝕速率較低，計算得腐蝕剩余壽命為23年。

[1]董紹華.管道完整性技術與管理[D].北京：中國石化出版社,2007.

[2]郭生武,袁鵬斌,張十金.輸送管線完整性檢測、評價及修復技術[M].北京：石油工業出版社，2007.

[3]何小龍,劉生福.塔河四區埋地管線腐蝕綜合評價[J].全面腐蝕控制，2014，28(01):80-84.

[4]張江江,黃鵬,高淑紅.超聲C掃描檢測技術在塔河油田管道檢測中的應用與評價[J].化工自動化及儀表,2013，40(11):1355-1360.

[5]王珂,羅金恒,趙雄等.沙漠地區輸油管道內腐蝕開挖檢測與評價[J].焊管，2012,35(08):55-58.

[6]張偉.管道檢測技術在塔中長輸管道安全評價中的應用淺談[J].全面腐蝕控制,2007,23(07):49-51.

[7]袁厚明.地下管線檢測技術[M].北京:中國石化出版社，2012.

[8]郭勇,邢輝斌.埋地管道外防腐層PCM檢測技術[J].石油和石化設備,2011,14(07):63-64,69.

[9]陳琴.C掃描埋地管線防腐層檢測系統[J].地下管線管理,2004(05):40-40.

[10]李英杰,賈向煒,章海林.C掃描儀器在燃氣管道防腐檢測的應用[J].煤氣與熱力,2005,25(11):24-26.

[11] API 579-1/ASME FFS-1-2007,Fitness-For-Service[S].

Comprehensive Assessment for the Corrosion of Buried Gas Pipeline

ZHANG Xiaocun，XUE Jijun
(Xi’an Maurer Petroleum Engineering Laboratory Co.,Ltd.,Xi’an 710065,China)

To ensure the gas pipeline running safely and smoothly,this paper focused on a comprehensive assessment for the corrosion of a gas pipeline in desert area by the methods of PCM detection,cathodic protection system detection,internal corrosion defect detection,imaging and residual strength valuation and remaining lifetime assessment.The results showed that there are 80 leak sources on the external anti-corrosion coating,the cathodic protection system is qualified,the external surface corrosion of the pipeline is caused by coating damages,the outer surface corrosion of pipe body is caused by coating damage,the minimum wall thickness of the pipeline is 5.45mm,the corrosion defects on the pipeline are acceptable and the average corrosion rate is low.

gas pipeline;PCM detection;cathodic protection system;internal corrosion;assessment

TE988.2

B

1001-3938(2015)01-0066-03

張曉存(1984—)，女，碩士，主要從事油氣輸送管道、儲罐及壓力容器的檢測及安全評價工作。

2014-08-12

李 超