長輸管道腐蝕檢測與強度評價技術研究

黃剛(中石化管道儲運有限公司聊城輸油處，山東 聊城 252000)

0 引言

我國對腐蝕管道剩余強度評價研究較晚，20世紀90年代中期才開始了對管道剩余強度評價技術的研究，由于當時長輸管道腐蝕預測、剩余強度評價等相關理論基礎和綜合檢測技術的落后，導致出現了很多管道運輸事故。國外發達國家在長輸管道檢測、剩余強度評價、運行壽命評價、預測以及管線運行維護管理方面研究十分成熟，長輸管道完整性管理最為主要的內容是管道腐蝕缺陷的檢測和剩余強度的評價，尤其是長輸管道剩余強度的評價在國內外研究方面較多，現已形成了一套可靠的評價體系和標準，根據這套體系可以安全可靠的對長輸管道實施定期的檢測和維護，時刻監視長輸管道運行狀況，及時掌握管線腐蝕缺陷程度，以及制定搶修維護措施[1-4]。最近，利用ANSYS有限元分析方法在對管道腐蝕深度、長度以及剩余強度方面研究比較多，該方法主要是對管道軸向、環向腐蝕管道相互作用力進行分析，確定長輸管道腐蝕缺陷尺寸以及管道剩余承載壓力大小。

1 管道腐蝕檢測

1.1 漏磁檢測

漏磁檢測器研制裝置在國內外管道方面研制比較成熟，該裝置主要由行走單元、供能單元以及檢測單元組成，漏磁檢測技術日益成熟，廣泛應用于油氣長輸管道腐蝕缺陷檢測方面，適用于φl59mm～φl200mm輸油氣任何材料管道的腐蝕在線監測，該檢測方法的缺點在于只能檢測超過管道壁厚20%～30%的腐蝕量，低于管道壁厚的20%，是無法精確檢測，超聲波檢測腐蝕量精度要高于漏磁檢測[3-4]。

1.2 超聲波監測

超聲波檢測在國內外研究已經很成熟，應用與管道內腐蝕缺陷方面十分廣泛。超聲波檢測原理:利用超聲波的脈沖反射原理檢測腐蝕管段管壁厚度。具體步驟如下:

①將探頭垂向置于管道內壁，并發射超聲脈沖基波；

②垂向探頭接收由管管道內壁表面反射的脈沖；

③隨后，垂向探頭又會接受管道外壁表面反射的脈沖，探頭接受的管道內外壁表面反射脈沖間距能夠反映出腐蝕管道厚度和長度。

超聲波檢測器檢測管道精度:5mm2點蝕，10%管道壁厚的腐蝕量；超聲波檢測器檢測精度遠高于漏磁檢測器，但是價格以及儀器的敏感性也相應比漏磁檢測器要高。

2 管道腐蝕強度評價

2.1 長輸管道剩余強度評價思路

長輸管道遇到腐蝕情況下，可以通過對長輸管道管線進行智能檢測，在結合管線材料參數性能基礎上，進行如下的管道剩余強度的評價，評價思路如圖1所示。

圖1 長輸管道剩余強度評價思路

2.2 評價方法

長輸管道因腐蝕而造成管道缺陷，對缺陷管道剩余強度的評價主要分為平面型缺陷管道剩余強度評價和體積型缺陷管道剩余強度評價[5-7]。腐蝕管道網格模型如圖2所示。

圖2 腐蝕管道網格模型

平面型剩余強度評價方法考慮了管道脆性斷裂行為，以及演變為塑性失穩等所有可能破壞行為，在國內，該評價方法算是較有效，評價結果最為可靠的方法。目前國際上主要將英國標準協會BSI BS 7910標準與CEGB R6標準結合使用，在彈塑性斷裂力學分析的基礎上，應用失效評估圖進行管道安全運行評價。

體積型剩余強度評價方法首先是確定腐蝕管道厚度截面，在此基礎上評估腐蝕區域軸向和環向厚度截面(CTP)，根據管道材質性能、輸壓、焊縫系數以及管道所處區域級別等，計算腐蝕管道軸向和環向尺寸，確定最小管道壁厚，然后按照API 579標準進行管道安全運行評價[7]。

平面型剩余強度評價與體積型剩余強度評價共同點是評價思路與國際通用方法是一致的，都是以斷裂力學為基礎，對腐蝕管道的評價過程嚴謹，評價結果相對可靠。

3 結語

長輸管道完整性管理主要內容是管道腐蝕缺陷的檢測和剩余強度的評價，基于國內外長輸管道腐蝕檢測與剩余強度評價應用基礎上，主要從管道腐蝕檢測技術和剩余強度評價兩方面來闡述，國內外在管道完整性管理方面的研究深度有一定的差距，今后要多引進國外先進管道檢測技術與強度評價方法，更要及時地消化和吸收先進思想理念，研發出更多符合我國管道輸運現狀的配套技術，制定出一套系統完整的管道安全運行管理標準和規范，才能保證我國長輸管道安全可靠的運行。

[1]劉海峰,王毅輝.在役油氣壓力管道腐燭剩余強度評價方法探討[J].天然氣工業,2001,21(6):90-92.

[2]趙新偉,羅金恒,路民旭.含腐蝕缺陷管道剩余強度的有限元法分析[J].油氣儲運,2001,20(3):18-21.

[3]龍媛媛,石仁委,柳言國，等.油田埋地管線腐蝕檢測與防護[J].石油化工腐蝕與防護,2009,26(6):14-17.

[4]衣紅兵,牟宗元,王學國.油田埋地管道防腐層檢測方法[J].石油工程建設,2010,(2):112-113.

[5]宋寧波.輸油管道改輸氣管道剩余強度評價研究[M].四川:西南石油學院.2003.

[6]蔡文軍,陳國明,潘東民.腐蝕管線可靠性的研究[J].石油機械,2000,28(3):25-28.

[7]洪來鳳.基于ANSYS的雙點腐蝕缺陷管道剩余強度評價[J].油氣儲運,2010,29(12):916-917.