油氣管道的腐蝕與檢測

趙麗爽 趙明

摘 要：文章從油氣管道的安全運(yùn)營出發(fā)介紹了管道腐蝕缺陷類型。闡述了獲得各種管道腐蝕信息的關(guān)鍵技術(shù)——內(nèi)、外檢測技術(shù)及其特點(diǎn)與前景。希望通過文章的研究能夠?yàn)橄嚓P(guān)人士提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：腐蝕；防腐層檢測；內(nèi)檢測

1 導(dǎo)致腐蝕的因素和特點(diǎn)

隨著服役時(shí)間的增長，油氣管道受外界環(huán)境和內(nèi)部介質(zhì)的共同影響，管道本體產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕，造成泄露、穿孔或破裂等破壞管線正常運(yùn)行的嚴(yán)重事故。統(tǒng)計(jì)表明各類事故中腐蝕引起的事故所占比例為第一位[1]。管道內(nèi)部和外部均存在一定程度的腐蝕，由于管段內(nèi)壁與外壁所處環(huán)境不同，腐蝕失效以外腐蝕為主。

造成管線腐蝕的因素很多，管材本身的性質(zhì)、管道施工時(shí)防腐補(bǔ)口的質(zhì)量、周圍土壤環(huán)境、輸送介質(zhì)及其管線的布局走向都會影響管線的腐蝕速度。可見，腐蝕本身是一個(gè)自然的破壞過程，是管道在運(yùn)營過程中普遍存在的自然現(xiàn)象。因此，腐蝕是不能避免的，只有研究其發(fā)展規(guī)律，采取有效措施，將腐蝕引起的危害降到最低。

2 油氣管道腐蝕類型

油氣管道在生產(chǎn)、安裝及使用過程中不可避免的會產(chǎn)生各種缺陷，其主要類型有兩個(gè)：平面型缺陷和體積型缺陷。平面型缺陷是管道在生產(chǎn)、安裝、焊接過程中形成的各種裂紋。隨著檢測技術(shù)的不斷提高，平面型缺陷已得到了較好的控制；體積型缺陷是指管道在使用過程中逐漸形成的腐蝕缺陷，隨著使用年限的增加，腐蝕也會越來越嚴(yán)重。

油氣管道腐蝕一般屬于電化學(xué)腐蝕，包括均勻腐蝕和局部腐蝕。均勻腐蝕是指腐蝕缺陷均勻分布于整個(gè)管道表面，腐蝕深度比較均勻，沒有大的突變。這種腐蝕缺陷導(dǎo)致管道失效形式主要是破裂，屬于最嚴(yán)重的管道事故。局部腐蝕是指腐蝕缺陷主要集中在油氣管道表面的某一區(qū)域，而管道其他部位幾乎不受腐蝕或僅有輕微腐蝕。油氣管道常見的局部腐蝕類型有：孔蝕、隙縫腐蝕、電偶腐蝕及應(yīng)力腐蝕等[2]。

3 腐蝕管道的檢測方法

管道檢測是獲得管道腐蝕等有關(guān)信息的最佳手段，通過對管道檢測數(shù)據(jù)的分析，可以監(jiān)測到管道已有的損害和潛在的風(fēng)險(xiǎn)。因此，合理的檢測技術(shù)和高精度的檢測信息是管道可靠性評估的前提。管道檢測技術(shù)分為防腐層檢測技術(shù)和內(nèi)部在役檢測技術(shù)[3]。

3.1 管道防腐層檢測技術(shù)

目前管道防腐層的檢測方法有直流電位梯度法（DCVG）、多頻管中電流法（PCM）、密間隔電位測量法（CIPS）和變頻——選頻法。

3.1.1 直流電位梯度法

直流電位梯度法是通過連續(xù)測量管道上管地間隔點(diǎn)的電壓差，由地表電場形狀推得缺陷形狀。該方法能夠檢測出防腐層缺陷的位置，給出防腐層缺陷的大小，但不能評估無破損管段防腐層的性能。

3.1.2 多頻管中電流法

多頻管中電流法可以測定管道的埋深，且能對該管道進(jìn)行精確地定位及跟蹤，確定防腐層破損點(diǎn)的位置，從而對管道防腐層總體質(zhì)量狀況進(jìn)行評價(jià)。

3.1.3 密間隔電位測量法

密間隔電位測量法通過評價(jià)管道陰極保護(hù)水平，確定低電位管段涂層可能的缺陷。該方法簡單，但受環(huán)境的干擾影響較大，不能確定陰極保護(hù)達(dá)到要求但防腐層有破損的管段。

3.1.4 變頻——選頻法

變頻-選頻法將埋于地下的管道視為單線-大地信號通道，在現(xiàn)場向管道發(fā)送頻率可變的交流信號，測出傳播常數(shù)，再由傳播常數(shù)計(jì)算防腐層絕緣電阻。變頻-選頻法由我國自行研制開發(fā)，是上世紀(jì)80年代以來應(yīng)用較多的防腐層檢測方法。該方法方便、快捷，能評價(jià)防腐層整體性能，但無法準(zhǔn)確定位防腐層的破損位置。

此外，我國最初對于欠保護(hù)的管段采用Pearson方法[4]。該方法的檢測結(jié)果比較準(zhǔn)確，但實(shí)測時(shí)受很多條件的限制，目前很少單獨(dú)使用，通常用來和其他方法做對比。

3.2 管道內(nèi)部在役檢測技術(shù)

目前管道內(nèi)部在役檢測方法主要有超聲波檢測法、漏磁檢測法、射線檢測和渦流檢法[5]。

3.2.1 超聲波檢測技術(shù)是利用超聲波勻速傳播且可在金屬表面發(fā)生部分反射的特性，實(shí)現(xiàn)管道探傷檢測的。超聲波檢測法具有測量精度高、檢測成本低、現(xiàn)場使用方便等特點(diǎn)，能夠檢測出管道的應(yīng)力腐蝕破裂和管壁內(nèi)的腐蝕缺陷，監(jiān)測數(shù)據(jù)可以用來計(jì)算缺陷管道最大允許輸送壓力，為確定管道的剩余壽命和維修方案提供了極大地方便；適用于大口徑、厚管壁管道的檢測。

3.2.2 漏磁檢測的原理是當(dāng)對鋼制管道施加磁場時(shí)，在管道缺陷附近部分磁力線發(fā)生畸變漏出管道表面，通過分析傳感器的測量結(jié)果，得到缺陷的有關(guān)信息。漏磁檢測法具有操作簡單、檢測速度快、檢測費(fèi)用較低、檢測范圍廣等特點(diǎn)，且可以測量油氣水多項(xiàng)流管道的腐蝕檢測，一般用于中小型管道的細(xì)小缺陷檢測。

3.2.3 射線檢測技術(shù)可以用來檢測管道局部腐蝕，借助于標(biāo)準(zhǔn)的圖像特性顯示儀可以測量壁厚。射線檢測技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是可得到永久性記錄，結(jié)果比較直觀，檢測技術(shù)簡單，輻照范圍廣，檢測時(shí)不需去掉管道上的保溫層；為防止人員受到輻射，射線檢測時(shí)，操作人員必須采取嚴(yán)格的防護(hù)措施。

3.2.4 渦流檢測的基本原理是利用交流電的線圈產(chǎn)生交變的磁場，使鋼制管道表面產(chǎn)生渦流，渦流環(huán)在管道表面缺陷處發(fā)生畸變，通過渦流大小和分布的變化，獲取被測管道的表面缺陷和腐蝕狀況。渦流檢測適宜于管道表面缺陷或近表面缺陷的探傷，且檢測管道表面缺陷的靈敏度高于漏磁法。

另外，磁記憶檢測技術(shù)、磁致伸縮導(dǎo)波技術(shù)和熱像顯示技術(shù)也可以用于鋼制管道的腐蝕缺陷檢測，磁記憶檢測技術(shù)可以檢測鐵磁構(gòu)件上以應(yīng)力集中為特征的危險(xiǎn)部位和部件；磁致伸縮導(dǎo)波技術(shù)、熱像顯示技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對管道缺陷的長距離、非接觸式快速檢測。

參考文獻(xiàn)

[1]李進(jìn)寧.埋地管道的腐蝕預(yù)測[J].國外油氣儲運(yùn)，1994，12（3）：41-43+57.

[2]魏寶明.金屬腐蝕理論及應(yīng)用[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2001，2：1-91.

[3]Hong HP. Inspection and maintenance planning of pipeline under external corrosion considering generation of new defects[J]. Struct Saf， 1999，21：203-222.

[4]何仁洋.油氣管道檢測與評價(jià)[M].北京：中國石化出版社，2009：9-12.

[5]張平生.油氣輸送管道的風(fēng)險(xiǎn)管理與基于風(fēng)險(xiǎn)的檢測[J].油氣儲運(yùn)，1999，18（2）：12-18.

作者簡介：趙麗爽（1980-），女，碩士研究生，現(xiàn)為中國石油管道學(xué)院講師，主要從事油氣管道工程技術(shù)的教學(xué)與科研工作。