腐蝕管道剩余強度的確定及改造策略

原 健

（大慶油田有限責任公司第六采油廠基建管理中心，黑龍江 大慶 163000）

0 引言

管道是運用各種介質的有效方式之一，管道腐蝕一直都是人們比較關注的一個問題。為了確保管道的正常使用，就需要確定腐蝕管道的剩余強度。當管道受到嚴重腐蝕和損壞后，其表面的涂層也會遭到不同程度的損壞，管道的陰極保護系統已經很難抵御腐蝕，這將嚴重影響管道的安全性和完整性。

1 腐蝕管道剩余強度的確定

1.1 利用有限元分析方法確定腐蝕管道的剩余強度

近些年，很多專家和學者開始利用有限元分析方法來確定腐蝕管道的剩余強度，并獲得了一定的成效。有限元分析方法主要包括非線性分析法和彈性分析法兩種。

非線性分析法是利用三維較大的彈塑性來變形單元，利用有限元方法塑性失效分析管道的腐蝕秦光，在分析的過程中需要考慮腐蝕管道的幾何形狀的非線性和管道材料的非線性。

彈性分析法的主要依據是腐蝕管道材料的彈性極限，以此展開腐蝕管道剩余強度管道失效性的分析。某學者在對腐蝕管道進行彈性分析后，提出了一種可以通過彈性極限原則確定腐蝕管道剩余強度的有效方法，并推導出在腐蝕管道彎曲載荷、軸向載荷和內壓下，計算管道腐蝕區域應力集中系數的公式。

1.2 彈塑性理論分析法

彈塑性理論分析法顧名思義以一種以彈塑型力學理論為重要基礎的確定腐蝕管道剩余強度的方法，通過適當力學模型的合理建立，對腐蝕管道的剩余強度進行分析。某學者根據彈性力學理論，相繼提出了平面應變薄膜圓弧模型的建立方案和連續力學分析模型的建立方案，并推導除了簡單的計算公式。通過對分析結果的研究表明，彈塑性理論分析方法，因為模型的簡化，對管道不同的腐蝕情況的分析，結果缺乏穩定性，這一確定腐蝕管道剩余強度的方法還有待進一步的完善。

2 腐蝕管道剩余強度的改造策略

2.1 利用沉積焊改造腐蝕管道

對于腐蝕管道焊接縫或者管道自身上存在的較小面積的腐蝕、弧坑以及溝槽等可以使用補焊的方法進行改造。在對其進行補焊的過程中，應該選擇使用氫含量較低的焊條。對于最小剩余壁厚高于3.175mm的腐蝕管道比較使用這一改造方法。

2.2 補丁補強改造方法

對于非裂紋性、點狀和小面積片狀的管道腐蝕比較適用補丁補強管道都市剩余強度改造方法。如果腐蝕管道的變形缺乏均勻性，那么就很容易集中應力，這對管道防腐處理非常的不利。因此，補丁補強這一改造方法適用于管道直接小于30cm的腐蝕管道，并且腐蝕管道的材質是X42以下等級的鋼管[1]。

2.3 套袖補強改造方法

套袖補強改造方法比較適用于腐蝕管道的腐蝕點間距比較小或者大面積片狀腐蝕的管道[2]。在使用套袖補強改造方法時，需要確保套袖的承壓negligence大于腐蝕管道的承壓能力，長度則需要大于10cm。通常實況下，套袖與腐蝕管道的環焊縫和縱焊縫都需要全部進行焊接，但是如果套袖的作用僅是補強，不需要承受任何的內壓，則不需要環向焊接套袖與管道接觸的端部。補強所選擇使用的材料應該盡量和腐蝕管道的材料一致或者類似。

2.4 碳纖維補強改造方法

碳纖維補強改造方法比較適用于環焊縫和螺旋焊縫出現腐蝕的補強。在利用這一改造方法進行腐蝕管道補強時，不必將腐蝕管道的運行進行降壓處理，施工操作比較簡便。我國使用這一方法對腐蝕管道補強還依然處于起步階段，這一方法的成本費用相對較高。

2.5 換管改造方法

對于腐蝕比較嚴重，并且存在連續性或者間斷性大面積腐蝕的管道可以使用換管補強改造方法。在換管的過程中，需要先在需要換管區域的平行位置焊接一段管道，然后在管道的兩端通過停止輸送或者不停輸帶壓封堵技術更換管道。目前在我國不停輸帶壓封堵技術已經發展的比較成熟。

3 結束語

綜上所述，管道一旦發生腐蝕，將嚴重影響管道的輸送能力，甚至出現泄漏的現象，因此，在管道運行的過程中，應該及時的確定腐蝕管道剩余強度，并及時采取行之有效的改造策略對腐蝕管道進行補強，以此保障管道輸送功能的正常發揮。