基于智能內檢測的某海底管道的泄漏分析

(中海石油技術檢測有限公司，天津 300452)

隨著信息技術的發展和數字化管道的建成，越來越多的研究者開始關注大數據環境下[1-2]管道完整性相關數據的深入挖掘和利用。對于管道智能內檢測數據來說，若僅用來進行缺陷剩余強度評價，不免過于浪費，更應該關注檢測到的缺陷數據其背后的潛在信息，分析腐蝕的分布規律和異常，并分析異常的原因等，最大限度的提高檢測數據的利用率，為管道的完整性管理決策提供更加科學的依據。如某雙層海底管道于2013年和2015年分別實施了漏磁內檢測，結果發現該海管的內管除了內腐蝕缺陷外還存在大量外腐蝕缺陷，尤其是在里程890—1 890 m之間存在較多且較嚴重的外腐蝕，與常規情況嚴重不符。初步推測該管道存在漏點，為找到漏點，在對這2次檢測數據進行比對[3-4]的基礎上，從3個方面對數據進行深入挖掘和分析。①腐蝕缺陷隨里程的空間分布特點;②腐蝕缺陷隨時間的發展特點;③內外腐蝕缺陷的對比。

1 管道概況

1.1 管道結構

該海底管道結構為雙層保溫管道，其結構見圖1，內管和外管之間密封且充滿保溫物質，通常情況下，只有內管內壁接觸含腐蝕因素的輸送介質，而內管外壁幾乎不會產生大量的腐蝕缺陷。

圖1 海底管道結構示意

1.2 2次檢測概況

2次內檢測結果見表1。

表1 2次內檢測概況

由表1可見，內管外壁腐蝕缺陷在短短1年多的時間里由732個增加至1 976個，最大深度由42%增加至79%，腐蝕數量和程度的發展都較嚴重，不符合通常情況下雙層保溫海底管道的腐蝕分布規律。

2 檢測數據分析

2.1 泄漏點的位置

2次內檢測外腐蝕缺陷分布見圖2。

由圖2可見，在2次檢測中該管道均發現了大量的外腐蝕缺陷，且外腐蝕主要集中在890—1 890 m之間的這一段管段上。查閱管道施工圖(見圖3，摘自該管道完整敷設圖DWG-S/L-01-010-4)，該管道在大約890 m和1 890 m的位置各有1個錨固件(BULK HEAD)將內外管連接在一起，使得這一段里程形成了1個密封的環空空間，空間里填充著無腐蝕性的保溫材料，在正常情況下該環空空間不會發生腐蝕。因此，懷疑該雙層管道在該段里程內有泄漏點，導致腐蝕性介質進入內外管環空空間。環空空間的腐蝕性介質是來自內管泄漏還是外管泄漏，關于泄漏點的沿程位置確定，需要對缺陷數據進行深入挖掘和分析。

圖2 外腐蝕缺陷分布

圖3 管道鋪設圖(部分)

2.1.1 甄別泄漏點在內管還是在外管

從外腐蝕缺陷沿程分布情況可知，缺陷數量沿程分布不均勻，且相隔1年多的時間里外腐蝕缺陷數量急劇增加，遠超過內腐蝕缺陷數量的增加程度。假如是內管泄漏，則內外管腐蝕性介質成分相同，則外腐蝕發展應該與890—1 890 m的內腐蝕發展特點相似。而在該段里程內從總量來說2次檢測結果顯示外腐蝕缺陷總量遠超內腐蝕缺陷總量，見圖4。

圖4 890—1 890 m管段2015年腐蝕缺陷分布

從增長程度來說，2次檢測結果顯示內腐蝕缺陷數量增加不到200個，外腐蝕缺陷數量增加卻超過1 200個，是內腐蝕缺陷增加數量的6倍之多，這說明環空區域內介質的腐蝕性遠超過內管輸送介質，而海水由于未進行絲毫的防腐處理等，具有非常強的腐蝕性，說明泄漏點位于外管上，外壁缺陷由海水腐蝕而產生。

2.1.2 確定泄漏點沿程位置

該段密封的環空空間內部充滿了高密度聚乙烯發泡形式制作成的保溫層，只有漏點位置與外部海洋環境直接接觸，因此，環空內的腐蝕性介質海水的流動性非常弱，這一點與管道內部輸送的油品介質流動性差異很大。腐蝕性海水從泄漏點向兩邊傳播需要一定的時間，因此離泄漏點越遠的位置，其接觸海水的時間應該稍短；同時，海水在傳播過程中其腐蝕性成分從泄漏點就開始接觸鋼制管壁，進而發生反應被逐漸消耗，而且離漏點越近的位置其腐蝕性成分越快的得到補充。因此，離泄漏點越遠的位置其接觸到的海水的腐蝕性應該相對越弱，故可推測離泄漏點較近的位置因腐蝕成分含量較高其缺陷數量也較多，漏點附近應該最多。故以200 m為分割長度，將里程890—1 890 m等距離分為5段，每段的缺陷數量見圖5。

圖5 2次檢測腐蝕缺陷分段對比

由圖5a)可見，無論是2013年還是2015年，在890 m—1 890 m范圍內外腐蝕缺陷數量隨里程的增加呈先增后降的趨勢，在里程1 490—1 690 m管段缺陷數量達到最多，超過其他各段2倍還多；同時從2次檢測數量對比來看，該200 m長管段外缺陷數量在1年多的時間里增量(499個)也遠超過其他各段，而內腐蝕缺陷的分段數量就沒有這樣的規律，見圖5b)，這與造成內腐蝕的內部介質的流動性和分布有很大關系。因此,推測泄漏點位于1 490—1 690 m之間的管段上。

2.2 泄漏時間分析

2.2.1 外腐蝕速率計算

對于有2次智能檢測數據的缺陷，其年腐蝕速率GR由2次腐蝕深度值計算而得。

(1)

式中：d2為后1次檢測的深度，%；d1為前1次檢測出的腐蝕深度，%；t為管道壁厚，mm；T為2次檢測時間間隔，年。

由于缺陷數量較多，逐個對比難度較大，考慮到檢測器的精度最終選擇深度超過30%的缺陷點共計51個進行數據比對，結果見圖6。

圖6 外腐蝕缺陷腐蝕速率

腐蝕速率計算結果表明，51個缺陷點的腐蝕速率為0.935～3.928 mm/年，其中大部分缺陷的腐蝕速率為2～3 mm/年，這也說明海水的腐蝕性非常強，最大的腐蝕速率約為4 mm/年。

2.2.2 分析泄漏時間

根據的腐蝕速率計算結果，反推各個缺陷點開始發生腐蝕的時間。以首次智能檢測時間為反推的起始時間，反推結果見圖7，51個缺陷點中有47個缺陷點即超過90%的缺陷點在2年內就發展達到2013年的程度。因此認為腐蝕開始于首次智能檢測之前的0.43～1.93年之間。

圖7 腐蝕發生距首次檢測的時間

2.3 結果驗證

該海管后期維修更換時，發現泄漏位置位于S065焊縫附近，見圖3。經過與內檢測報告比對，該焊縫的內檢測里程為1 686 m，該位置與推測的漏點大概位置(1 490—1 690 m管段)相吻合。因此，漏點的位置推測得到了驗證。對回收的管道進行檢查發現，內外環空之間存在海水的痕跡，而沒有油品介質的痕跡，這也驗證了此前的推測，漏點在外管上，腐蝕由海水造成。

3 結論

1)通過對該管道2次智能內檢測得到的內外腐蝕缺陷分布特點的分析，得出管道漏點的里程位置，并分析出是內管漏還是外管漏，可為后續的維修維護提供依據。

2)通過對2次檢測到的外腐蝕缺陷的時間發展特性和缺陷點的腐蝕速率，可確定管道泄漏開始的時間。

3)對比該管道2次智能檢測得到的腐蝕缺陷深度可知，海水對碳鋼的腐蝕性非常強，碳鋼在海水中的腐蝕速率主要集中在2～3 mm/年，最快能達到4 mm/年。因此，一定要保證海底管道外部防腐措施的有效性。

海底管道的智能內檢測數據來之不易，且作為油氣管道完整性管理數據中最重要的部分，有必要以該數據為基礎，結合外檢數據、工藝數據等進行比對和分析，深入挖掘相關數據之間的關系，為后續的生產運營提供更加科學合理的依據。