某輸氣站場彎頭和三通腐蝕檢測分析及措施

費普鴻,陳建興,侯國強,時春利,唐 艷,楊春梅

(中石油北京天然氣管道有限公司天津輸氣管理處，河北 廊坊 065000)

輸氣站場管道鋪設(shè)復(fù)雜、口徑不一，含彎頭、支管和三通的管段較多，為了防雷、防靜電專門設(shè)計了龐大的接地系統(tǒng)。與干線管道相比較，站場管道(特別是埋地管道)的腐蝕控制要復(fù)雜得多，腐蝕問題更突出。抑制管道外部腐蝕的有效手段之一是在管道外表面涂敷外涂層[1]。管道防腐蝕涂層應(yīng)該具備良好抗?jié)B透性、絕緣性和抗沖擊性，能有效阻止管道周邊環(huán)境中的腐蝕性介質(zhì)及水分進(jìn)入，從而達(dá)到防腐蝕的目的[2]。目前，在國內(nèi)站場埋地管線發(fā)生的腐蝕穿孔中，大多數(shù)是由管道涂層局部破損引起的[3]。一般來說，在輸氣站場工藝管網(wǎng)下部或立管彎頭位置易發(fā)生腐蝕[4]。

某輸氣站場自建站以來經(jīng)過多次改擴(kuò)建施工，有較多的立管與埋地管道連接，為及時掌握該輸氣站場彎頭和三通腐蝕狀況，保障管道的安全運行，選取埋地管線彎頭、三通等21處不同點位開挖調(diào)研，掌握了腐蝕現(xiàn)狀，以便指導(dǎo)開展后期防腐蝕工作。

1 站場情況及土壤腐蝕性

某輸氣站場從1997年以來一直進(jìn)行改造擴(kuò)建，工藝系統(tǒng)復(fù)雜、壓力等級多，管線已實現(xiàn)“七進(jìn)十出”。選擇該站出入地彎頭3處、地下彎頭10處和地下三通8處，共計21處開展腐蝕調(diào)研，分布于1997年至2010年間建設(shè)的10條管線上。

采用溫納四極法對21處調(diào)查點進(jìn)行了土壤電阻率測量，電阻率為47 Ω·m左右，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，土壤腐蝕性分級屬于中等。

2 陰極保護(hù)情況

該站共有2臺恒電位儀用于站內(nèi)區(qū)域陰極保護(hù)。采用瞬間斷電法，在區(qū)域陰極保護(hù)恒電位儀上加斷路器，測試21處調(diào)研點管道的通斷電電位。檢查結(jié)果表明：該21處調(diào)研點區(qū)域陰極保護(hù)效果良好，各管線接地電位均達(dá)到GB/T 21447—2018《鋼質(zhì)管道外腐蝕控制規(guī)范》和GB/T 21448—2017《埋地鋼質(zhì)管道陰極保護(hù)技術(shù)規(guī)范》規(guī)定的最小保護(hù)電位水平。

3 防腐層檢測

3.1 防腐層外觀檢測

防腐層外觀檢測主要包括玻璃絲布防腐層和聚烯烴膠粘帶防腐層兩種，對防腐層進(jìn)行100%目測檢查，觀察防腐層表面是否平整和搭接均勻，表面有無氣泡、蝕坑、破損、裂紋和剝離等現(xiàn)象。

檢測結(jié)果顯示，以玻璃絲布和玻璃絲布+底漆為防腐層的管道，防腐層完全剝離，且在防腐層剝離位置有水進(jìn)入。以玻璃絲布+環(huán)氧涂料為防腐層的管道，防腐層外觀平整完好，無明顯損傷。

防腐層外觀檢測發(fā)現(xiàn)：在開挖21處調(diào)研點中，16處彎頭或三通防腐層為聚烯烴膠粘帶，與這些彎頭或三通連接的主管道的防腐層主要是3PE防腐層，大部分聚烯烴膠粘帶防腐層整體外觀平整，無明顯損傷缺陷。

3.2 防腐層厚度檢測

按照SY/T 0066—1999《鋼管防腐層厚度的無損測量方法(磁性法)》，采用涂層測厚儀進(jìn)行測量。彎頭的防腐層厚度檢測見圖1。圖1中的1，2，3，4和5分別代表檢測的位置。三通的防腐層厚度檢測見圖2。圖2中的1，2，4，5，6和7分別代表檢測位置，以最薄點來評價防腐層厚度是否滿足要求。

圖1 彎頭防腐層厚度檢測位置

圖2 三通防腐層檢測位置

根據(jù)SY/T 0414—2017《鋼制管道聚烯烴膠粘帶防腐層技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》，防腐層最小厚度為0.7 mm。

厚度檢測結(jié)果顯示，該站場開挖的21處彎頭或三通管道中，大多數(shù)檢測點的防腐層厚度滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，僅有3處(1處為玻璃絲布、1處為玻璃絲布+環(huán)氧涂料、1處為聚烯烴膠粘帶)防腐層最小厚度不滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.3 防腐層電火花掃描

根據(jù)不同防腐層的標(biāo)準(zhǔn)厚度要求，按SY/T 0063—1999《管道防腐層檢漏試驗方法》計算電壓，采用電火花檢漏儀進(jìn)行檢測。檢查時，探頭應(yīng)接觸防腐層表面，探頭移動速度不大于0.3 m/s。電火花檢測儀根據(jù)防腐層厚度不同設(shè)置電壓，記錄漏點數(shù)及漏點分布情況。

調(diào)研結(jié)果顯示，2005年以前建設(shè)的管道防腐層破損點較多。

3.4 防腐層剝離強度檢測

防腐層附著力檢測屬于破壞性檢測，測量點的數(shù)量和位置應(yīng)根據(jù)當(dāng)時施工的記錄、防腐形式、現(xiàn)行的防腐記錄以及防腐層質(zhì)量來確定。對于纏繞型防腐層：用刀環(huán)向劃開10 mm寬、長度大于100 mm的膠粘帶層，直至管體。然后用彈簧秤與管壁成90°角拉開，拉開速度應(yīng)不大于300 mm/min。

根據(jù)SY/T 5918—2017《埋地鋼制管道外防腐層保溫層修復(fù)技術(shù)規(guī)范》，聚乙烯防腐層剝離強度不應(yīng)小于25 N/cm；根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 23257—2017《埋地鋼制管道聚乙烯防腐層》，3PE(聚乙烯)防腐層剝離強度不應(yīng)小于70 N/cm。

檢測結(jié)果表明，除1個彎頭處聚烯烴膠粘帶防腐層滿足附著力要求外，其余20處彎頭或三通處的防腐層剝離強度均不滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

4 管體檢測

管體檢測結(jié)果表明：有兩處管體腐蝕嚴(yán)重，分別為玻璃絲布和玻璃絲布+底漆作防腐層的管道，其防腐層完全剝離且厚度不足。防腐層電火花掃描發(fā)現(xiàn)破損點較多，防腐層剝離強度不符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

該站調(diào)研的21處埋地管道，主要腐蝕類型為均勻腐蝕，部分管道存在坑蝕。腐蝕坑最大深度約為0.54 mm。根據(jù)腐蝕坑深度與管道運行時間計算腐蝕速率，最大腐蝕速率約為0.036 mm/a。

5 應(yīng)對措施

5.1 優(yōu)化防腐層材料

管道的外防腐層在減緩管道的腐蝕方面起著至關(guān)重要的作用。站場埋地管道防腐層在施工期間，遇到風(fēng)、雨、雪等自然環(huán)境影響及管材的表面處理不當(dāng)?shù)惹闆r將嚴(yán)重影響防腐效果。選擇恰當(dāng)?shù)姆栏g材料并嚴(yán)格控制防腐蝕施工質(zhì)量，會大大延長埋地管道防腐層使用壽命[5]。粘彈體防腐膠帶技術(shù)操作簡單、對現(xiàn)場施工要求低，還具備液體特性，在損壞時具有一定程度的自愈合能力，在站場管道和設(shè)施的防腐中應(yīng)用廣泛[6]。國內(nèi)青海油田仙翼輸氣管道、西氣東輸二線站場管道都有用粘彈體進(jìn)行修復(fù)的實例[7-8]。最后采用鋁箔膠粘帶纏繞在粘彈體防腐膠帶外層作為保護(hù)。

5.2 加強防腐有效性評價

定期檢測防腐絕緣層情況和陰極保護(hù)的相關(guān)數(shù)據(jù)，加強長輸管道工藝站場埋地管線外腐蝕評價，由防腐工程師對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，確保站場埋地管線安全運行。外腐蝕評價方法是將設(shè)施資料與管道的物理特性、現(xiàn)場調(diào)查和檢測結(jié)果相結(jié)合對防腐效果進(jìn)行評價，且需通過開挖等直接檢查方式驗證評價的準(zhǔn)確性[9]。

6 總結(jié)和建議

(1)玻璃絲布和玻璃絲布+底漆防腐層質(zhì)量較差，存在嚴(yán)重的剝離、破損等缺陷，導(dǎo)致管道腐蝕嚴(yán)重。建議對站場內(nèi)已經(jīng)采取這兩種防腐層保護(hù)的管道重新開展防腐有效性評價，并根據(jù)評價結(jié)果，選擇恰當(dāng)?shù)姆栏牧现匦伦龇栏瘜印?/p>

(2)站場區(qū)域陰極保護(hù)是減緩埋地管道腐蝕的有效措施。將常規(guī)防腐涂層與區(qū)域性陰極保護(hù)技術(shù)結(jié)合使用，能夠有效抑制腐蝕介質(zhì)對金屬管道的侵蝕。