輸油管道腐蝕原因分析及修復(fù)措施

蔡 亮 陸 瀟 李 濤 史雄威 趙利慶

（1. 中國航油集團(tuán)津京管道運(yùn)輸有限責(zé)任公司，天津 300300；2. 中國石油長慶油田分公司第十一采油廠，陜西 西安 710016；3. 中國石油華北油田公司第三采油廠留北工區(qū)，河北 河間062450；4. 中國石油管道局工程有限公司第四分公司，河北 廊坊 065000；5. 中國石油華北油田公司第一采油廠，河北 任丘 062552）

1 管道概況

該輸油管道于2009年9月投產(chǎn)，全長約361km，其中首、3#、5#站為熱泵站，2#、4#、6#、7#站為熱站。管徑D273×6mm，埋深1.5m；采用50mm厚硬質(zhì)聚氨酯泡沫保溫，外防護(hù)層采用2.5mm厚的高密度聚乙烯黃夾克；配套恒電位儀陰極保護(hù)。采用先爐后泵輸送工藝，設(shè)計(jì)最小輸油量55×104t/a，最大輸量105×104t/a，設(shè)計(jì)工作壓力6.28MPa。各站高程為962～1136m，平均站間距為50km左右。

2 腐蝕現(xiàn)狀

該輸油管道投產(chǎn)近10年來已累計(jì)發(fā)生腐蝕穿孔事件五十余起，投產(chǎn)僅兩年多就發(fā)生腐蝕穿孔事故，腐蝕現(xiàn)象十分嚴(yán)重。2015～2017年安排了管線漏磁檢測工作，共檢測出11614個腐蝕點(diǎn)，腐蝕程度最大為90%，全線都存在不同程度的腐蝕缺陷，其中首站-3#站103.1km管線進(jìn)水管段多，腐蝕點(diǎn)密集，腐蝕程度20%～40%的腐蝕點(diǎn)占全線總量的86.6%，承受工作壓力高，漏磁檢測結(jié)果如圖1、圖2所示。

根據(jù)檢測結(jié)果及平時維護(hù)管理的情況，腐蝕的主要特點(diǎn)如下：

（1）腐蝕發(fā)展速度非?？?。以首次腐蝕為例，在距離管道起點(diǎn)19km處，管道底部出現(xiàn)了15～20mm的裂紋缺陷，并且周圍伴隨著大小不一的腐蝕缺陷，并且僅在管線投產(chǎn)運(yùn)行兩年就出現(xiàn)了。第二次穿孔發(fā)生在里程284km處，管線左側(cè)穿孔，孔徑約4mm，在附近開挖兩根管段，又發(fā)現(xiàn)6處腐蝕坑，通過計(jì)算，年平均腐蝕速率為0.68mm/a，腐蝕速率增長較快；

圖2 5#-末站管體腐蝕點(diǎn)分布示意圖

（2）腐蝕類型單一，完全以電化學(xué)腐蝕產(chǎn)生腐蝕坑為主，主要原因?yàn)榉雷o(hù)層破損進(jìn)水。未出現(xiàn)其它類型的腐蝕，管道外腐蝕為主，內(nèi)腐蝕很輕微；

（3）腐蝕穿孔現(xiàn)象在各個站均有發(fā)生。

3 修復(fù)措施

3.1 常規(guī)補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)

通過對管線沿線土壤進(jìn)行檢測、對管線防腐層狀態(tài)進(jìn)行評估、對管體的腐蝕活性進(jìn)行檢測等手段[1,2]，發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)大面積腐蝕泄露的區(qū)域一般位于地勢低洼、斜坡或黃黏土段，這種管段容易存大量積水，使管體發(fā)生電化學(xué)吸氧腐蝕。常規(guī)的補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)是對管線的泄露缺陷處進(jìn)行打卡子補(bǔ)焊、點(diǎn)焊或進(jìn)行打套袖處理，隨后在恢復(fù)防腐保溫層。

3.2 碳纖維補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)

至2018年，4#站-末站腐蝕程度40%以下的點(diǎn)仍未進(jìn)行維修，隨著運(yùn)行時間的增加，各點(diǎn)的腐蝕程度應(yīng)有不同程度增加，此部分管段已逐步不能滿足壓力負(fù)荷，成為重大安全隱患。根據(jù)2017年管線漏磁監(jiān)測報告，2018年9月2日～10月23日，針對平均腐蝕程度較高的4#站-末站管段2343處腐蝕點(diǎn)采用碳纖維復(fù)合材料補(bǔ)強(qiáng)[3]。

碳纖維補(bǔ)強(qiáng)施工程序：

（1）定位缺陷及現(xiàn)場開挖：利用多種內(nèi)檢測工藝技術(shù)，對管道缺陷進(jìn)行定位，隨后進(jìn)行開挖驗(yàn)證和修復(fù)處理；

（2）管道防腐層剝離與表面清理：對缺陷管道的防腐保溫層進(jìn)行清除，對缺陷處進(jìn)行除銹處理，達(dá)到St3級別；

（3）缺陷尺寸測量及照相：修復(fù)前對缺陷的長度、寬度和深度進(jìn)行照相，有條件的對腐蝕產(chǎn)物進(jìn)行收集，進(jìn)行電鏡掃描和能譜分析，確定腐蝕產(chǎn)物類型，明確腐蝕機(jī)理，為今后處理此次腐蝕保留一手?jǐn)?shù)據(jù)；

（4）鋼管表面的缺陷修補(bǔ)

充分考慮到施工場地的溫度、風(fēng)速和濕度，選擇合適的樹脂材料進(jìn)行缺陷修復(fù)，將樹脂均勻的填在點(diǎn)狀、面積狀、體積狀等腐蝕缺陷處。在焊縫兩邊要平滑蒸汽，避免碳纖維黏貼是造成鼓泡；

（5）碳纖維布粘貼；

（6）補(bǔ)口及補(bǔ)強(qiáng)層防護(hù)；

（7）作業(yè)區(qū)域固化；

（8）回填：當(dāng)補(bǔ)強(qiáng)層固化后，采用細(xì)沙或素土進(jìn)行分層夯實(shí)回填，并對現(xiàn)場進(jìn)行清理恢復(fù)地形原貌，保證管線埋深達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)束語

通過漏磁檢測，對輸油管線外腐蝕的情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，同時分析了腐蝕原因，主要是電化學(xué)腐蝕為主，并且為外腐蝕，針對腐蝕現(xiàn)狀，應(yīng)用了常規(guī)補(bǔ)強(qiáng)和碳纖維補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)進(jìn)行管線修復(fù)，應(yīng)用后管道完整性得到了提升，失效率大大降低，其中碳纖維補(bǔ)強(qiáng)具有如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）整體補(bǔ)強(qiáng)層薄，節(jié)省了施工費(fèi)用；

（2）可以軸向、環(huán)向以及呈一定傾角進(jìn)行靈活裁剪，組合鋪設(shè)，鋪層之間還可以交錯組合，使補(bǔ)強(qiáng)層形成一個整體。