埋地油氣管道外防腐層檢測(cè)及修復(fù)技術(shù)

全 佳 譚泉玲 岳良武 李樞一 張 弛

1.中國石油集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司西南分公司，四川 成都 610041

2.中國石油塔里木油田公司，新疆 庫爾勒 841000

3.中國石化天然氣榆濟(jì)管道分公司，山東 濟(jì)南 250101

4.中國石油化工股份有限公司北京石油分公司，北京 100022

0 前言

油氣管道擔(dān)負(fù)著為下游用戶輸送石油、天然氣的任務(wù)， 然而油氣管道在服役期間由于外防腐層長(zhǎng)時(shí)間埋地，易出現(xiàn)破損、老化、龜裂、剝離和脫落等現(xiàn)象，會(huì)發(fā)生管道腐蝕和穿孔，引發(fā)泄漏、火災(zāi)、爆炸等事故，造成重大經(jīng)濟(jì)損失、人員傷亡和環(huán)境污染。 因此，確保管道外防腐層狀態(tài)完好對(duì)管道安全運(yùn)行尤為重要［1］。

管道外防腐層檢測(cè)是指在不開挖情況下，采取外檢測(cè)技術(shù)對(duì)埋地鋼制管道外防腐層以及陰極保護(hù)效果進(jìn)行檢測(cè)及評(píng)價(jià)。 管道外防腐層檢測(cè)可發(fā)現(xiàn)地下油氣管道防腐層缺陷、腐蝕、機(jī)械損傷等存在風(fēng)險(xiǎn)的可疑位置，采用就地開挖和修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)，可以使管道重新達(dá)到設(shè)計(jì)承壓能力，有效防止管道事故發(fā)生，還可避免不必要的管道維修和更換，同時(shí)保證了油氣管道的長(zhǎng)壽命安全平穩(wěn)運(yùn)行。

1 油氣管道外防腐層檢測(cè)技術(shù)及評(píng)價(jià)

1.1 常用外防腐層檢測(cè)技術(shù)方法

目前管道外防腐層檢測(cè)技術(shù)方法很多［2-4］，一般常用交流電位梯度法（ACVG），直流電位梯度法（DCVG）與密間隔電位測(cè)試法（CIPS）對(duì)油氣管道進(jìn)行外檢測(cè)。

a）ACVG基本原理是向管道施加某一特定頻率的交流電流信號(hào)，如果防腐層破損，信號(hào)電流就會(huì)從破損處流出，并以破損處為中心形成一個(gè)球形電位場(chǎng)，在地面上通過對(duì)這個(gè)電位場(chǎng)地面投影的電位梯度檢測(cè)，確定出電位場(chǎng)的中心，從而確定破損處的位置。 ACVG檢測(cè)方法具有檢測(cè)速度快、定位精確高等優(yōu)點(diǎn)。

b）DCVG基本原理是在施加了直流電源或有陰極保護(hù)的埋地管道上，電流經(jīng)過土壤介質(zhì)流入管道防腐層破損而裸露的鋼管處時(shí)，會(huì)在管道防腐層破損處周圍形成一個(gè)電位梯度場(chǎng)。 在接近破損點(diǎn)的部位，由于電流密度增大，因而電位梯度也增大。 DCVG檢測(cè)就是通過檢測(cè)地面的電位梯度從而判斷防腐層缺陷。 DCVG檢測(cè)方法簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確、可靠，還可判斷管道防腐層破損處是否有腐蝕發(fā)生。

c）CIPS原理是在有陰極保護(hù)系統(tǒng)的管道上，通過測(cè)量管道的管地電位沿管道的變化 （一般是每隔1～5 m測(cè)量一個(gè)點(diǎn)）來分析判斷防腐層的狀況和陰極保護(hù)系統(tǒng)是否有效。 具體做法是檢測(cè)前在陰極保護(hù)設(shè)施上安裝GPS同步電流通斷器，并在檢測(cè)前通過衛(wèi)星脈沖代碼調(diào)試電流通斷時(shí)間同步，整個(gè)檢測(cè)過程中實(shí)現(xiàn)每5 s進(jìn)行一次重新同步， 可測(cè)得開電位或瞬時(shí)關(guān)電位兩種管地電位，然后分析管地電位沿管道的變化趨勢(shì)即可知道管道防腐層的總體平均質(zhì)量?jī)?yōu)劣狀況。

1.2 外防腐層檢測(cè)內(nèi)容

外防腐層檢測(cè)主要包括以下內(nèi)容：

a）了解管道沿線的人文地理環(huán)境、 管道占?jí)呵闆r、管道沿線防護(hù)帶和沿線環(huán)境等。

b）采用埋地管道探測(cè)儀或管道防腐狀況檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)管道埋深、位置和走向進(jìn)行測(cè)定并記錄。

c）通過對(duì)管道沿途土壤含水、含鹽、酸堿性、微生物活性、電阻率和氧化還原電位的檢測(cè)，來評(píng)價(jià)土壤的腐蝕性。

d） 應(yīng)用管道防腐層檢測(cè)系統(tǒng)， 查找管道全線的防腐層破損情況，正確識(shí)別腐蝕活躍點(diǎn)，分別確定具體位置。

e）進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試， 并對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，計(jì)算出管道防腐層絕緣電阻率， 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分級(jí)和評(píng)價(jià)，確定管道防腐層老化狀態(tài)。

f） 查找管道建設(shè)期間在鋼套管、穿跨越處等埋設(shè)的臨時(shí)性的犧牲陽極，若有，則明確測(cè)試樁犧牲陽極跨接電阻的具體位置。

g）查找出管道自然電位異常的具體原因。

1.3 外腐蝕直接評(píng)價(jià)技術(shù)

外腐蝕直接評(píng)價(jià)方法（ECDA）［5］是管道完整性管理體系中完整性評(píng)價(jià)的重要組成部分，是通過評(píng)價(jià)和降低外腐蝕對(duì)管道完整性的影響來提高管道安全性的一種結(jié)構(gòu)化過程。 國外對(duì)此領(lǐng)域研究較早，制定了相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范。 2002年美國腐蝕工程師協(xié)會(huì)針對(duì)管道外腐蝕推出了一種建立在間接檢測(cè)評(píng)價(jià)和直接檢測(cè)驗(yàn)證基礎(chǔ)上的外腐蝕直接評(píng)價(jià)方法，并已形成了標(biāo)準(zhǔn)，即《管道外腐蝕直接評(píng)價(jià)推薦做法》（NACE RP 0502-2002），2008年美國腐蝕工程師協(xié)會(huì)對(duì) 《管道外腐蝕直接評(píng)價(jià)推薦做法》進(jìn)行了重新修訂，制定了標(biāo)準(zhǔn)做法《管道外部腐蝕直接評(píng)估方法》（Pipeline External Corrosion Direct Assessment Methodology）（NACE SP 0502-2008）。 目前，外腐蝕直接評(píng)價(jià)方法在國內(nèi)已取得廣泛應(yīng)用［6］。

2 外防腐層破損點(diǎn)修復(fù)技術(shù)

近年來，三層PE防腐層所具備的優(yōu)良性能使得其已成為我國新建油氣管道工程首選的防腐涂層。 然而三層PE防腐層從生產(chǎn)、施工到運(yùn)行期間存在諸多因素，易出現(xiàn)破損。 通過外檢測(cè)技術(shù)發(fā)現(xiàn)的防腐層破損點(diǎn)需要及時(shí)修復(fù)，以免油氣管道遭受進(jìn)一步腐蝕。 外防腐層破損點(diǎn)修復(fù)技術(shù)因防腐層類型不同，修復(fù)施工工藝也不同。

2.1 修復(fù)方案

對(duì)于直徑≤30 mm外防腐層破損點(diǎn) （包括針孔），采用熱熔膠粘劑和聚乙烯補(bǔ)傷片進(jìn)行修復(fù)。 而對(duì)于直徑＞30 mm 外防腐層破損點(diǎn)， 采用粘彈體防腐膠帶和纏繞聚丙烯膠帶修復(fù)。

2.2 修復(fù)步驟

采用粘彈體防腐膠帶加纏繞聚丙烯膠帶修復(fù)技術(shù)主要分為表面處理、防腐層缺陷修復(fù)及修復(fù)驗(yàn)收三步。

2.2.1 表面處理

a） 清除暴露管段上的泥土， 使防腐層缺陷完全露出，測(cè)量并記錄缺陷尺寸及位置，對(duì)缺陷處進(jìn)行拍照。

b）對(duì)缺陷處的防腐層進(jìn)行修整，將已破損的防腐層除去，使產(chǎn)生銹蝕的管體完全裸露。

c）對(duì)已裸露的管體表面進(jìn)行處理，將腐蝕產(chǎn)物清理干凈，表面處理等級(jí)應(yīng)達(dá)到St 2.5級(jí)。

d）必須將缺陷四周10 mm范圍內(nèi)及需要修復(fù)的防腐層表面的所有銹斑、鱗屑、污垢和其他雜質(zhì)及松脫的涂層清除掉，其后再將缺陷部位打磨成粗糙面，并用干燥的布和刷子將灰塵清除干凈。 注意在防腐層缺陷處的管體表面進(jìn)行作業(yè)時(shí)必須采用手工除銹。

2.2.2 防腐層缺陷修復(fù)

a）粘彈體防腐膠帶施工前，應(yīng)保證補(bǔ)傷處干燥。

b） 將粘彈體防腐膠帶依次貼敷， 同時(shí)碾壓排除空氣。粘彈體防腐膠帶搭接寬度≥1 cm，施工時(shí)可沿膠帶內(nèi)側(cè)搭接線進(jìn)行搭接；粘彈體防腐膠帶始末端搭接長(zhǎng)度≥100 mm。

c） 粘彈體防腐膠帶施工完成后立即進(jìn)行外觀和漏點(diǎn)檢測(cè)。

d）粘彈體防腐膠帶層合格后，采用聚丙烯增強(qiáng)纖維膠帶（外帶）環(huán)包纏繞在粘彈體防腐膠帶外層。

e）聚丙烯增強(qiáng)纖維膠帶具體施工方法是：從一端開始先原位纏繞一周，留出約3 mm寬的粘彈體膠帶不纏繞外帶，然后進(jìn)行螺旋纏繞，纏繞外帶時(shí)應(yīng)保持一定張力，膠帶搭接寬度為50%～55%，直至另一端，最后在結(jié)束部位原位纏繞一周。

2.2.3 修復(fù)驗(yàn)收

防腐層補(bǔ)傷處應(yīng)進(jìn)行外觀檢查， 需確保其表面平整，無皺折、氣泡等現(xiàn)象，若不合格則應(yīng)重新補(bǔ)傷。 補(bǔ)傷處應(yīng)采用100%電火花檢漏，檢漏電壓為15 kV，無漏點(diǎn)為合格。

3 結(jié)論

自美國頒布《管道安全改進(jìn)法》以來，管道完整性管理在世界范圍內(nèi)得到廣泛認(rèn)可。 管道外防腐蝕體系檢測(cè)及評(píng)價(jià)是管道完整性管理中的重要內(nèi)容，也越來越受到重視。 腐蝕是影響管道安全和使用壽命的關(guān)鍵因素，定期開展管道外防腐蝕體系檢測(cè)及評(píng)價(jià)技術(shù)能夠很好摸清管道的腐蝕情況及運(yùn)行情況，對(duì)檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行有計(jì)劃、有針對(duì)性的維修，延長(zhǎng)管道使用壽命，減少或避免事故發(fā)生，進(jìn)而降低管道運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，節(jié)約企業(yè)成本，做到事前預(yù)控，實(shí)現(xiàn)科學(xué)管理。

［1］ 劉海峰，胡 劍，楊 俊. 國內(nèi)油氣長(zhǎng)輸管道檢測(cè)技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)［J］. 天然氣工業(yè)，2004，24（11）：174-150.

［2］ 張煒強(qiáng)，郭曉男，陳圣乾，等. 埋地管道外防腐蝕層檢測(cè)技術(shù)［J］. 石油化工腐蝕與防護(hù)，2010，27（3）：52-55.

［3］ 于培林，姚安林，李又綠，等.油氣管道外檢測(cè)技術(shù)的綜合應(yīng)用［J］. 天然氣與石油，2008，26（1）：31-34.

［4］ 唐林華，蔡英華，路 芳，等. 川西氣田輸氣管道防腐層檢測(cè)調(diào)查分析［J］. 天然氣與石油，2008，26（4）：19-23.

［5］ NACE SP 0502-2008，Pipeline External Corrosion Direct Assessment Methodology［S］.

［6］ 涂明躍，葛艾天. 陜京管道外腐蝕直接評(píng)價(jià)（ECDA）實(shí)踐［J］. 腐蝕與防護(hù)，2007，28（7）：369-372.