塔河四區(qū)埋地管線腐蝕綜合評(píng)價(jià)

何小龍 劉生福

(1.中國(guó)石化西北油田分公司塔河采油一廠，新疆 輪臺(tái) 841600；2. 濮陽(yáng)市科洋化工有限公司，河南 濮陽(yáng) 457001)

塔河四區(qū)埋地管線腐蝕綜合評(píng)價(jià)

何小龍1 劉生福2

(1.中國(guó)石化西北油田分公司塔河采油一廠，新疆 輪臺(tái) 841600；2. 濮陽(yáng)市科洋化工有限公司，河南 濮陽(yáng) 457001)

根據(jù)塔河四區(qū)埋地管線腐蝕穿孔頻繁發(fā)生的現(xiàn)狀，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行管線外防腐層評(píng)價(jià)。通過(guò)塔河四區(qū)埋地PCM檢測(cè)、陰極保護(hù)系統(tǒng)電位檢測(cè)與效果評(píng)價(jià)、管線壁厚及結(jié)合四區(qū)管線內(nèi)腐蝕介質(zhì)腐蝕性資料等綜合分析，結(jié)果表明塔河四區(qū)埋地管線陰極保護(hù)目前存在保護(hù)過(guò)度和不足的問(wèn)題，PCM檢測(cè)埋地管線外防腐層優(yōu)良。管線腐蝕穿孔主要是內(nèi)腐蝕引起的，隨著塔河油田的逐步開(kāi)發(fā)，各單井的含水率將逐漸上升，管壁腐蝕將更加嚴(yán)重，建議進(jìn)行緩蝕劑的投加、管線進(jìn)行內(nèi)涂層，并對(duì)部分站內(nèi)及長(zhǎng)輸管線采用玻璃鋼管線。

外防腐層 PCM檢測(cè) 埋地管道 土壤腐蝕性 內(nèi)腐蝕 塔河四區(qū)

0 引言

塔河油田集輸系統(tǒng)處于鹽堿地，塔河油田集輸管線主要使用防腐層和外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合防護(hù)，是國(guó)內(nèi)外油氣田集輸系統(tǒng)防腐通行的一種做法。近年來(lái)，隨著塔河油田的逐步開(kāi)發(fā)，腐蝕問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，頻繁發(fā)生的穿孔漏油事件已影響了塔河油田的正常生產(chǎn)。

采油一廠塔河四區(qū)共4個(gè)計(jì)轉(zhuǎn)站，2009年以來(lái)塔河四區(qū)管線腐蝕穿孔共15次。為對(duì)塔河四區(qū)埋地管線外防腐層做出準(zhǔn)確的判斷，2009年對(duì)管線外防腐層進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)塔河四區(qū)埋地PCM檢測(cè)、陰極保護(hù)系統(tǒng)電位檢測(cè)與效果評(píng)價(jià)、管線壁厚、土壤腐蝕性檢測(cè)及結(jié)合四區(qū)管線內(nèi)腐蝕介質(zhì)腐蝕性資料等綜合分析，形成塔河四防腐蝕綜合治理方案。

1 管道外防腐層PCM檢測(cè)[1]

1.1 塔河四區(qū)埋地管線PCM檢測(cè)數(shù)據(jù)

埋地管道外防腐層保護(hù)狀況的檢測(cè)主要包括防腐層絕緣電阻率、防腐層漏點(diǎn)測(cè)試等地面檢測(cè)項(xiàng)目，必要時(shí)可進(jìn)行的開(kāi)挖檢測(cè)項(xiàng)目。一般埋地管道外防腐層絕緣電阻低于1000Ω·m2時(shí)，需考慮防腐層修復(fù)和更換，檢測(cè)結(jié)果總體分析數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

(1) 4-1#站至一號(hào)聯(lián)合站管線防腐層總體等級(jí)為優(yōu)，在2-1#站、3#站、客運(yùn)站及聯(lián)合站跨拱處的分流出現(xiàn)較大的電流降。

(2) 4-2#站至4-1#站外輸油管線防腐層總體等級(jí)為優(yōu)，在1150米至1200米(3#站較近干擾源多)測(cè)量值顯示出異常。4-2管線有兩處電流突降，第一處為管線拐點(diǎn)，第二點(diǎn)疑為防腐層破損。

(3) 4-4#站至4-1#站外輸油管線 防腐層總體等級(jí)為優(yōu)，在犧牲陽(yáng)極處電流下降明顯。

(4) TK229CH井至4-4計(jì)轉(zhuǎn)站單井管線防腐層總體等級(jí)為優(yōu)。2750~2900m處電流明顯下降。

1.2 PCM檢測(cè)結(jié)果的用途——開(kāi)挖驗(yàn)證，修復(fù)破損點(diǎn)

1.2.1 PCM檢測(cè)結(jié)果開(kāi)挖點(diǎn)的選擇

現(xiàn)場(chǎng)PCM檢測(cè)結(jié)果主要有三個(gè)用途：一是檢測(cè)管線走向、埋深；二是評(píng)價(jià)管道外防腐層狀況；三是對(duì)管道外防腐層破損點(diǎn)進(jìn)行定位。最終的目標(biāo)是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)非開(kāi)挖檢測(cè)數(shù)據(jù)，判斷管線外防腐層有無(wú)破損點(diǎn)，進(jìn)而進(jìn)行開(kāi)挖修復(fù)。根據(jù)檢測(cè)電流，管線開(kāi)挖點(diǎn)原則如下：

周圍無(wú)高壓線、發(fā)射塔等干擾源，電流突降；

相關(guān)圖紙上無(wú)均壓線(無(wú)分流管線)、犧牲陽(yáng)極埋設(shè)等因素，電流突降；

管線出現(xiàn)拐點(diǎn)，電流突降，不作為開(kāi)挖點(diǎn)。

1.2.2 埋地管線開(kāi)挖后的PCM驗(yàn)證結(jié)果

(1) 4-3計(jì)轉(zhuǎn)站外輸油至4-1計(jì)轉(zhuǎn)站站外閥組管線電流突降處外防腐層破損(見(jiàn)圖1、圖2)，出現(xiàn)腐蝕滲漏現(xiàn)象，已進(jìn)行管線修復(fù)，主要是由于內(nèi)部介質(zhì)腐蝕后引起滲漏。

表1 塔河四區(qū)PCM檢測(cè)結(jié)果匯總表

圖1 4-3計(jì)轉(zhuǎn)站至4-1計(jì)轉(zhuǎn)站外輸油管線電流突降（2009.9.5）

(2) 4-1計(jì)轉(zhuǎn)站至一號(hào)聯(lián)外輸油管線高壓管線下部電流突降處開(kāi)挖驗(yàn)證后，外防腐層完好。

(3) 4-1計(jì)轉(zhuǎn)站至一號(hào)聯(lián)外輸油拱橋西邊管線出現(xiàn)同溝信號(hào)、附近管線上有電流等現(xiàn)象可能是防腐層破損處，驗(yàn)證外防腐層完好。

(4) 4-2計(jì)轉(zhuǎn)站至4-1計(jì)轉(zhuǎn)站站外閥組外輸油管線疑電流突降，驗(yàn)證結(jié)果是防腐層出現(xiàn)局部破損，可能是由于上次管線腐蝕穿孔后少量積水引起的。

(5) 4-4計(jì)轉(zhuǎn)站至4-1計(jì)轉(zhuǎn)站站外閥組外輸油管線可能是犧牲陽(yáng)極分流，驗(yàn)證結(jié)果是焊縫處防腐層搭接處開(kāi)膠。

(6) TK229CH至4-4計(jì)轉(zhuǎn)站單井管線可能是犧牲陽(yáng)極分流，驗(yàn)證結(jié)果確屬犧牲陽(yáng)極分流，外防腐層完好。

圖2 4-3計(jì)轉(zhuǎn)站至4-1計(jì)轉(zhuǎn)站外輸油管線腐蝕滲漏(2009.9.5)

1.3 PCM檢測(cè)結(jié)果分析

1.3.1防腐層絕緣綜合評(píng)價(jià)

管道外防腐層質(zhì)量的好壞，體現(xiàn)為其絕緣電阻值的大小，現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖驗(yàn)證結(jié)果如下：

(1) 塔河四區(qū)管道外防腐層絕緣性能總體上是優(yōu)良的。

分析其主要原因：一是由于施工質(zhì)量相對(duì)較好；二是管線埋深較深，多在1.6~1.9m范圍內(nèi)，外部機(jī)械損傷較??；三是相對(duì)來(lái)講該區(qū)塊屬沙漠地，土壤吸水性較好，無(wú)管線浸泡現(xiàn)象。

(2) 由于塔河四區(qū)屬沙漠地區(qū)，塔河四區(qū)管道外部腐蝕(土壤腐蝕、大氣腐蝕)環(huán)境較弱。

(3) 在部分管線上出現(xiàn)了電流突降的情況，結(jié)合以往的經(jīng)驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況選擇性開(kāi)挖，其中4-3計(jì)轉(zhuǎn)站——4-1計(jì)轉(zhuǎn)站外輸油管線已出現(xiàn)滲漏，及時(shí)進(jìn)行了修復(fù)，做到了即時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患進(jìn)行修復(fù)，避免了穿孔后被動(dòng)停產(chǎn)修復(fù)帶來(lái)的后果。

1.3.2 防腐層PCM檢測(cè)指導(dǎo)意義

根據(jù)5條檢測(cè)外輸油管道外防腐層絕緣PCM檢測(cè)結(jié)果及現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖驗(yàn)證情況，建議塔河其他區(qū)塊進(jìn)行PCM檢測(cè)進(jìn)行開(kāi)挖與否進(jìn)行指導(dǎo)：

(1) 電流突降，周圍無(wú)明顯干擾源，可能是外防腐層破損，需開(kāi)挖驗(yàn)證。

(2) 電流信號(hào)突降，可能是埋設(shè)的犧牲陽(yáng)極導(dǎo)線分流造成，需開(kāi)挖驗(yàn)證。

(3) 電流突降，相關(guān)圖紙上無(wú)均壓線(無(wú)分流管線)及犧牲陽(yáng)極埋設(shè)等因素，如4-1#至一號(hào)聯(lián)管線拱橋處，需開(kāi)挖驗(yàn)證。

(4) 電流信號(hào)突降或消失，旁邊有高壓線等干擾信號(hào)源，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)土壤含水等情況可不進(jìn)行開(kāi)挖驗(yàn)證。

(5) 電流突降，電流突降點(diǎn)為管線拐彎處、井場(chǎng)分離器等設(shè)備地點(diǎn)，如4-3#站至4-1#站外閥組，為電流信號(hào)的正常突降，不作為開(kāi)挖依據(jù)。

2 陰極保護(hù)電位測(cè)試結(jié)果分析

塔河四區(qū)四個(gè)計(jì)轉(zhuǎn)站的外輸管線有三個(gè)是采用陰極保護(hù)技術(shù)，為4-1計(jì)轉(zhuǎn)站、4-2計(jì)轉(zhuǎn)站、4-3計(jì)轉(zhuǎn)站；4-4計(jì)轉(zhuǎn)站采用的犧牲陽(yáng)極保護(hù)技術(shù)。塔河四區(qū)陰極保護(hù)運(yùn)行主要存在以下問(wèn)題。

(1) 過(guò)保護(hù)

運(yùn)行保護(hù)電位超過(guò)-1.2v。保護(hù)電位如果過(guò)負(fù)，達(dá)到-1500mV時(shí)有析氫的可能，對(duì)保護(hù)不利，所以必須將電位控制在比析氫電位稍正的電位值-1200mV，此電位稱為最大保護(hù)電位，超過(guò)最大保護(hù)電位時(shí)稱為“過(guò)保護(hù)”。

原因分析：設(shè)計(jì)不當(dāng)、運(yùn)行中管線搭接、恒電位儀運(yùn)行造成。

(2) 保護(hù)不足

末端電位小于-0.85V，達(dá)不到設(shè)計(jì)的保護(hù)要求。

原因分析：防腐層老化破損、管線搭接、設(shè)計(jì)不當(dāng)?shù)取?/p>

(3) 絕緣法蘭兩側(cè)電位差過(guò)大

原因分析：設(shè)計(jì)不當(dāng)，如4-2#站、4-3#站絕緣接頭兩側(cè)電位差過(guò)大。

措施：加犧牲陽(yáng)極塊或一短節(jié)。

(4) 設(shè)備出現(xiàn)故障

可能故障為：恒電位儀未啟用(4-2#)，陰保測(cè)試樁失效(多個(gè))，儀器故障，恒電位儀自動(dòng)控制失效，只能使用手動(dòng)控制；恒電位儀輸出電流波動(dòng)較大，儀器濾波能力差；恒電位儀風(fēng)扇故障，從而導(dǎo)致恒電位儀不能工作；恒電位儀表頭顯示不正確，此類故障在指針型表頭恒電位儀里較多；恒電位儀調(diào)節(jié)能力差，不能達(dá)到額定功率工作狀態(tài)。

3 塔河四區(qū)埋地管線開(kāi)挖后管線安全性評(píng)估

3.1 埋地管線檢測(cè)結(jié)果總體分析

(1) 此次被檢測(cè)的點(diǎn)為5個(gè)，除4-3計(jì)轉(zhuǎn)站外輸油管線至4-1計(jì)轉(zhuǎn)站站外閥組管線出現(xiàn)腐蝕穿孔外，其余管線總體運(yùn)行狀態(tài)良好。按腐蝕級(jí)別(1)判斷共有4個(gè)點(diǎn)屬中級(jí)，占被檢測(cè)管線的80.0%；按腐蝕級(jí)別(2)判斷所有5個(gè)點(diǎn)都屬輕度腐蝕。

(2) 腐蝕等級(jí)較高

被檢測(cè)的5個(gè)管段，依據(jù)SY 0087.1-2006標(biāo)準(zhǔn)判定，其腐蝕屬中級(jí)有4個(gè)點(diǎn)。說(shuō)明這些管道所輸送的介質(zhì)腐蝕性較弱，管線可正常使用。

以上數(shù)據(jù)表明管線整體情況良好，但由于存在垢下腐蝕、Cl-離子引起的局部腐蝕，局部腐蝕是生產(chǎn)中最隱蔽、危害最大的腐蝕形態(tài)，為保證安全生產(chǎn)，建議對(duì)管線投加緩蝕劑。

3.2 埋地管線腐蝕狀況的檢查

清除破損防腐層后，對(duì)管道金屬表面的腐蝕產(chǎn)物、金屬腐蝕狀況進(jìn)行檢測(cè)和記錄。腐蝕產(chǎn)物的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)定主要采用以下兩種方法進(jìn)行鑒定：

①目測(cè)法鑒定：主要是根據(jù)顏色進(jìn)行初步的判別。

根據(jù)腐蝕產(chǎn)物顏色分析，4-3計(jì)轉(zhuǎn)站外輸油管線至4-1計(jì)轉(zhuǎn)站管線開(kāi)挖處腐蝕產(chǎn)物顏色為黑、紅棕(見(jiàn)圖3、圖4)。主要成分可能為FeO、Fe2O3、Fe3O4、FeS、FeCO3。

表2 塔河四區(qū)埋地管線檢測(cè)運(yùn)行參數(shù)表(2009.8.10)

圖3 4-3計(jì)轉(zhuǎn)站外輸油管線至4-1計(jì)轉(zhuǎn)站站外閥組管線開(kāi)挖處腐蝕產(chǎn)物形貌

圖4 腐蝕產(chǎn)物溶解情況(右圖的左半部分為在10%鹽酸溶液中浸泡10min后)

4 塔河四區(qū)外輸油管線內(nèi)腐蝕狀況分析

為了確定管線腐蝕因素，對(duì)管線的生產(chǎn)參數(shù)進(jìn)行調(diào)查，四區(qū)5條檢測(cè)管線的生產(chǎn)參數(shù)見(jiàn)表2。

根據(jù)數(shù)據(jù)分析表明[2]：

① 塔河四區(qū)外輸管線含水較高，綜合含水50%以上，水是腐蝕的載體，存在CO2、H2S酸性介質(zhì)引起的腐蝕。

②塔河四區(qū)產(chǎn)出介質(zhì)pH值較低，處于5.7~6.2范圍內(nèi)，按鐵的腐蝕電位與pH關(guān)系上分析，當(dāng)溶液pH值小于9時(shí)，從動(dòng)力學(xué)上分析鋼鐵存在自發(fā)腐蝕的趨勢(shì)。

③塔河四區(qū)產(chǎn)出介質(zhì)高含Ca2+離子，Ca2+離子最小濃度達(dá)9000mg/L，溶液中形成CaSO4、CaCO3等垢引起垢下腐蝕，這類腐蝕具有緩蝕劑無(wú)法保護(hù)，造成管線穿孔。

④塔河四區(qū)產(chǎn)出介質(zhì)高含Cl-離子，Cl-離子最小濃度達(dá)11000mg/L，溶液中Cl-離子容易形成局部腐蝕后，特別是結(jié)垢后或管線材質(zhì)加工時(shí)形成晶界缺陷時(shí)，Cl-離子在垢下或管線缺陷處加速腐蝕，引起管線腐蝕穿孔。

⑤塔河四區(qū)產(chǎn)出介質(zhì)礦化度高，礦化度介于17~22×104mg/L，水中鹽的濃度增大時(shí)存在電化學(xué)腐蝕，引起管線腐蝕穿孔。

⑥塔河四區(qū)管線目前運(yùn)行量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)量，運(yùn)行量只有設(shè)計(jì)量的三分之一到十分之一，在管線低洼處較低的輸送壓力造成管線局部段下部沉積游離水，甚至形成死水區(qū)，引起管線的腐蝕。

5 結(jié)論與建議

(1) PCM檢測(cè)可及時(shí)對(duì)管線外防腐層、滲漏、穿孔進(jìn)行檢測(cè)，及時(shí)修復(fù)施工可避免現(xiàn)場(chǎng)事故的發(fā)生。

(2) 部分陰極保護(hù)設(shè)備運(yùn)行不正?；蛱幱谕＿\(yùn)狀態(tài)，需修復(fù)或維護(hù)正常運(yùn)行。

(3) 塔河四區(qū)處干旱的鹽堿環(huán)境，外腐蝕較弱，腐蝕主要是內(nèi)腐蝕引起的，要從管線內(nèi)腐蝕防腐措施做起。

(4) 塔河四區(qū)管線設(shè)計(jì)是碳鋼＋緩蝕劑的內(nèi)防腐工藝，由于剛投產(chǎn)時(shí)管線穿孔較少，運(yùn)行5~10年后管線開(kāi)始發(fā)生多起腐蝕穿孔，因此，要重視外輸管線的緩蝕劑投加，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)篩選堅(jiān)持投加緩蝕劑，防腐效果的取得是綜合的、長(zhǎng)期的。

(5) 對(duì)部分長(zhǎng)輸管線可采用非金屬管，如4-1計(jì)轉(zhuǎn)站外輸油到聯(lián)合站的管線可采用玻璃鋼管線。

[1] 耿鉑, 余越泉, 王健健. 腐蝕與防護(hù)[J]. 腐蝕與防護(hù), PCM管道電流檢測(cè)系統(tǒng)介紹及應(yīng)用, 2002, 23(01)21-23.

[2] 葉凡, 楊偉. 塔河油田集輸管道腐蝕與防腐技術(shù)[J]. 油氣儲(chǔ)運(yùn), 2010, 29(05): 354-358, 362.

港珠澳大橋-江海直達(dá)船航道橋

面對(duì)激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，以及低迷的市場(chǎng)，公司將堅(jiān)定“創(chuàng)新至大、誠(chéng)信至正”的文化精神，在堅(jiān)守國(guó)內(nèi)外橋梁防腐市場(chǎng)決心的同時(shí)，將積極開(kāi)拓,舊橋梁防腐維護(hù)市場(chǎng)、煤炭領(lǐng)域和新材料防腐領(lǐng)域，再創(chuàng)大正公司新的20年輝煌。

Corrosion Evaluation of Buried Pipeline in the 4th Area of the Tahe Oilfield

HE Xiao-long1, LIU Sheng-fu2
(1.TaHe Oilfield Oil production Plant First, Northwest Oilfield Company, SINOPEC, XLuntai 841600, China; 2. Puyang KeYang Chemical Development Co., Ltd, Puyang 457001, China)

The buried pipelines in the 4th area of Tahe oilfield were corrupted seriously and accidents happened frequently recently. Pipeline external coating evaluation, PCM detection, cathodic protection system potential detection, pipeline wall thickness detection and corrosion medium analysis were carried to analyse the corrosion reason. The results showed that perforation of pipeline was mainly caused by internal corrosion and the external coating was intact. But cathodic protection system existed excessive or insufficient problems. With the development of the Tahe Oilfield, the moisture content of each well will be gradually increased and the corrosion of pipelines will be more serious. In order to mitigate corrosion of pipelines, some measures such as corrosion inhibitor, internal coating and FRP pipes should be applied.

outer corrosion resistant layer; PCM detection; buried pipeline; soil corrosion; internal corrosion; the 4th area of the Tahe oilfield

TE988

A

何小龍 (1981－) ，男，本科，工程師，從事地面工程技術(shù)及管理工作。