天然氣管道腐蝕監(jiān)測(cè)

劉斌（京普斯維斯防腐科技有限公司 100102）

塔里木油田擁有國(guó)內(nèi)最長(zhǎng)且介質(zhì)最復(fù)雜的天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)[1]。一旦天然氣管道發(fā)生腐蝕，則會(huì)對(duì)管道系統(tǒng)的可靠性與使用年限造成嚴(yán)重威脅。特別是基于天然氣管道當(dāng)中的穿孔，既會(huì)引起油氣泄漏，又加大了維護(hù)難度，進(jìn)而造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。鑒于此，本課題對(duì)“天然氣管道腐蝕監(jiān)測(cè)”進(jìn)行分析與探究具有尤為深遠(yuǎn)的重要意義。

一、天然氣管道腐蝕機(jī)理分析

在實(shí)施天然氣管道腐蝕監(jiān)測(cè)之前，需充分了解天然氣管道的腐蝕機(jī)理。下面筆者主要從埋地管道環(huán)境、基于管道內(nèi)的游離水和高氣相流速以及氣體組成和溫壓三大方面對(duì)其腐蝕機(jī)理進(jìn)行分析。

1.埋地管道環(huán)境

土壤里所存在的硫化物會(huì)和金屬的氫膜發(fā)生反應(yīng)，氫膜遭遇損耗，進(jìn)而使管道受到腐蝕。硫化物腐蝕主要是受到土壤自身的溫度及酸堿度的控制，并且當(dāng)土壤溫度在25攝氏度至30攝氏度之間、酸堿度在5至9之間，其腐蝕程度最嚴(yán)重。

2.基于管道內(nèi)的游離水和高氣相流速

基于天然氣管道當(dāng)中的飽和天然氣，受到壓力降的作用，則會(huì)有自由液相出現(xiàn)。但是，因?yàn)楦邭庖罕人嬖诘目陀^實(shí)際，使管道內(nèi)流型主要呈現(xiàn)出了兩種狀態(tài)：其一位環(huán)狀流；其二為層流。其中，基于環(huán)狀流，液體是作為液膜的形式往管壁進(jìn)行涂覆的，氣體對(duì)小液滴進(jìn)行卷吸，且運(yùn)動(dòng)向前。但在氣液比比較低的狀況下，會(huì)有層流現(xiàn)象出現(xiàn)，其特點(diǎn)為氣相的運(yùn)動(dòng)發(fā)生于管道上部，而液相的運(yùn)動(dòng)發(fā)生于下部。另外，經(jīng)研究表明：氣體流速和腐蝕速率是成正比的，這是因?yàn)樵跉怏w流速增加的情況下，沖蝕能力也隨著增加。

3.氣體組成和溫壓

首先，在流管中，流動(dòng)介質(zhì)的溫度與壓力的降低會(huì)讓水蒸氣在冷凝的狀態(tài)下變成液態(tài)水，液態(tài)水、二氧化碳及二氧化硫形成碳酸與亞硫酸等，進(jìn)而使得管道遭遇嚴(yán)重腐蝕。其次，在溫度升高的狀態(tài)下，會(huì)使酸和管道之間的反應(yīng)速率加快，同時(shí)也使土壤硫化物對(duì)管外壁的腐蝕速率加快。由此可見(jiàn)，溫度也可使管道遭遇嚴(yán)重腐蝕。最后，隨著壓力的增大，會(huì)讓酸性物質(zhì)的活性增強(qiáng)，進(jìn)而提升酸性物質(zhì)和金屬之間的反應(yīng)能力，最終致使管道腐蝕。

二、天然氣管道腐蝕監(jiān)測(cè)方法探究

在實(shí)施天然氣管道腐蝕監(jiān)測(cè)時(shí)，需充分重視其監(jiān)測(cè)方法，其主要的監(jiān)測(cè)方法有兩種：其一是管道外腐蝕監(jiān)測(cè)，其二是管道內(nèi)腐蝕監(jiān)測(cè)。

1.天然氣管道腐蝕監(jiān)測(cè)對(duì)象及運(yùn)行現(xiàn)狀調(diào)研

一方面，需要確定和懸著管道監(jiān)測(cè)及評(píng)價(jià)隊(duì)伍，其主要的監(jiān)測(cè)對(duì)象有：（1）管道監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)、質(zhì)量管理體系及施工安全等方面的資質(zhì)認(rèn)證。（2）設(shè)備在配置方面的狀況。（3）基于管道監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)中的業(yè)績(jī)。

另一方面，由于管道運(yùn)行現(xiàn)狀為基于檢測(cè)設(shè)備的檢測(cè)提供了幫助，所以對(duì)其調(diào)研具有實(shí)質(zhì)性意義，其現(xiàn)狀調(diào)研主要內(nèi)容有：（1）壓力、溫度以及流量等方面的運(yùn)行參數(shù)[2]。（2）管內(nèi)所存在的介質(zhì)。（3）管道腐蝕的產(chǎn)物。（4）陰極的保護(hù)效果，例如：自然電位分布及變化、絕緣法蘭性能等。

2.管道外腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)

對(duì)于天然氣管道外腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)，可歸分為兩種：其一是，由管到地的電位測(cè)量；其二是，管內(nèi)電流測(cè)量。由管到地的電位測(cè)量技術(shù)主要有Person檢測(cè)法與直流電壓梯度法等。管內(nèi)電流測(cè)量主要有電流梯度分布法與分段管內(nèi)電流比較法等。整體分析，兩種方法均能夠在非開(kāi)挖狀態(tài)下實(shí)施檢測(cè)工序[3]。但是，在檢測(cè)過(guò)程中，需要檢測(cè)人員進(jìn)行仔細(xì)測(cè)量與分析，這樣才可獲取可靠且真實(shí)的檢測(cè)數(shù)據(jù)。比如：在采用直流電壓梯度法檢測(cè)的情況下，便需要了解管道的主要走向。

3.管道內(nèi)腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)

無(wú)論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，普遍采用的關(guān)于天然氣管道內(nèi)腐蝕的監(jiān)測(cè)方法主要有兩種：其一是，漏磁通法；其二是，超聲波檢測(cè)法。

（1）采用漏磁通法能夠?qū)μ烊粴夤艿纼?nèi)、外腐蝕的缺陷進(jìn)行檢測(cè)，但是在應(yīng)用該方法時(shí)，需要對(duì)其檢測(cè)速度進(jìn)行有效控制，合理的檢測(cè)速度能夠使檢測(cè)精度得到有效保證。此技術(shù)的測(cè)量精度和壁厚是成反比的，且管道壁厚應(yīng)該比12毫米小。

（2）采用超聲波檢測(cè)法能夠?qū)Υ嬖谌毕莸墓艿赖谋诤襁M(jìn)行測(cè)量，在測(cè)量過(guò)程中主要是對(duì)脈沖發(fā)射時(shí)間間隔進(jìn)行充分利用。在檢測(cè)過(guò)程中，需充分注意的是，探頭需依次接收由管內(nèi)壁和管外壁的反射波，進(jìn)而再根據(jù)計(jì)算結(jié)果獲得管壁厚度。此種檢測(cè)方法對(duì)于管道材料與壁厚的敏感程度是非常低的，且還可以對(duì)管道內(nèi)外壁的腐蝕情況與變形情況進(jìn)行有效辨識(shí)。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本課題的分析與探究，認(rèn)識(shí)到在對(duì)天然氣管道腐蝕狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，首先便需要充分了解天然氣管道的腐蝕機(jī)理，例如：埋地管道所處的環(huán)境、基于管道內(nèi)的游離水和高氣相流速、氣體組成、溫度以及壓力等，這一系列因素均會(huì)對(duì)天然氣管道造成嚴(yán)重腐蝕。進(jìn)而在對(duì)天然氣管道進(jìn)行腐蝕監(jiān)測(cè)之前，第一步需務(wù)實(shí)天然氣管道腐蝕的監(jiān)測(cè)對(duì)象，并對(duì)運(yùn)行現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)研。最后，在管道外腐蝕監(jiān)測(cè)與管道內(nèi)腐蝕監(jiān)測(cè)上加大力度，使天然氣管道腐蝕監(jiān)測(cè)更具實(shí)效性與科學(xué)性，進(jìn)而為油氣企業(yè)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益，并為油氣企業(yè)的穩(wěn)健發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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[2]劉幫華.馬春穩(wěn).王霞.黃雪萍.韓東興.高亮天然氣積液管道腐蝕監(jiān)測(cè)方法研究[J].石油化工應(yīng)用,2011,05,25.

[3]趙景星.席光峰.韓偉.張皓長(zhǎng)輸天然氣管道腐蝕檢驗(yàn)與修復(fù)技術(shù)[J].石油化工安全環(huán)保技術(shù),2013,08,20.