埋地輸氣管線腐蝕綜合評價

張曉存，薛繼軍

(西安摩爾石油工程實驗室有限公司，西安710065)

埋地輸氣管線腐蝕綜合評價

張曉存，薛繼軍

(西安摩爾石油工程實驗室有限公司，西安710065)

為了保證輸氣管道的安全平穩(wěn)運行，通過對某沙漠地區(qū)輸氣管線的腐蝕情況進(jìn)行綜合評價，包括PCM檢測，陰極保護(hù)有效性檢測，管體內(nèi)腐蝕缺陷檢測、成像與剩余強度評價以及剩余壽命評價。結(jié)果表明，該埋地輸氣管線的外防腐層存在漏點80個，陰極保護(hù)全部達(dá)標(biāo)，管體外表面腐蝕是由防腐層破損而引起的，管體壁厚減薄處最小值為5.45mm，該管道腐蝕缺陷在接受范圍內(nèi)，管道平均腐蝕速率較低。。

輸氣管道；PCM檢測；陰極保護(hù)；內(nèi)腐蝕；評價

0 前言

油氣輸送管線存在的失效模式分為3種：泄露、穿孔和破裂[1]。20世紀(jì)70-80年代，美歐統(tǒng)計資料表明，所有干線天然氣輸送管線的事故中泄露占40％～80％，穿孔占10％～40％，破裂占1％～5％[2]。近年來隨著國內(nèi)各大油田的進(jìn)一步開發(fā)，埋地輸氣管線頻繁發(fā)生穿孔漏油事件，嚴(yán)重影響油田正常生產(chǎn)[3]。目前，管道完整性管理在各油氣田廣泛推行，其中管道腐蝕綜合評價是管道完整性檢測的重要內(nèi)容，是對管道進(jìn)行腐蝕狀況、規(guī)律把握和腐蝕預(yù)測的必要手段，是開展腐蝕治理工作的重要技術(shù)支撐[4]。

以沙漠地區(qū)某條輸氣管線為例，管線材質(zhì)為20鋼，全長44km，主要采用2PE及外加陰極保護(hù)的保護(hù)形式。該管道主要受Cl-、酸性氣體、流體流態(tài)及高程變化等因素影響，腐蝕多發(fā)生在管底，腐蝕形態(tài)以點蝕和孔蝕為主，尤其在管段中下游高程變化較大的管段，腐蝕穿孔較為集中[5]。

1 檢測方案

試驗管道已運行4年，未開展全面的管內(nèi)檢測，管線內(nèi)部腐蝕分布狀況不明。因此，對管道進(jìn)行全面檢測，包括腐蝕防護(hù)系統(tǒng)檢測和埋深檢測，開挖后采用C掃描進(jìn)行管體內(nèi)腐蝕缺陷成像，最終結(jié)合檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行管道剩余強度評價及剩余壽命評價。檢測方案如圖1所示。

圖1 管道腐蝕評價檢測方案

2 PCM檢測

采用多頻管中電流法[6]，對管道進(jìn)行精確定位，確定管道走向并測定管道埋深。每間隔10m對管道進(jìn)行定位和埋深測量，形成管道走向圖，為下一步定點開挖提供數(shù)據(jù)。采用ACVG測量技術(shù)，在非開挖條件下對埋地管道防腐層進(jìn)行現(xiàn)場絕緣性能評估和防腐層漏點定位，及時發(fā)現(xiàn)并修復(fù)防腐層絕緣故障[7]。一般埋地管道外防腐層絕緣電阻低于1 000Ω·m2時，應(yīng)考慮更換防腐層[8]。該管道共檢測出防腐層漏點80個，其中重度15個，中度13個、輕度52個。防腐層整體性能評價結(jié)果為圖2所示。

圖2 防腐層絕緣性能評價結(jié)果

3 陰極保護(hù)有效性檢測

根據(jù)GB/T 21246-2007《埋地鋼質(zhì)管道陰極保護(hù)參數(shù)測試方法》，對管道陰極保護(hù)系統(tǒng)的有效性采用密間隔電位(CIPS)進(jìn)行全面評價。經(jīng)檢測，該管線全線通電電位為-1 924～-1 011mV，斷電電位為-1 332～-855mV。全線陰極保護(hù)達(dá)標(biāo)管道達(dá)100％，無過保護(hù)管道。

4 管體腐蝕狀況檢測與評價

依據(jù)試驗管道走向及PCM檢測結(jié)果，選取3#樁+250m處和+350m處以及42#樁+280m處為開挖點。

4.1 防腐層保護(hù)效果檢測與評價

試驗管道為2PE防腐層，開挖后發(fā)現(xiàn)防腐層表面有破損，為機械損傷。3#樁+250m處防腐層破損點如圖3所示。對照PCM評價結(jié)果，判定實際開挖評價結(jié)果與PCM評價結(jié)果基本接近，保持原分級準(zhǔn)則。

圖3 3#樁+250m處管道防腐層破損點

4.2 管體外表面腐蝕

剝離防腐層后，在1#和2#開挖點處有明顯腐蝕區(qū)域，如圖4所示。根據(jù)開挖后防腐層破損點可以看出，這類腐蝕是由于防腐層的破損所引起的。

4.3 管體內(nèi)腐蝕

超聲波C掃描檢測利用超聲聲波的聲學(xué)特性，對超聲信號進(jìn)行一系列的處理分析，獲得缺陷在不同深度層面上的二維聲學(xué)圖像的一種先進(jìn)的檢測方法[9]。從所顯示的二維圖像上可直觀獲得缺陷的形狀、位置、分布及數(shù)據(jù)[10]。管道設(shè)計壁厚為6.0mm，采用自動超聲C掃描儀實測壁厚最薄點處值為5.45mm，面積為5mm×5mm。

圖4 防腐層剝離后管道外表面

5 管道安全性評價

根據(jù)2007版API 579-1/ASME FFS-1[11]所給出的腐蝕缺陷評估圖，將參數(shù)λ=0.246，剩余壁厚比Rt=0.935的評估點標(biāo)入圖中，結(jié)果顯示該管道的腐蝕缺陷可接受，如圖5所示。經(jīng)過進(jìn)一步計算，可知該管道最大可允許操作壓力為11.76MPa。

圖5 管道腐蝕缺陷評價結(jié)果

6 管道剩余壽命評價

根據(jù)管道初始壁厚為6mm，計算得知管道平均腐蝕速率為0.124mm/a。經(jīng)管道剩余強度評價可得，該管道極限腐蝕剩余壁厚為2.59mm，在當(dāng)前介質(zhì)和6.3MPa運行壓力下，由于管道平均腐蝕速率較低，計算腐蝕剩余壽命為23年。建議依據(jù)TSG D7003-2010《壓力管道定期檢驗規(guī)則-長輸(油氣)管道》規(guī)定來確定該管道的檢驗周期。

7 結(jié) 論

(1)通過PCM檢測對管道進(jìn)行定位及埋深檢測，為后期開挖檢測提供一定有效數(shù)據(jù)；同時，檢測發(fā)現(xiàn)管道外防腐層僅有57.03％為優(yōu)，其余均需修復(fù)。

(2)該管線全線陰極保護(hù)達(dá)標(biāo)管道達(dá)100％，無過保護(hù)管道。

(3)防腐層表面有鼓包、破損等現(xiàn)象；1#，2#及4#開挖點處有明顯腐蝕區(qū)域，根據(jù)開挖后防腐層破損點可得出，這類腐蝕是由于防腐層的破損所引起的。

(4)管道設(shè)計壁厚為6.0mm，采用自動超聲C掃描儀實測壁厚最薄處為5.45mm，規(guī)格為5mm×5mm。

(5)該管道檢測出的腐蝕缺陷可接受。經(jīng)進(jìn)一步計算，該管道最大可允許操作壓力為11.76MPa，管道平均腐蝕速率較低，計算得腐蝕剩余壽命為23年。

[1]董紹華.管道完整性技術(shù)與管理[D].北京：中國石化出版社,2007.

[2]郭生武,袁鵬斌,張十金.輸送管線完整性檢測、評價及修復(fù)技術(shù)[M].北京：石油工業(yè)出版社，2007.

[3]何小龍,劉生福.塔河四區(qū)埋地管線腐蝕綜合評價[J].全面腐蝕控制，2014，28(01):80-84.

[4]張江江,黃鵬,高淑紅.超聲C掃描檢測技術(shù)在塔河油田管道檢測中的應(yīng)用與評價[J].化工自動化及儀表,2013，40(11):1355-1360.

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[11] API 579-1/ASME FFS-1-2007,Fitness-For-Service[S].

Comprehensive Assessment for the Corrosion of Buried Gas Pipeline

ZHANG Xiaocun，XUE Jijun
(Xi’an Maurer Petroleum Engineering Laboratory Co.,Ltd.,Xi’an 710065,China)

To ensure the gas pipeline running safely and smoothly,this paper focused on a comprehensive assessment for the corrosion of a gas pipeline in desert area by the methods of PCM detection,cathodic protection system detection,internal corrosion defect detection,imaging and residual strength valuation and remaining lifetime assessment.The results showed that there are 80 leak sources on the external anti-corrosion coating,the cathodic protection system is qualified,the external surface corrosion of the pipeline is caused by coating damages,the outer surface corrosion of pipe body is caused by coating damage,the minimum wall thickness of the pipeline is 5.45mm,the corrosion defects on the pipeline are acceptable and the average corrosion rate is low.

gas pipeline;PCM detection;cathodic protection system;internal corrosion;assessment

TE988.2

B

1001-3938(2015)01-0066-03

張曉存(1984—)，女，碩士，主要從事油氣輸送管道、儲罐及壓力容器的檢測及安全評價工作。

2014-08-12

李 超