油氣管道腐蝕的檢測技術(shù)

陳培寧

摘 要：油氣管道是運(yùn)輸天然氣、石油的重要運(yùn)輸方式，其安全運(yùn)行直接影響著天然氣和石油的正常使用，而管道腐蝕情況普遍存在于工程中，因此應(yīng)當(dāng)重視油氣管道的腐蝕檢測工作，提高技術(shù)應(yīng)用水平，及時(shí)發(fā)現(xiàn)、排除隱患，保證油氣運(yùn)輸安全。

關(guān)鍵詞：油氣管道；管道腐蝕；檢測技術(shù)；水壓試驗(yàn)

中圖分類號：TE988.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.03.080

油氣管道的運(yùn)輸至今已有150多年的歷史，管道建設(shè)的施工、機(jī)具及相關(guān)技術(shù)已經(jīng)得到了很好的發(fā)展。我國的管道技術(shù)在經(jīng)歷“西氣東輸”和“川氣東送”兩大工程的建設(shè)之后也積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。埋地管道由于受到土壤中的堿、酸、鹽和地下水影響，不可避免地會受到腐蝕。而管道剝離、破損和老化致使管道容易發(fā)生腐蝕、泄露和穿孔現(xiàn)象，使企業(yè)受到嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，造成環(huán)境危害。在我國，油氣管道在建造投產(chǎn)一兩年之后容易發(fā)生腐蝕現(xiàn)象，由此引起的穿孔造成油氣損失，使企業(yè)停工造成損失，后期的維修又將帶來人力、材料上的浪費(fèi)，因此應(yīng)當(dāng)重視管道防腐工作，有計(jì)劃地進(jìn)行管道腐蝕檢測，判斷腐蝕情況，排除隱患。在新建管道投產(chǎn)之后，通過有效的檢測技術(shù)進(jìn)行跟蹤監(jiān)測，主動整治修復(fù)。

1 油氣管道的腐蝕

油氣埋地管道由于在地下，所以容易受到地下水、酸、堿、鹽的作用，產(chǎn)生化學(xué)腐蝕，同時(shí)還會受到電化學(xué)腐蝕。

1.1 化學(xué)腐蝕

金屬的表面和非電解質(zhì)接觸時(shí)會產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，這種反應(yīng)帶來的破壞便是化學(xué)腐蝕。金屬受到化學(xué)腐蝕時(shí)，在氧化劑之間互相傳遞電子，過程中不會產(chǎn)生電流?；瘜W(xué)腐蝕分為兩種，為氣體腐蝕和非電解質(zhì)溶液腐蝕。氣體腐蝕是指金屬于干燥的氣體當(dāng)中產(chǎn)生的腐蝕，比如焊接管道、氧氣切割會在金屬的表面產(chǎn)生氧化皮；而非電解質(zhì)溶液腐蝕是指金屬在有機(jī)液體中受到的腐蝕，例如汽油、苯等。

1.2 電化學(xué)腐蝕

金屬和電解質(zhì)之間發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)所引起的破壞被稱為“電化學(xué)腐蝕”。這種反應(yīng)必須要有一個(gè)陽極和一個(gè)陰極反應(yīng)。陽極反應(yīng)即氧化反應(yīng)，是指金屬原子失去電子轉(zhuǎn)移到介質(zhì)的過程。陰極反應(yīng)即還原反應(yīng)，是指氧化劑得到電子并且發(fā)生還原的過程。這兩種反應(yīng)都與金屬中的電子流和介質(zhì)中的離子定向遷移有關(guān)系。

2 管道腐蝕監(jiān)測技術(shù)

針對油氣管道的腐蝕檢測采用的技術(shù)一般有三種，分別為通過智能清管器管內(nèi)檢測、檢測防腐層破損、進(jìn)行水壓試驗(yàn)。

2.1 智能清管器的檢測

智能清管器是一種通過超聲波、聲發(fā)射等原理進(jìn)行無損探傷的設(shè)備，需要結(jié)合錄像觀察儀器來使用，與以往僅進(jìn)行掃線、清蠟或涂內(nèi)壁緩蝕劑的清管器有所不同。智能化的清管器安裝有二三百個(gè)探頭，對管道內(nèi)外的腐蝕狀況、機(jī)械造成的損傷都能夠清晰檢測，并且判斷出損害的位置和程度。國際上先進(jìn)的天然氣公司利用超聲波智能清管器，對管道的裂紋缺陷能夠清楚地檢測到，甚至防腐層的剝離情況也能夠掌握。

一般的智能清管器利用漏磁法可以檢測出腐蝕減薄、腐蝕坑和環(huán)向裂紋，但是對于又深又細(xì)的軸向裂紋還不能夠完全檢測出來。這種清管器比較適用于氣體管道和液體管道的檢測。而超聲波智能清管器除了可以對金屬損傷進(jìn)行檢測外，還能夠檢測防腐層剝離、應(yīng)力腐蝕開裂和機(jī)械損傷等缺陷。不過，超聲波檢測需要填充液體藕合劑在傳感器和管壁之間，因此氣體管道的檢測并不適用。彈性波儀器不需要耦合劑，具有輥輪接觸傳感器，是一種能夠在氣體管道中應(yīng)用的超聲波清管器。

世界上很多先進(jìn)國家都在使用智能清管器技術(shù)，有效地發(fā)現(xiàn)管道存在的隱患問題。我國曾經(jīng)從國外引進(jìn)了智能清管器，完成了克拉瑪依至烏魯木齊線、魯寧線等管道的檢測項(xiàng)目。目前我國有關(guān)技術(shù)公司也開展了相關(guān)的技術(shù)項(xiàng)目，成功研制出管道漏磁腐蝕檢測器，用于管道腐蝕檢測。

2.2 防腐層的破損檢測

油氣管道中的防腐層由于老化、施工質(zhì)量低和遭受外力破壞，容易造成破損，防腐層受到破壞后會使強(qiáng)制電流泄露入地，致使保護(hù)距離變短，不能夠達(dá)到防腐的效果。根據(jù)實(shí)踐數(shù)據(jù)表明，90%以上的腐蝕都在于防腐層破損，因此油氣管道的防腐層破損檢修非常重要。

對防腐層的破損進(jìn)行檢測主要有兩種方法：①高壓電火花檢測。這種一般應(yīng)用于新建管道的防腐層質(zhì)量施工；②不開挖檢測技術(shù)，一般應(yīng)用于老管道防腐層。高壓電火花檢測的過程為：儀器中的高壓探針穿過針孔缺陷處，如果金屬表面的防腐層很薄，漏鐵微孔的氣隙密度和電阻值都比較小，氣隙被擊穿時(shí)會產(chǎn)生火花放電，儀器便會自動發(fā)出報(bào)警信號，如果沒有火花，則表示合格。

對于老管道的防腐層檢測，開挖檢查是不合理的，因此一般都采用不開挖檢測。檢測管道防腐層可采用變頻選頻法，精確定位防腐層的破損點(diǎn)可采用直流法和交流法。

2.3 水壓試驗(yàn)檢測

在檢測管道腐蝕泄露的方法中，水壓試驗(yàn)是常用且有效的辦法。在新建的管道中，十分有必要進(jìn)行靜水壓試驗(yàn)，已建成管道也可以利用水壓試驗(yàn)來定位缺陷和評價(jià)完整性。注意在試壓時(shí)，壓力需要高于正常狀態(tài)的壓力，一般來說是設(shè)計(jì)壓力的1.25倍，并且維持24 h，以充分的檢測系統(tǒng)的完整性。同時(shí)，水壓試驗(yàn)還可以發(fā)現(xiàn)智能清管器不能夠發(fā)現(xiàn)的缺陷，例如焊縫失效和裂紋。

美國曾經(jīng)在1995年對所有的建成管道做水壓試驗(yàn)，而對百萬公里的管道進(jìn)行停運(yùn)試驗(yàn)，必然要耗費(fèi)巨大的資金和時(shí)間，水壓試驗(yàn)所耗費(fèi)用一般來說是智能清管器檢測的6倍。但是水壓試驗(yàn)可以完整、有效地驗(yàn)證管道系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的隱患，安排檢修，保證管道的合理、安全運(yùn)行，減少企業(yè)的損失，保護(hù)環(huán)境安全。

3 結(jié)束語

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，油氣管道的防腐技術(shù)也得到了更好的發(fā)展，而針對不同的管道和管道環(huán)境，應(yīng)當(dāng)選擇合適的檢測方法，提高檢測技術(shù)水平，對管道的腐蝕情況進(jìn)行有效的檢測和評價(jià)，準(zhǔn)確定位腐蝕點(diǎn)，達(dá)到管道防腐的良好效果。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：王霞〕