淺談海上油氣田管道腐蝕與評定方法

曹柳忠(中海石油（中國）有限公司深圳分公司，廣東 深圳 518000)

淺談海上油氣田管道腐蝕與評定方法

曹柳忠(中海石油（中國）有限公司深圳分公司，廣東 深圳 518000)

海上油氣田生產(chǎn)工藝管線內(nèi)腐蝕現(xiàn)象日益嚴(yán)重，問題突出，已成為威脅平臺安全生產(chǎn)的主要因素，必須以高度重視。本文將分析引起管線內(nèi)腐蝕的主要原因，通過管線壁厚檢測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，根據(jù)相關(guān)腐蝕管道的剩余強(qiáng)度評定方法與標(biāo)準(zhǔn)，給出適合海上油氣田管道的評定方法及應(yīng)對措施。

內(nèi)腐蝕;剩余強(qiáng)度;措施;評價(jià)方法

管道內(nèi)防腐技術(shù)是保證管道安全運(yùn)行和延長管道使用壽命的重要措施。在對番禺30-1平臺生產(chǎn)工藝管線進(jìn)行無損檢測時(shí)，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部腐蝕嚴(yán)重，腐蝕特點(diǎn)明顯，本文主要介紹了含管道上兩種常見缺陷類型、缺陷管道剩余強(qiáng)度評價(jià)的工程方法。對于發(fā)生了腐蝕的管線，必須對其剩余強(qiáng)度進(jìn)行評估，才能做出正確決策——繼續(xù)服役、維修或更換。提出進(jìn)行定期的腐蝕監(jiān)測與適時(shí)的維修保養(yǎng)，建立相應(yīng)的腐蝕數(shù)據(jù)庫和管道腐蝕剩余強(qiáng)度評定與預(yù)測技術(shù)。

1 番禺30-1平臺生產(chǎn)工藝管線腐蝕情況介紹

番禺30-1平臺是一座集生產(chǎn)、計(jì)量、油氣處理和輸送的鉆采綜合平臺。生產(chǎn)的天然氣和凝析油分別脫水合格后，混合進(jìn)入海底管道（20寸，365km）輸送到位于珠海橫琴島的天然氣終端處理廠進(jìn)一步處理。水深約200m，氣藏深度為1700～2800m，砂巖多含鈣質(zhì)，依靠地層壓力自噴衰減式開采，井口壓力：3.5～21.61MPa，井口溫度：40～105℃，單井產(chǎn)氣量（1X104m3/d），氣田屬于高壓、高溫氣田，地層含有CO2氣體，CO2的含量4%，分壓在0.26～1.68MPa之間，壓相對較高，根據(jù)CO2腐蝕特點(diǎn)，管線內(nèi)的PH在5.5，氣田設(shè)計(jì)年處理量為16X108m3。因此，番禺30-1氣田開發(fā)存在CO2腐蝕生產(chǎn)工藝管線的風(fēng)險(xiǎn)。

2 平臺生產(chǎn)工藝管線腐蝕情況機(jī)理種類介紹

管線內(nèi)腐蝕造成主要成因：輸送過程中，管內(nèi)輸送介質(zhì)為油、氣、水多相介質(zhì)，管內(nèi)流體流態(tài)復(fù)雜，在流速及CO2、H2S等酸性氣體含量較高時(shí)，酸性氣體的存在是造成輸送管道的內(nèi)腐蝕的主要原因，即使采用常規(guī)添加緩蝕劑和內(nèi)涂層防腐技術(shù)進(jìn)行內(nèi)防腐，也會因流體對管壁的劇烈沖刷而使緩蝕劑膜破損及內(nèi)涂層剝落失效。油氣管道內(nèi)常出現(xiàn)的幾種腐蝕類型的腐蝕機(jī)理：CO2腐蝕,H2S腐蝕,多相流腐蝕。

3 番禺30-1平臺生產(chǎn)工藝管線腐蝕檢測結(jié)果與數(shù)據(jù)分析

經(jīng)過了大量的管線檢測和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，30-1平臺的生產(chǎn)工藝管線都存在不同程度腐蝕的問題，主要是出現(xiàn)在焊縫處和彎頭外圓薄弱處?；?0%為彎頭薄弱處，30%為焊接工藝不符合。部分腐蝕嚴(yán)重管線統(tǒng)計(jì)表格：

表3－1 X射線探傷機(jī)

腐蝕程度：嚴(yán)重腐蝕，腐蝕速率大于0.25/年，腐蝕裕量為大于等于3mm。

從檢測數(shù)據(jù)來分析，大多管線內(nèi)腐蝕程度已超過規(guī)定的腐蝕裕量。

4 現(xiàn)用的管道腐蝕評判幾種標(biāo)準(zhǔn)

正確評價(jià)這些缺陷對管道強(qiáng)度、壽命和安全性的影響對保障油氣管道的安全運(yùn)行,避免經(jīng)濟(jì)損失和保護(hù)生態(tài)環(huán)境具有重要的意義。介紹國外油氣管道焊接、腐蝕、機(jī)械損傷等缺陷評估的主要方法：

ASME B31G的原始方法（ASME B31G-1984）對管壁上單一缺陷的最大許可深度為公稱厚度的80%。當(dāng)缺陷深度小于公稱壁厚的10%時(shí)，可以忽略缺陷的存在。它可以計(jì)算最大容許縱向腐蝕長度和管道降壓下的最大安全工作壓力。在實(shí)際應(yīng)用中，發(fā)現(xiàn)它過分保守，它所預(yù)測的失效壓力低于實(shí)際壓力很多。雖然這樣的預(yù)測結(jié)果在工程使用上比較安全，但是另一方面也造成了不必要的經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)，因此提出了改進(jìn)，產(chǎn)生了ASME B31G-1991，它采用了拋物線形和矩形面積以及拋物線形和矩形兩種形狀面積的平均值來表征腐蝕缺陷的面積。但是腐蝕缺陷底部的形狀是很復(fù)雜的，對腐蝕坑深度剖面測量得越細(xì)致，則對金屬損失的描述越真實(shí)。

最新版ASME B31G—2009標(biāo)準(zhǔn)的分級評價(jià)方法以及較之前兩版ASME B31G-1991的先進(jìn)性。采用4個(gè)等級進(jìn)行腐蝕管道的剩余強(qiáng)度評價(jià),更便于評價(jià)人員根據(jù)現(xiàn)場操作難易程度、資料詳細(xì)程度以及評價(jià)精度等要求選擇不同的評價(jià)等級進(jìn)行操作;其保守性明顯降低,預(yù)測結(jié)果更加接近真實(shí)值;但與RSTRENG相比,它仍存在一定的保守性。新版ASME B31G—2009仍不適于評價(jià)大口徑、高強(qiáng)度的管道,在評價(jià)范圍方面有待進(jìn)一步提高。

5 根據(jù)實(shí)際選用的管道評判標(biāo)準(zhǔn)

油氣管線剩余強(qiáng)度、剩余壽命評價(jià)是管線完整性評價(jià)的重要組成部分，剩余強(qiáng)度評價(jià)是對管道當(dāng)前的承載能力做出科學(xué)評價(jià)；而剩余壽命預(yù)測則是對管道未來的剩余服役壽命進(jìn)行預(yù)測，為制定管道檢測周期提供科學(xué)依據(jù)。

現(xiàn)行的三種常用評價(jià)方法：

ASME B31G-1991有很強(qiáng)的保守性，但這種方法在預(yù)測中高強(qiáng)度等級管道的剩余強(qiáng)度也會出現(xiàn)不安全的評價(jià)結(jié)論。為目前腐蝕管道評價(jià)中使用最為廣泛的一種標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：缺陷最大深度超過壁厚的80%，則需及時(shí)更換；最大深度小于壁厚的10%的缺陷可以忽略不計(jì)。

DNV RP-F101及PCORRC（Pipeline CORRO-sion Criteri? on）兩種方法的差別不大，比較適用于中、高強(qiáng)度等級管道（X60及其以上）的剩余強(qiáng)度評價(jià)，在應(yīng)用于中、低強(qiáng)度等級的管道（X55及其以下）時(shí)，都會產(chǎn)生不安全的評價(jià)結(jié)果。

PCORRC的評價(jià)結(jié)果略好于DNV-RP-F101方法?；诠鼙诤穸鹊氖Ｓ鄩勖A(yù)測方法和基于剩余強(qiáng)度的腐蝕剩余壽命預(yù)測方法，從現(xiàn)場實(shí)用性出發(fā)的腐蝕剩余壽命預(yù)測方法以及基于可靠性的管道腐蝕剩余壽命預(yù)測方法。

可見，我們可以根據(jù)現(xiàn)場管線材料的強(qiáng)度，選擇適合的評判標(biāo)準(zhǔn)，平臺低壓燃料氣管線是X52材質(zhì)以下的，可以選用B31G來評價(jià)，井口至海管的生產(chǎn)管線材質(zhì)是X52-70范圍，那么就應(yīng)該選用PCORRC評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，這樣就可以合理評價(jià)管線剩余壽命。

[1]傅健影，海中興.工業(yè)管道腐蝕及其防護(hù).北京機(jī)械工業(yè)出版社，1997.88

[2]API579(2000)，Recommended Practice For Fitness-For-Service,ISSUE6,2000.

[3]帥捷，于杰貴.管道及儲罐強(qiáng)度設(shè).石油工業(yè)出版社，2006.06.