輸油管道腐蝕泄漏失效原因分析

孫海星

【摘 要】論文以某一出現(xiàn)腐蝕泄漏的輸油管道為例，首先對其腐蝕泄漏的情況進(jìn)行了簡單分析，然后從理化分析和微觀分析兩個(gè)方面對輸油管道腐蝕泄漏的原因進(jìn)行了探究，最后對輸油管道的穿孔原因和導(dǎo)致腐蝕的因素展開了論述。

【Abstract】This paper takes an oil pipeline with corrosion leakage as an example， firstly， the corrosion and leakage is analyzed simply， and then from two aspects of physical and chemical analysis and microscopic analysis， this paper explores the causes of the leakage of pipeline corrosion and leakage， at last， the causes of perforation and the factors causing corrosion are discussed.

【關(guān)鍵詞】輸油管道；腐蝕泄漏；原因分析

【Keywords】oil pipeline； corrosion and leakage； cause analysis

【中圖分類號(hào)】TG174.36 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2017）07-0135-02

1 引言

在油氣工業(yè)中輸油管道是其主要的運(yùn)送通道，較之一般的海運(yùn)、陸運(yùn)在成本和穩(wěn)定性上都更有優(yōu)勢，但輸油管道腐蝕泄漏問題則一直是輸油管道在使用過程中經(jīng)常遇到且十分棘手的一個(gè)問題。文章以某一實(shí)際發(fā)生腐蝕泄漏的輸油管道出發(fā)，通過理化、微觀分析的方式，對導(dǎo)致其出現(xiàn)腐蝕泄漏失效的原因進(jìn)行分析，旨在提供一些在輸油管道腐蝕泄漏失效原因方面的觀點(diǎn)，繼而為輸油管道腐蝕泄漏失效防范措施的選擇和使用提供一些可供參考的建議，減少輸油管道腐蝕泄漏問題的發(fā)生。

2 輸油管道腐蝕泄漏情況分析

該輸油管道埋設(shè)處已有十分明顯的液體從地面噴出的情況，在其周圍的地面上也出現(xiàn)油污的情況，根據(jù)確認(rèn)其屬于φ114*4.5mm型號(hào)的管道。在經(jīng)過圍堵處理后，通過對該輸油管道進(jìn)行壓力測試，當(dāng)加壓到1MPa時(shí)，該管道出現(xiàn)了十分嚴(yán)重的泄漏情況，經(jīng)過兩次測試后，該管道出現(xiàn)的泄露處達(dá)到30余處?？紤]到該輸油管道存在的泄露處過多，為避免繼續(xù)使用導(dǎo)致的嚴(yán)重環(huán)境污染問題，決定停止使用。此外，根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該輸油管單發(fā)生泄漏的部分，均位于管道的底物，其運(yùn)輸?shù)慕橘|(zhì)為油水混合物，其中水質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%，氯離子的質(zhì)量濃度達(dá)到21000mg/L。

3 輸油管道腐蝕泄漏原因研究

3.1 理化分析

理化分析主要包括宏觀形貌的分析、無損探傷、化學(xué)成分分析、金相分析和力學(xué)性質(zhì)分析幾種。

通過宏觀形貌分析發(fā)現(xiàn)，在該節(jié)輸油管道存在著一處長7.6cm、寬11mm的條帶狀腐蝕孔，同時(shí)還存在著一縱向上的未穿孔點(diǎn)狀腐蝕坑帶。在無損分析方面，采用游標(biāo)卡尺測量其厚度，發(fā)現(xiàn)輸油管的壁厚為0.44cm，通過對樣品的失效部分進(jìn)行超聲探傷，未發(fā)現(xiàn)其他缺陷?；瘜W(xué)成分檢測結(jié)果如表1所示，其屬于正常范圍內(nèi)。力學(xué)性能檢測結(jié)果如表2所示，其屬于正常標(biāo)準(zhǔn)之中。金相分析，基于GB/T10561、GB/T13298、GB/T6394標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢查，失效輸油管參數(shù)均在正常范圍內(nèi)。

3.2 微觀分析

將輸油管道的失效部分，在電子顯微鏡下通過掃描進(jìn)行能譜分析。結(jié)果顯示在其表面覆蓋處存在一些松散的腐蝕產(chǎn)物，并存在大量的Cl、Fe、C、O等元素于其中。輸油管道內(nèi)壁泄漏孔片狀腐蝕產(chǎn)物進(jìn)行能譜分析，發(fā)現(xiàn)在靠近介質(zhì)的部分存在Cl、Fe、C、O、Al、Si、Ba、S等元素，靠近中心位置主要由Cl、Fe、O組成[1]。

4 探究結(jié)果

4.1 輸油管道腐蝕泄漏失效機(jī)理

在經(jīng)過力學(xué)性質(zhì)、化學(xué)成分以及金相組織等一系列的霧化檢查分析后發(fā)現(xiàn)，失效輸油管道在物化性能上均符合國家標(biāo)準(zhǔn)，因此排除是材料原因?qū)е螺斢凸艿莱霈F(xiàn)失效的問題。從失效輸油管道的穿孔宏觀形貌以及外觀形貌上觀察，其失效的總區(qū)域較大，在內(nèi)部且存在著大量的腐蝕產(chǎn)物，腐蝕孔的位置集中于管道的底部，并從內(nèi)部逐漸向外擴(kuò)展，形成穿孔，因此可以斷定輸油管道出現(xiàn)穿孔是由內(nèi)部的腐蝕因素導(dǎo)致的，而從腐蝕的形貌上觀察，具有十分典型化的點(diǎn)腐蝕特征，和輸油管的內(nèi)壁輸送的流動(dòng)介質(zhì)也存在著一定的關(guān)聯(lián)。從微觀分析的腐蝕產(chǎn)物的成分上觀察，通過微觀能譜分析線顯示，在腐蝕產(chǎn)物中存在大量的Cl、Fe、C、O元素，并且在Cl元素的含量上最高，因此可以斷定Cl是導(dǎo)致腐蝕發(fā)生的直接因素，而對于C、O元素可以擱置不以談?wù)摚慌懦淇赡苄訹2]。

基于以上分析，輸油管道腐蝕泄漏失效機(jī)理為：穿孔腐蝕洞是從一開始一個(gè)小點(diǎn)逐漸向外進(jìn)行腐蝕擴(kuò)大，最后出現(xiàn)穿孔，而Cl-則正好具有破壞金屬氧化膜的作用，因此可以形成坑蝕或點(diǎn)蝕，在Cl-的含量越高的部分越易發(fā)生腐蝕的情況。輸油管在使用的過程中，因?yàn)榻佑|到Cl-或是其他存在高腐蝕性的物質(zhì)后，便開始在內(nèi)壁中存在的缺陷處進(jìn)行匯聚，繼而對該部門進(jìn)行腐蝕，而隨著輸油管道的使用不斷進(jìn)行，越來越多的Cl-在腐蝕坑內(nèi)匯集，因此在坑內(nèi)的Cl-濃度越來越大，F(xiàn)e被不斷的溶解，然后又被管道內(nèi)的流體物質(zhì)攜帶遷移，致使腐蝕孔不斷擴(kuò)大，最后出現(xiàn)穿孔的問題[3]。

4.2 管內(nèi)腐蝕因素

通過上文的分析可知，輸油管道腐蝕泄漏失效是因?yàn)楣艿纼?nèi)的Cl-導(dǎo)致的腐蝕作用，最后致使穿孔問題的發(fā)生，但是導(dǎo)致Cl-匯聚，濃度偏高原因并不單一，可能是運(yùn)輸介質(zhì)的成分原因，也可能是輸油管道自身的材料原因，還可能是輸運(yùn)的方式等等，具體主要存在著以下四個(gè)方面的影響因素：endprint

首先為管道的運(yùn)輸介質(zhì)的流態(tài)。在輸油管道的使用中，流態(tài)和諸多因素都有直接關(guān)系，包括介質(zhì)組成、流體粘度以及流速等等。當(dāng)管內(nèi)環(huán)境為低的液、氣相速度之下時(shí)，常波狀的層狀流，特別是在一些水平的管道內(nèi)，極易出現(xiàn)分層的問題。如本文選取的管道，其底部腐蝕嚴(yán)重，就是和流體分層的原因有關(guān)。

其次為施工現(xiàn)場接觸腐蝕性介質(zhì)。在很多輸油管道的鋪設(shè)過程中，難以避免的會(huì)導(dǎo)致一些具備腐蝕性的物質(zhì)殘留在隧道及管道內(nèi)。從本文選取管道的使用情況觀察，其實(shí)在完工后半年投產(chǎn)，同時(shí)穿孔點(diǎn)位于管體的底部，因此極有可能是在輸油管道的試壓環(huán)節(jié)滯留了腐蝕性物質(zhì)在管道底部。

再者還可能是多重因素共同影響。以本文研究失效管道為例，其出現(xiàn)腐蝕泄漏的原因，可能是在管道試壓后，出現(xiàn)腐蝕介質(zhì)的殘留，然后沒有及時(shí)使用，導(dǎo)致在管道正式使用前就已經(jīng)出現(xiàn)了一些細(xì)微的腐蝕點(diǎn)。在使用后，在運(yùn)輸介質(zhì)的流態(tài)上出現(xiàn)分層，大量的Cl-位于底部，繼而在已形成的腐蝕孔聚集，進(jìn)一步對腐蝕孔產(chǎn)生腐蝕作用，最后在經(jīng)過一段時(shí)間后，腐蝕孔不斷擴(kuò)大，最后穿孔導(dǎo)致輸油管道腐蝕泄漏問題發(fā)生。

最后還存在一些其他腐蝕因素，例如當(dāng)輸油管道內(nèi)的運(yùn)輸介質(zhì)流速不斷提升時(shí)，會(huì)導(dǎo)致腐蝕介質(zhì)和管道之間的接觸增多，同時(shí)也會(huì)對管道的自身材質(zhì)造成一定的沖刷，在此相互作用力的情況下，導(dǎo)致管道的腐蝕問題出現(xiàn)。從文章選取失效管道存在條形腐蝕帶的情況上，也說明了這一點(diǎn)。此外溫度、壓力以及微生物等因素也可能導(dǎo)致管道出現(xiàn)腐蝕的情況。

5 結(jié)論

綜上所述，通過本文的分析可知文章所選取的失效輸油管道，在其物化性能上均能滿足國家在該方面的標(biāo)準(zhǔn)要求，因此管道的材料質(zhì)量不是導(dǎo)致腐蝕泄漏問題發(fā)生的主要原因。通過微觀分析得知，管內(nèi)底部的高濃度Cl-導(dǎo)致的腐蝕作用是致使管內(nèi)出現(xiàn)穿孔的主要原因。在輸油管內(nèi)腐蝕因素的致使因素上也集中于多個(gè)方面，包括運(yùn)輸介質(zhì)的流態(tài)、施工現(xiàn)場接觸腐蝕性介質(zhì)、多重因素共同影響以及其他腐蝕因素。

【參考文獻(xiàn)】

【1】羅會(huì)久，孫斌，邱容美，等.站場管道的導(dǎo)波檢測技術(shù)[J].油氣田地面工程，2013（7）：22-23，24.

【2】吳丙山.淺析輸油管道泄漏檢測技術(shù)[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2016（20）：566-566.

【3】胡鑫.站間輸油管道泄露監(jiān)測方法的研究[J].信息系統(tǒng)工程，2016（8）：88.endprint