輸氣管線腐蝕檢測和監(jiān)測方法研究

張斌斌

摘要：我國高含硫天然氣資源十分豐富，在酸性氣田的開采過程中，由于二氧化碳、硫化氫及元素硫等腐蝕介質(zhì)的存在，會對地面集輸管線造成嚴重的腐蝕，直接影響氣田的安全、高效生產(chǎn)。HS和CO共存條件下的強腐蝕性對含硫氣田的生產(chǎn)帶來一系列困難，井下油套管、地面管網(wǎng)、凈化設備面臨著腐蝕的嚴重威脅，防腐成為了含硫氣田開發(fā)最大的難題之一。開采過程中集輸管線的腐蝕控制顯得尤為重要，一旦集輸管線由于腐蝕導致穿孔、破裂，發(fā)生天然氣泄漏，不僅影響氣田的正常生產(chǎn)，還會造成環(huán)境污染甚至災難事故。因此很有必要對管線腐蝕檢測和監(jiān)測進行研究。

關鍵詞：地面集輸管線;HS;CO;

1.腐蝕評價執(zhí)行標準

美國腐蝕工程師協(xié)會NACERP0775-2005-《油、氣田生產(chǎn)中腐蝕掛片的準備、安裝、分析以及試驗數(shù)據(jù)的解釋》中對腐蝕程度的劃分進行評價，見表1。

2.腐蝕監(jiān)測和檢測

2.1常用腐蝕監(jiān)測方法

通過在輸氣系統(tǒng)上選擇合適的部位，以不同方式加注緩蝕劑或預膜，對比未加注與加注緩蝕劑后腐蝕速率、點蝕速率及水質(zhì)的變化，可以直接評價緩蝕劑的緩蝕效果。緩蝕劑的測試評定是對比金屬在腐蝕介質(zhì)中，有無緩蝕劑時的腐蝕速率，進而確定緩釋效率、最佳加注量以及最優(yōu)使用條件。腐蝕監(jiān)測指長時間對同一物體進行實時監(jiān)視而掌握它的變化，氣田集輸系統(tǒng)腐蝕監(jiān)測技術經(jīng)過近二十年的發(fā)展，已形成了一系列的監(jiān)測方法，例如：失重掛片法、電阻法、氫滲透法、線性極化電阻法、電化學噪音法、FSM法、電偶法、電位監(jiān)測法等。

（1）失重掛片法

失重掛片法是一種經(jīng)典的監(jiān)測腐蝕速率的方法，這種方法是把己知重量、尺寸規(guī)格和材質(zhì)類型的金屬試片放入被監(jiān)測系統(tǒng)的腐蝕環(huán)境中，在經(jīng)過一定已知時間的暴露期后取出，仔細清洗并處理后稱重，根據(jù)試片質(zhì)量變化量和暴露時間的關系計算平均腐蝕速率。通過上述方法得到的是一段時間內(nèi)總體平均腐蝕速率，該方法可以通過觀察試后片的表面腐蝕形貌，分析其表面腐蝕產(chǎn)物成份，從而判定腐蝕的類型。

（2）電阻法

電阻法也被稱為可自動測量的失重掛片法。電阻探針是通過測量在生產(chǎn)過程中的腐蝕環(huán)境中受到腐蝕的測量元件的電阻變化，來計算腐蝕程度。與失重掛片法相比較，電阻法可以連續(xù)測量，并可計算任一時間段內(nèi)的累計腐蝕量或腐蝕速率。它是一種時實監(jiān)測技術，由于其具有較高的靈敏性可以用于評價氣相和液相中緩蝕劑的保護效果。

（3）線性極化電阻法

線性極化電阻法是應用電化學原理通過對腐蝕測試電極的腐蝕電位附近進行弱極化，利用其腐蝕電流與極化曲線在腐蝕電位附近的斜率Rp成反比的關系，測量腐蝕電流，計算腐蝕速率。線性極化電阻法的主要特點是能測定瞬時腐蝕速度，可以用于評價液相中緩蝕劑保護效果。

（4）氫滲透法

氫滲透法的基本原理是：腐蝕環(huán)境中的氫原子滲入鋼制管壁后會結(jié)合成氫分子，通過對其壓力的測量和計算，可得到氫原子對鋼的滲透速率和滲透量。由于氫探針的測量結(jié)果不能直接計算得到腐蝕速率，因此氫探針應與其它腐蝕監(jiān)測方法結(jié)合起來使用，只能將其作為在必要的位置選用的監(jiān)測手段之一，不宜單獨使用。

（5）電感監(jiān)測法

這種方法與電阻法類似，也是一種插入式的監(jiān)測方法。電感監(jiān)測法所測量的是安裝在腐蝕環(huán)境中的金屬測量元件橫截面積因腐蝕而減少所產(chǎn)生的電感的變化，從而計算出一段時間內(nèi)金屬測量元件的腐蝕速率。這種測量方法的靈敏度比電阻法高出許多，特別適用于需要對介質(zhì)的腐蝕變化作出快速反應的環(huán)境，例如煉油廠的生產(chǎn)系統(tǒng)。在油氣田集輸系統(tǒng)適用于緩蝕劑的現(xiàn)場選擇。電感法探針幾乎能在所有的腐蝕環(huán)境中工作，特別是在多相或非電解質(zhì)體系中。這種監(jiān)測方法更換探針的費用相對電阻法較高。

（6）管道全周向監(jiān)測方法

這類監(jiān)測方法的特點是實現(xiàn)了對管道的全周向腐蝕程度的監(jiān)測，能提供全周向的平均腐蝕速率，也能提供管道360°方向上任一方向的局部腐蝕速率。但是這種監(jiān)測方法

的靈敏度較低，適用用于人工檢測很困難的管道，例如海底管道或需要頻繁清管的重埋地管道。目前有兩種測試技術。一種是FSM，也叫指紋法，它是通過密布在管道外壁的靈敏電極來測量由于腐蝕引起的管道的電位場的變化，能對一般腐蝕監(jiān)測方法無法安裝的彎頭和焊縫進行監(jiān)測，能測量均勻腐蝕、點蝕和裂紋。另一種技術是CENION技術，通過測量管道360°環(huán)型的電阻變化來計算腐蝕速率，能測量均勻腐蝕、點蝕，其靈敏度相對FSM法高。由于這類測試技術的測試管段制作和測量設備以及數(shù)據(jù)計算分析軟件開發(fā)費用過高，成本非常昂貴。

（7）清管器智能檢測

管道內(nèi)檢測技術是將各種無損檢測（NDT）設備加在島清管器（PIG）上，將原來用作清掃的非智能改為有信息采集、處理、存儲等功能的智能型管道缺陷檢測器（SMARTPIG），通過清管器在管道內(nèi)的運動，達到檢測管道缺陷的目的。

2.2常用腐蝕檢測方法

腐蝕檢測指用制定的方法檢驗測試某種物體（固體、液體、氣體）指定的技術性能指標。腐蝕檢測是對腐蝕監(jiān)測必要而有意的補充，具有便攜式、靈活多樣、數(shù)據(jù)分析簡單等特點高含硫氣田常用的檢測技術主要包括表觀檢查法、超聲波壁厚測量技術、超聲掃描和超聲相控陣技術、超聲導波測試技術、智能PIG檢測技術、遠場渦流檢測技術、多臂井徑儀和磁測厚儀、點蝕深度測量法、晶間結(jié)構(gòu)測量法、磁粉檢測、超生相控陣和射線檢測、附著力劃痕測試法、四點彎曲試驗測量法、氫通量探針、鐵離子含量分析、內(nèi)腐蝕直接評價法和外腐蝕直接評價法等。主要檢測部位包括井口直管段、彎頭、埋地管線、分離器、放空分液罐等設備。

參考文獻：

[1]谷壇，霍紹全，李峰，等.酸性氣田防腐蝕技術研宄及應用[J].石油與天然氣工程，2008（S1）：63-72.

[2]朱景龍，孫成，王佳，賈思洋.C02腐蝕及控制研宄進展[J].腐蝕科學與防護技術2007Vol.l9（5）：350-353.