在役輸氣管道腐蝕剩余壽命預(yù)測(cè)技術(shù)研究

王小偉 龔泉龍 康凱 王強(qiáng)

摘要：我國(guó)的天然氣長(zhǎng)輸管道可達(dá)4.8萬(wàn)公里，但是在天然氣迅速發(fā)展的時(shí)候往往會(huì)造成一些問題的發(fā)生，其中安全問題一直是大家所關(guān)心的問題，管道公司對(duì)事故的預(yù)測(cè)能力可以很好的預(yù)防事故的發(fā)生，通過對(duì)在役輸氣管道腐蝕剩余壽命預(yù)測(cè)技術(shù)的研究就可以幫助管道企業(yè)提升預(yù)測(cè)風(fēng)險(xiǎn)能力，只有這樣才能夠最大限度地減少事故的發(fā)生和減少經(jīng)濟(jì)損失，所以對(duì)在役輸氣管道腐蝕剩余壽命預(yù)測(cè)技術(shù)的研究非常有必要。

關(guān)鍵詞：在役輸氣管道;剩余壽命;預(yù)測(cè)技術(shù)

通過管道來(lái)運(yùn)輸天然氣是一種比較安全的輸送方式，但是由于各種人為因素、材料自身因素和自然環(huán)境的因素導(dǎo)致管道的發(fā)生腐蝕。天然氣本身就是一種易燃易爆品，一旦發(fā)生管道腐蝕泄露就會(huì)對(duì)人體和環(huán)境造成一定的危害性，雖然管道企業(yè)已經(jīng)做出相關(guān)的維護(hù)措施，但是還是有一些意外因素出現(xiàn)，造成輸氣管道發(fā)生腐蝕。

腐蝕剩余壽命預(yù)測(cè)技術(shù)對(duì)于天然氣管理來(lái)講是一種非常重要的管理技術(shù)，一些發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)通過該技術(shù)獲得了更多的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，所以我國(guó)也應(yīng)該借鑒國(guó)外現(xiàn)有的技術(shù)，來(lái)研究和制定適合我國(guó)管道的腐蝕剩余壽命預(yù)測(cè)技術(shù)，以便能夠幫助我國(guó)的管道維護(hù)和管理，并且可以運(yùn)用到新管道的設(shè)計(jì)和路線研究中去，對(duì)我國(guó)天然氣管道建設(shè)非常有幫助。

1輸氣管道腐蝕的因素

1.1管道材質(zhì)及工藝

輸氣管道的材質(zhì)問題以及施工工藝在管道的運(yùn)行初期就會(huì)容易發(fā)生管道泄漏事故，因此在日常工作過程中，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)管道材質(zhì)的檢查，工作一旦發(fā)現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，需要及時(shí)進(jìn)行更換。

1.2防腐層脫落

輸氣管道在建設(shè)初期都會(huì)在管道內(nèi)壁涂抹一層防護(hù)層，能夠有效緩解輸氣管道的腐蝕速度。造成防腐層脫落的主要原因是由于輸氣管道隨著使用年限的增加，防腐層的使用壽命達(dá)到極限，在該條件下防腐層就會(huì)失去原有的工作意義，但是防腐層脫落現(xiàn)象只會(huì)在部分區(qū)域進(jìn)行出現(xiàn)，因此在日常工作過程中應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)管道的檢測(cè)工作，一旦發(fā)現(xiàn)防腐層脫落，應(yīng)當(dāng)及時(shí)進(jìn)行處理，避免造成更大的經(jīng)濟(jì)損失。

1.3流體的不穩(wěn)定性

輸氣管道在進(jìn)行工作過程中，由于其輸送介質(zhì)壓力的高低不同，流速也存在差異，并且輸送介質(zhì)中含有雜質(zhì)的多少都會(huì)對(duì)管道的內(nèi)壁造成影響，甚至?xí)c管道發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)加速了管道的腐蝕破壞。一旦管道內(nèi)壁的某個(gè)區(qū)域發(fā)生腐蝕，其腐蝕程度就會(huì)逐漸擴(kuò)大，特別是對(duì)于流壓過高區(qū)域?qū)艿浪纬傻膽?yīng)力腐蝕現(xiàn)象。因此在工作過程中需要及時(shí)對(duì)管道進(jìn)行檢測(cè)并更換腐蝕管道。

1.4陰極防腐措施失效

為了避免管道發(fā)生電化學(xué)腐蝕，通常情況下會(huì)在輸氣管道的外部增加陰極保護(hù)措施，能夠有效抑制管道內(nèi)電子的一種從而避免管道內(nèi)部形成電流場(chǎng)是管道與液體的反應(yīng)，速度減緩，從而實(shí)現(xiàn)防腐效果，但是隨著時(shí)間的不斷推移，管道中的應(yīng)急保護(hù)會(huì)因?yàn)槌霈F(xiàn)水保護(hù)層而導(dǎo)致防腐能力減弱，從而失去了應(yīng)急防護(hù)的意義。

2腐蝕剩余壽命的預(yù)測(cè)方法

（1）根據(jù)埋地管線電化學(xué)腐蝕機(jī)理的預(yù)測(cè)模型。該方法首先需要對(duì)腐蝕缺陷的形態(tài)以及發(fā)展進(jìn)行分析，然后根據(jù)電化學(xué)腐蝕精力進(jìn)行相應(yīng)的推導(dǎo)功能。從而能夠有效得出輸卵管的腐蝕缺陷的與時(shí)間表達(dá)式，該方法主要適用于長(zhǎng)輸管線的土壤腐蝕。

（2）基于幾次腐蝕檢測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性概率剩余壽命預(yù)測(cè)模型。該方法在使用過程中，首先要了解防腐層的老化時(shí)間，進(jìn)而得出不同區(qū)域內(nèi)的管線防腐層老化時(shí)間也會(huì)有所不同。

（3）基于依據(jù)定期全線腐蝕檢測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的剩余壽命預(yù)測(cè)模型。該預(yù)測(cè)模型需要在數(shù)據(jù)充分的條件下才能夠使用，能夠充分顯示出輸氣管道不同地區(qū)的服務(wù)是發(fā)展情況，預(yù)測(cè)結(jié)果和可信度較高，但是在實(shí)際應(yīng)用過程中所產(chǎn)生的費(fèi)用較高，目前我國(guó)很少采用定期檢測(cè)，因此該模型在實(shí)施過程中的規(guī)模較小。

（4）記憶人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論的管線壽命預(yù)測(cè)模型。該模型需要通過不同的防護(hù)因素所造成的復(fù)試結(jié)果信息進(jìn)行確定，并且該網(wǎng)絡(luò)操作較為復(fù)雜，由于腐蝕因素的隨機(jī)性較大，因此實(shí)驗(yàn)樣本及現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的局限性較高，因此在實(shí)際運(yùn)行過程中無(wú)法準(zhǔn)確獲得相應(yīng)的腐蝕因素，評(píng)判過程復(fù)雜，操作性較差，因此所預(yù)測(cè)的結(jié)果需要進(jìn)行提高。

3輸氣管道的安全壽命評(píng)估

輸氣管道的安全壽命評(píng)估包括以下幾項(xiàng)內(nèi)容：對(duì)在役管道的監(jiān)測(cè)強(qiáng)度結(jié)果進(jìn)行評(píng)估，并制定完善的管道運(yùn)營(yíng)策略，從而確定輸氣管道的安全壽命以及更換時(shí)間。對(duì)輸氣管道的安全壽命評(píng)估通常是根據(jù)輸氣管道內(nèi)最小壁厚或者最大腐蝕程度進(jìn)行對(duì)比分析。在輸氣管道的運(yùn)行過程中，管道失效概率會(huì)隨著管道運(yùn)行年限而增加，通過多方面的研究分析，當(dāng)輸氣管道使用壽命超過20年以后，輸氣管道的安全壽命失效概率就會(huì)迅速上升。輸氣管道的安全壽命評(píng)估可以對(duì)管道腐蝕情況進(jìn)行確定，輸氣管道的安全壽命評(píng)估需要和管道腐蝕的失效預(yù)測(cè)進(jìn)行結(jié)合，從而才能夠得出在役輸氣管道的使用壽命。

對(duì)于各種安全因素給輸氣管道所造成影響，一般失效概率為一年一個(gè)周期，這樣才能更好地保護(hù)輸氣管道，輸氣管道失效評(píng)估與安全壽命預(yù)測(cè)設(shè)計(jì)應(yīng)該注重在管道失效時(shí)總概率，在計(jì)算過程中不要忽略任何一種失效概率，但是也不能重復(fù)使用失效概率。在不同天氣、不同環(huán)境的條件下進(jìn)行失效概率計(jì)算，只要這樣才能更加完善管道失效的總概率，在此該過程中計(jì)算數(shù)據(jù)會(huì)非常多，并且比較復(fù)雜，需要借助計(jì)算機(jī)來(lái)計(jì)算。

4結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，輸氣管道發(fā)生腐蝕的主要原因是由于管道材質(zhì)以及所施工工藝較差、防腐層脫落或者輸送流體的不穩(wěn)定性以及外界影響因素的原因，導(dǎo)致輸氣管道發(fā)生腐蝕。通常情況下，采用輸氣管道剩余壽命預(yù)測(cè)方法能夠有效減少輸氣管道發(fā)生泄漏事故現(xiàn)象的發(fā)生，不同的預(yù)測(cè)方法，在實(shí)際運(yùn)行過程中的效果也會(huì)有所不同，因此需要結(jié)合管道的實(shí)際情況進(jìn)行選擇使用。另外，針對(duì)輸氣管道的腐蝕原因，需要進(jìn)行實(shí)地調(diào)查和實(shí)驗(yàn)，才能夠得出管道腐蝕與環(huán)境因素之間的影響，進(jìn)而建立可靠的輸氣管道腐蝕失效預(yù)測(cè)方法。

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