油氣管道的腐蝕與檢測

趙麗爽 趙明

摘 要：文章從油氣管道的安全運營出發(fā)介紹了管道腐蝕缺陷類型。闡述了獲得各種管道腐蝕信息的關鍵技術——內、外檢測技術及其特點與前景。希望通過文章的研究能夠為相關人士提供參考和借鑒。

關鍵詞：腐蝕；防腐層檢測；內檢測

1 導致腐蝕的因素和特點

隨著服役時間的增長，油氣管道受外界環(huán)境和內部介質的共同影響，管道本體產生嚴重的腐蝕，造成泄露、穿孔或破裂等破壞管線正常運行的嚴重事故。統(tǒng)計表明各類事故中腐蝕引起的事故所占比例為第一位[1]。管道內部和外部均存在一定程度的腐蝕，由于管段內壁與外壁所處環(huán)境不同，腐蝕失效以外腐蝕為主。

造成管線腐蝕的因素很多，管材本身的性質、管道施工時防腐補口的質量、周圍土壤環(huán)境、輸送介質及其管線的布局走向都會影響管線的腐蝕速度。可見，腐蝕本身是一個自然的破壞過程，是管道在運營過程中普遍存在的自然現(xiàn)象。因此，腐蝕是不能避免的，只有研究其發(fā)展規(guī)律，采取有效措施，將腐蝕引起的危害降到最低。

2 油氣管道腐蝕類型

油氣管道在生產、安裝及使用過程中不可避免的會產生各種缺陷，其主要類型有兩個：平面型缺陷和體積型缺陷。平面型缺陷是管道在生產、安裝、焊接過程中形成的各種裂紋。隨著檢測技術的不斷提高，平面型缺陷已得到了較好的控制；體積型缺陷是指管道在使用過程中逐漸形成的腐蝕缺陷，隨著使用年限的增加，腐蝕也會越來越嚴重。

油氣管道腐蝕一般屬于電化學腐蝕，包括均勻腐蝕和局部腐蝕。均勻腐蝕是指腐蝕缺陷均勻分布于整個管道表面，腐蝕深度比較均勻，沒有大的突變。這種腐蝕缺陷導致管道失效形式主要是破裂，屬于最嚴重的管道事故。局部腐蝕是指腐蝕缺陷主要集中在油氣管道表面的某一區(qū)域，而管道其他部位幾乎不受腐蝕或僅有輕微腐蝕。油氣管道常見的局部腐蝕類型有：孔蝕、隙縫腐蝕、電偶腐蝕及應力腐蝕等[2]。

3 腐蝕管道的檢測方法

管道檢測是獲得管道腐蝕等有關信息的最佳手段，通過對管道檢測數(shù)據(jù)的分析，可以監(jiān)測到管道已有的損害和潛在的風險。因此，合理的檢測技術和高精度的檢測信息是管道可靠性評估的前提。管道檢測技術分為防腐層檢測技術和內部在役檢測技術[3]。

3.1 管道防腐層檢測技術

目前管道防腐層的檢測方法有直流電位梯度法（DCVG）、多頻管中電流法（PCM）、密間隔電位測量法（CIPS）和變頻——選頻法。

3.1.1 直流電位梯度法

直流電位梯度法是通過連續(xù)測量管道上管地間隔點的電壓差，由地表電場形狀推得缺陷形狀。該方法能夠檢測出防腐層缺陷的位置，給出防腐層缺陷的大小，但不能評估無破損管段防腐層的性能。

3.1.2 多頻管中電流法

多頻管中電流法可以測定管道的埋深，且能對該管道進行精確地定位及跟蹤，確定防腐層破損點的位置，從而對管道防腐層總體質量狀況進行評價。

3.1.3 密間隔電位測量法

密間隔電位測量法通過評價管道陰極保護水平，確定低電位管段涂層可能的缺陷。該方法簡單，但受環(huán)境的干擾影響較大，不能確定陰極保護達到要求但防腐層有破損的管段。

3.1.4 變頻——選頻法

變頻-選頻法將埋于地下的管道視為單線-大地信號通道，在現(xiàn)場向管道發(fā)送頻率可變的交流信號，測出傳播常數(shù)，再由傳播常數(shù)計算防腐層絕緣電阻。變頻-選頻法由我國自行研制開發(fā)，是上世紀80年代以來應用較多的防腐層檢測方法。該方法方便、快捷，能評價防腐層整體性能，但無法準確定位防腐層的破損位置。

此外，我國最初對于欠保護的管段采用Pearson方法[4]。該方法的檢測結果比較準確，但實測時受很多條件的限制，目前很少單獨使用，通常用來和其他方法做對比。

3.2 管道內部在役檢測技術

目前管道內部在役檢測方法主要有超聲波檢測法、漏磁檢測法、射線檢測和渦流檢法[5]。

3.2.1 超聲波檢測技術是利用超聲波勻速傳播且可在金屬表面發(fā)生部分反射的特性，實現(xiàn)管道探傷檢測的。超聲波檢測法具有測量精度高、檢測成本低、現(xiàn)場使用方便等特點，能夠檢測出管道的應力腐蝕破裂和管壁內的腐蝕缺陷，監(jiān)測數(shù)據(jù)可以用來計算缺陷管道最大允許輸送壓力，為確定管道的剩余壽命和維修方案提供了極大地方便；適用于大口徑、厚管壁管道的檢測。

3.2.2 漏磁檢測的原理是當對鋼制管道施加磁場時，在管道缺陷附近部分磁力線發(fā)生畸變漏出管道表面，通過分析傳感器的測量結果，得到缺陷的有關信息。漏磁檢測法具有操作簡單、檢測速度快、檢測費用較低、檢測范圍廣等特點，且可以測量油氣水多項流管道的腐蝕檢測，一般用于中小型管道的細小缺陷檢測。

3.2.3 射線檢測技術可以用來檢測管道局部腐蝕，借助于標準的圖像特性顯示儀可以測量壁厚。射線檢測技術的優(yōu)點是可得到永久性記錄，結果比較直觀，檢測技術簡單，輻照范圍廣，檢測時不需去掉管道上的保溫層；為防止人員受到輻射，射線檢測時，操作人員必須采取嚴格的防護措施。

3.2.4 渦流檢測的基本原理是利用交流電的線圈產生交變的磁場，使鋼制管道表面產生渦流，渦流環(huán)在管道表面缺陷處發(fā)生畸變，通過渦流大小和分布的變化，獲取被測管道的表面缺陷和腐蝕狀況。渦流檢測適宜于管道表面缺陷或近表面缺陷的探傷，且檢測管道表面缺陷的靈敏度高于漏磁法。

另外，磁記憶檢測技術、磁致伸縮導波技術和熱像顯示技術也可以用于鋼制管道的腐蝕缺陷檢測，磁記憶檢測技術可以檢測鐵磁構件上以應力集中為特征的危險部位和部件；磁致伸縮導波技術、熱像顯示技術可以實現(xiàn)對管道缺陷的長距離、非接觸式快速檢測。

參考文獻

[1]李進寧.埋地管道的腐蝕預測[J].國外油氣儲運，1994，12（3）：41-43+57.

[2]魏寶明.金屬腐蝕理論及應用[M].化學工業(yè)出版社，2001，2：1-91.

[3]Hong HP. Inspection and maintenance planning of pipeline under external corrosion considering generation of new defects[J]. Struct Saf， 1999，21：203-222.

[4]何仁洋.油氣管道檢測與評價[M].北京：中國石化出版社，2009：9-12.

[5]張平生.油氣輸送管道的風險管理與基于風險的檢測[J].油氣儲運，1999，18（2）：12-18.

作者簡介：趙麗爽（1980-），女，碩士研究生，現(xiàn)為中國石油管道學院講師，主要從事油氣管道工程技術的教學與科研工作。