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集输管线腐蚀状况分析及检测技术探究

发表时间：2021/6/16 来源：《探索科学》2021年5月作者：王凯军张智胜贺静

[导读] 影响管道腐蚀因素较多，腐蚀过程比较复杂，管道腐蚀检测方法比较多，管道采用哪种方法检测需要根据实际情况而定。本文论述管道腐蚀检测要从管道的完整性管理技术考虑，掌握管道状况、针对性检测，合理评价每一条管线。

山东东营河口采油厂油气管理中心王凯军张智胜贺静 257000

摘要: 影响管道腐蚀因素较多，腐蚀过程比较复杂，管道腐蚀检测方法比较多，管道采用哪种方法检测需要根据实际情况而定。本文论述管道腐蚀检测要从管道的完整性管理技术考虑，掌握管道状况、针对性检测，合理评价每一条管线。
关键词：集输管道；腐蚀检测；腐蚀速率；剩余寿命；
        0引言
        随着金属管道使用年限的增长和管道内、外环境变化的影响，管道内壁和外壁会发生不同程度的腐蚀，当管道内外压力失衡时，管道会发生爆裂，造成环境污染和经济损失。管道腐蚀检测能够找到管道薄弱位置，并进行精细测量和分析评价，为管道管理提供合理的建议。
        1管道腐蚀检测技术
        管道腐蚀检测技术是对管道状况经过分析后，采取各种检测，再进行综合分析得出检验报告。检测过程是应用现代的科学技术寻找管道的缺陷位置，管道检测当前状况分析和检测后计算也是管道腐蚀检测的重要技术。
        2管道状况分析
        管道腐蚀检测方法有很多种，管道腐蚀检测要采取哪种方法，需要根据管体状况及管道内外环境情况而定，因此检测前要对管道的状况进行整体调查，必要时进行实地踏勘，分析可以采用哪种方法和需要检测哪些内容。
        由于管道腐蚀是受环境影响，管道腐蚀检测不仅包括管体检测，还有管道所处环境的检测。管体检测可以对管道自身状况进行分析计算，采取修复或更换管线，以防泄露；环境检测主要是查清管道腐蚀的主要因素，可以采取相应的措施减少管体腐蚀速率。
        根据管道结构特性，管道腐蚀检测可分为管道内腐蚀检测和管道外腐蚀检测。由于管道内腐蚀检测是在管道内，仪器紧贴管壁进行检测，对管体的每一点都进行准确的分析记录，能够精准找到管体的缺陷位置；而管道外腐蚀检测在管道腐蚀层外和土壤等环境下进行，目前的管道外检测技术没有能够很高效地检测出管体（管道金属层）的缺陷位置，因此在条件合适的情况下，管体检测优先进行内检测，再进行外检测。
        根据管道所处环境，管道内外环境都是独立的，管道内的流体含有酸碱性物质都会加快管道的腐蚀；虽然管体都有外腐蚀层，但管道外的环境更加复杂，外环境变化较大，需要考虑的更加多。表征土壤性质指标的各种参数均会对管道金属的腐蚀产生影响，如土壤 PH 值、氧化还原电位、土壤电阻率、含盐种类和数量、含水率、孔隙度，有机质含量、温度、细菌、杂散电流等。
        管道现状分析是必要的，是对管道针对性准确腐蚀检测的重要工作，为后续工作开展的重要基础，是管线后评价的要点。
        3管道腐蚀检测方法
        针对管体检测管道分为管道内检测和管道外检测，针对管道内外环境检测分为管道内环境检测和管道外环境检测。
        管道内腐蚀检测比较成熟的方法是漏磁检测，十分重要的无损检测方法，检测结果可靠，应用十分广泛。运用管道机器人在管体内进行漏磁检测，钢管被磁化后，因表面或近表面的缺陷而在其表面形成漏磁场，通过检测漏磁场的变化进而发现缺陷。
        管道外腐蚀检测当前技术在不直接接触管壁不能准确检测出管道的缺陷位置，目前主要通过检测管道外腐蚀层的破损位置，再进一步确认管道缺陷位置，应用比较成熟的产品是DM或PCM+，它们都是根据电位梯度变化确定管道外腐蚀层的完整状况。

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        管道内环境检测主要是对管道输送的流体成分进行分析，确认流体中对管道腐蚀较厉害的物质，腐蚀方法是在流体中加入腐蚀剂，腐蚀剂中和流体的酸碱度减缓管体腐蚀。
        管道外环境腐蚀检测是根据外环境的特点进行检测的，各个区域的土壤成分相差较大，因此根据实际情况对土壤 PH 值、氧化还原电位、土壤电阻率、含盐种类和数量、含水率、孔隙度，有机质含量、温度、细菌、杂散电流等进行检测。根据金属管道腐蚀机理，管体与环境形成原电池发生电化学反应，因此目前比较复杂的重要检测是杂散电流的检测，如管道附近有电力线路和电气化铁路，其产生的杂散电流对管体有较大危害。
        在管道内外检测确定管体缺陷位置后，需要进行进一步进行开挖破壁进行现场验证，并进行腐蚀状况检验和管道壁厚精细测量，找到管道最小壁厚。
        4管道评价方法
        在进行管道外业腐蚀检测完成后，管道评价不仅是检测数据的分析，还要根据检测的方法的效果进行综合评价。腐蚀检测报告的关键点是管道后期维护建议，由于管道所处环境的复杂导致其运行状况不确定性较大，要给出准确的量化的结果是比较困难的。管道定量评价因子有管道腐蚀速率、管道剩余强度和管道剩余寿命。这三个参数是管道后评价的重要依据。
        管道的外部腐蚀速率是确定管道安全质量以及寿命的关键参数，然而实际中却难以确定。为了得到管道的外部腐蚀的实际速率，研究和使用了许多方法，例如：失重法，神经网络法，概率统计法等。其中失重法，需要在管道安装时期做大量的工作；神经网络法，即将土壤组成等决定土壤腐蚀速率的因素以及管材材质作为输入，该方法需要大量的已知样本对网络进行训练和验证（《管道完整性管理体系与实践》）。概率统计法，利用管道腐蚀检测数据和服役年限，建立概率分布模型，美国研究者通过近 20 年对各种腐蚀环境和材质的腐蚀状况统计分析，发现对于没有阴极保护下的裸管，腐蚀速率 80%的可能性小于等于 0.4mm/y（参考 NACE SP0502标准）。
        管道剩余强度是测量管体壁厚数据计算所得管道的剩余强度，与管道在当前工况下最小所需强度对比，当前强度小于最小强度时，管道处于危险运用状况，需要采取措施。
        管道剩余寿命通过测量管道缺陷处最小壁厚，计算管体的剩余寿命，是管道评价最重要的指标。剩余寿命计算方法一直是管道评价研究的热点，根据采集数据情况有多种计算方法。一般将管道剩余寿命的一般作为管道下次检测的时间。当剩余寿命较小时，要提高管道风险等级，加强监护，采取对应措施。
        5结论
        对不可进行内腐蚀检测的管道要找到管道的最严重的缺陷位置是比较困难的，目前的外腐蚀检测技术只对腐蚀层破损检测比较容易，但是从工程检测中发现，腐蚀层破损处管体不一定存在缺陷，腐蚀层破损严重，管体缺陷也不一定严重，外腐蚀检测存在许多不确定性，管线评价一定要保守。
        金属腐蚀的最大增长率和腐蚀造成的缺陷年平均增长率均有不确定性，在各标准中，为了考虑不确定因素，都会保守计算剩余寿命，并将剩余寿命减半确定出下次检测时间。从工程应用方向分析，特别是在环境变化较大，检测密度较低的情况下，管线安全是首要的，数据准确度很重要，切勿直接套用公式，数据一定要结合实际情况，检测数据只是一种参考，充分考虑现场多种影响因素，将管线的评价做到准确合理。
参考文献
[1] 高启荣，谈勇．含腐蚀缺陷管道剩余寿命预测方法研究．石油化工设备，2013
[2]《ECDA Pipeline External Corrosion Direct Assessment Methodology》（NACE SP0502-2010）
[3] 《压力管道定期检验规则——长输（油气）管道》（TSG D7003-2010）