李金武1 李志铭2 宋晓俊2 青彩霞2 张明学3 贾斌涛3
1. 盛隆石油管检测技术有限公司，200949；2. 中石油塔里木油田分公司，841000； 3. 北京西管安通检测技术有限责任公司
摘要：在高腐蚀性油气输送管道中，较普遍地使用双金属复合管的内衬耐蚀合金层与钢质管材结合处的缺陷，或管线焊接施工中造成的焊缝处的缺陷，会造成外层的钢管内壁腐蚀加速，从而发生泄漏，影响油气输送管道的安全运行。采取非接触磁应力检测与评价技术，通过检测评价外层金属管壁的腐蚀缺陷，间接评价双金属复合管存在的缺陷，在国内某油田的现场实践，取得了较好的效果。
关键字：双金属复合管；非接触；磁应力；管道完整性评价
1 双金属复合管的应用背景
高腐蚀性油气田在开采作业和油气输送中采用耐蚀合金甚至镍基合金管道,使用耐蚀合金复合管是解决上述腐蚀问题相对安全和经济的途径之一[1] [2]。双金属复合管在国内累计应用大约有2000余公里[2]。在复合管生产、现场安装焊接施工中受到技术与环境条件的限制，难免会出现焊口质量问题[3][4]或基材碳钢和覆材不锈钢层因接触不够紧密易出现分层缺陷，即在内衬不锈钢层与碳钢基层之间分层而混有空气、水分或油污等杂质，特别是管内输送的高腐蚀性的介质，当内衬层出现问题时，会造成基材碳钢较为严重的腐蚀。
对于埋地服役的双金属复合管，长度在几公里到数十公里，在其服役一定时间之后，按照管道完整性管理的要求，应该开展管道完整性评价工作[5]，确定管道是否存在风险，这就需要采取一定的技术手段去发现其中可能存在的缺陷，对于双金属复合管的管道完整性管理而言，这确实是一种技术挑战。
2 管道磁应力检测原理及现场检测实施步骤[6]
利用管道磁应力检测的过程中，大致分为四个步骤，即：①预评价（基础数据的收集及磁应力检测技术可行性的评价；②现场检测与数据分析过程，收集管道的磁应力数据，校核分析，计算异常点的位置和风险等级[7]；③对高风险异常点进行详细检测；④后评价，对本次完整性评价工作进行总结，对缺陷进行初步分析并制定缺陷处的修复方案及建议。
3 检测与数据分析
本试验段被检管道为双金属复合管，长度20余公里，埋深约1.5米，内衬层材质为316L不锈钢，壁厚2.5mm，钢质管道材质为L415，壁厚为14.2mm，管径为DN500，运行压力12MPa，管内输送介质为湿气（含硫化氢和二氧化碳），历史上发生过泄漏事件。
经过基础磁应力的校核，对所收集到的管道磁应力数据进行了详细的计算和分析，结果显示本次所检测的目标管道Ⅱ级风险水平的异常点约54处，Ⅲ级风险水平的异常点约266处。
4 开挖及详细检测
根据数据分析结果，选取了六处风险点，其中208#点位是原有管线裸露处，位于管线中段的季节性河床中，属于相对高度较低的管段，对该段进行一米左右的扩挖。其余所选取的五个点位于13公里～14.5公里处，截断阀室的下游方向，243#和244#的两个风险点相连，算作一处，属于缓慢爬坡的中下游，其中，235#点在柏油公路一侧上游约30米处，238#点在下游距公路约100米处，相连的241#和243#点继续向下游方向，沿着缓坡向上，在9号阴保桩上游约60米处；251#点位于管线翻越山坡顶点之后第二个上坡的位置；256#点位在下坡段接近季节性河床之前约10米的位置，在该处明显看到车辆行驶造成的管垄破坏。
属于疑似腐蚀减薄的点位包括208#、235#、238#、241&243#、256#点；251#是变形应力集中的状况，选择该点位，也是考虑其有代表性，通过详细检测对异常点管段整体状况进行更好的判断。
针对六个异常点的详细检测，首先使用外漏磁检测器对管体壁厚进行较快速地扫查，设定对于壁厚减薄超过10%报警，快速地了解壁厚减薄所在的位置，然后采用超声测厚、超声波检测、射线等方法对可能存在严重缺陷的部位进行详细检测。
对异常点管段进行了细致的检查。射线检测中，六个异常点中的五个管段均发现了“圆形缺欠”，评定级别达到了Ⅳ级（严重）；发现了在管壁位置较为严重的缺陷情况，包括条状腐蚀缺陷、点蚀缺陷等。使用超声测厚的检测，发现了严重的壁厚减薄现象：238#异常点的管段，在5:30的时钟位置，测量金属管体的壁厚为1.5mm（壁厚减薄率89.44%）；251#异常点的管段，在5:50的时钟位置，测量金属管体的壁厚为2.1mm（壁厚减薄率85.21%）、在5:55的时钟位置，测量金属管体的壁厚为1.4mm（壁厚减薄率90.14%）、在6:05的时钟位置，测量金属管体的壁厚为1.3mm（壁厚减薄率90.85%）。在超声波检测中，也发现埋藏缺陷的情况。
现场对235#异常管段进行取样分析，截取管段长度约4米，距一侧管段（上游管段）约1米处为环焊缝。目视检查管段内壁，可以观测到管段内壁底部（6:00方位）目视带状白色结垢；在环焊缝根焊边缘的槽状缺陷；发现条状均匀腐蚀，疑似不锈钢内衬层受到损伤，使得金属管壁暴露在输送介质中而造成管体腐蚀；发现根焊缝两侧均出现点蚀现象（图1），其中下游一侧比较严重，可能是焊接热影响区引起了材料的物性发生变化，在高压输送介质的腐蚀和高速冲刷的协同作用下，造成了该处点蚀的现象。
同时还发现了该管段的不锈钢内衬层有局部鼓包凸起以及局部沿管段轴向方向发生条状分层的现象，约四个条状分层的部位，持续分层的长度延伸到环焊缝处，长度约3米，分层间隙最大约为13mm（图2。
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5 总结及建议
综上所述，通过对本条管线的现场管道测绘定位，磁应力数据检测采集，基准磁应力水平校验，数据系统分析，开挖详细检测验证（采用多种可行的无损检测技术手段）。得出如下结论：
① 非接触磁应力检测技术对在役埋地双金属复合管的检测和评价是有效的可行的。
② 异常管段的取样检查进一步证实，环焊缝根部有槽型缺陷、条状腐蚀、多处的圆形超标缺陷，以及双金属层间的分层剥离，不锈钢内衬层鼓包凸起等问题，这些缺陷的加剧与发展都会造成最终的管线腐蚀穿孔。
③ 建议失效原因的深入研究，确定缺陷产生的根本原因，制定相应的风险消减措施，指导双金属复合管制造、焊接工艺，指导管线设计，保障管线安全平稳的运行。
参考文献：
[1] 曹晓燕，上官昌淮，施岱艳，等，天然气管线用双金属复合管的发展现状[J]，全面腐蚀控制，2014，28(4)，22-25；
CAO Xiaoyan, Shangguan Chang-huai, SHI Dai-yan, etl, Progress of the Bimetal Clad used in Gas pipeline[J], Total Corrosion Control, 2014, 28(4), 22-25;
[2] 王永芳，袁江龙，张燕飞，等，双金属复合管的技术现状和发展方向[J]，焊管，2013，36(2)，5-9；
WANG Yongfang, YUAN Jianglong, ZHANG Yanfei, etl, Technology Status and Development Direction of Bimetal Pipe[J], Hanguan, 2013, 36(2), 5-9;
[3] 许爱华，张靖，院振刚，等，新疆克深2气田双金属复合管失效原因[J]，油气储运，2013，33(9)，1024-1028；
XU Aihua, ZHANG Jing, YUAN Zhengang, Failure cause of bi-metal composite pipe of Xinjiang No.2 Keshen Gas field[J], Oil & Gas Storage and Transportation, 2013, 33(9), 1024-1028;
[4] 孙育禄，白真权，张国超，等，油气田防腐用双金属复合管研究现状[J]，全面腐蚀控制，2011，25(5)，10-12,16；
SUN Yu-lu, BAI Zhen-quan, ZHANG Guo-chao, Research Status on Anticorrosion Properties of Bimetallic Composite Tubes in Oil and Gas Field[J], Total Corrosion Control, 2011, 25(5), 10-12,16;
[5] 油气输送管道完整性管理规范，GB 32167-2015；北京，中国标准出版社，2015, 12-19
Oil and gas pipeline integrity management specification, GB 32167-2015, Beijing, China Standard Press, 2015, 12-19
[6] 湿气管道內腐蚀直接评估方法，美国腐蚀工程师学会， NACE SP 0110-2010；
Wet gas pipeline internal corrosion direct assessment Methodology, National Association of Corrosion Engineers, NACE SP 0110-2010, U.S.A.
[7] 徐圣楠，蒋宏，李金武，等，非开挖高精度磁应力管道检测与评价技术的应用[J]，全面腐蚀控制，2017，31(3)，26-28。
XU Shengnan, JIANG Hong, LI Jinwu, etl, Application for buried pipeline of non-excavation high precision magnetic stress inspection and evaluation technology[J], 2017, 31(3), 26-28.
感谢张明学、贾斌涛同志提供的现场帮助！
第一作者简介：李金武，工程师，硕士，2001年毕业于石油大学（北京）油气储运专业，现主要从事管道腐蚀检测与评价专业方向的研究工作，lijw0315@163.com，上海市宝山区罗东路1825号。