目前元壩氣田鋪設管道將近130km，根據元壩氣田介質特性，可以判斷該氣田運輸管道將面臨較強的腐蝕問題。

    元壩氣田采用掛片＋電阻探針＋線性極化探針＋場指紋（Field Signature Method, FSM）＋超聲波探針＋國產FSM監測系統技術聯合監測，主要使用傳統檢測方法如掛片、電阻探針。

    1.FSM原理與現場安裝

    FSM最早是由H.Hangestad在1983年提出的，是一種無外界干擾的管道腐蝕及裂紋監測技術，其測量探針和所有配套設備都安裝在被監測對象外部。與傳統的腐蝕監測方法相比較，FSM不需要在管道上開安裝孔，不存在泄漏的危險，且不會將雜物引入管道從而影響安全生產。該方法能夠在溫度范圍為-20℃-500℃的環境下工作。并且FSM在監測過程中沒有配套設施暴露在惡劣的環境中，系統穩定可靠，即使使用者誤操作的情況下對整個系統沒破壞性。

      任一對測量電極的電壓變化情況可以由指紋系數（FC值）判斷：

    （單位：ppt, Part per thousand）

    其中：Vi,j;i+1,j（t0），Vi,j;i+1,j（tx）—探針（i,j）和（i+1，j）在t0和tx時刻的電壓；Vref（t0），Vref（tx）—標準電極對在t0和tx時刻的電壓。

    元壩氣田的兩套國產場指紋監測系統，分別位于元壩29井進站管線環向焊接處和元壩29-1井出站管線環向焊接處。元壩29-1井管道探針安裝示意圖如圖2所示，元壩29井現場安裝示意圖如圖3所示。為了進行更好地對比分析數據，在元壩29井和元壩29-1井國產FSM監測系統和國外FSMLog系統安裝在相同管道上，二者的監測區域不超過3m。此外，該監測管道附件也安裝有超聲波傳感器進行監測。元壩29井的監測區域在地面上，且與管道平行；29-1井的監測區域被埋地下，與地面呈20°夾角。

    圖2 元壩29-1井管道探針安裝示意圖（澆封前）

    圖3 元壩29井現場（安裝后）

    2.數據分析

    元壩氣田國產FSM監測系統采集的電壓數據以行向量的方式存放在EXCEL實驗數據庫中。根據上一節所述，FSM系統采用FC值來表征管道的腐蝕狀況，在系統軟件中經過數據處理之后，得到元壩29井的FC值曲線如圖4（a）所示，29-1井的FC值曲線如圖4（b）所示，為了便于觀察，圖4均只顯示了112組探針中最大的5組FC值曲線。

    從圖4（a）和（b）對比可以看到：

    （1）元壩29井的各個探針的FC值比較一致，說明目前管道內壁的腐蝕比較均勻，未發生明顯的坑蝕現象。

    （2）元壩29-1井的FC值曲線明顯與29的不同，其中探針P1-1處的FC值比其他探針的值要大，說明這里很有可能發生了坑蝕，目前坑蝕處于緩慢發展的階段。而且29-1井的探針的FC值比29井的值要稍微大一些，說明腐蝕稍微嚴重一點。

    （a）元壩29井的FC值曲線圖

    （b）元壩29-1井的FC值曲線圖

    圖4 元壩國產FSM腐蝕監測系統得到的FC值曲線圖

    在觀察FC值曲線之后，需要得到目前管道的剩余厚度和管道的腐蝕厚度，經過后續的數據計算，29井和29-1井監測區域的管道剩余厚度如圖5所示，腐蝕厚度如圖6所示。

    從圖5，6中可知：

    （1）監測區域處于管道轉彎處的焊縫兩端，為了保證連接處的強度，一端的管道厚度明顯比另外一端要厚較多。

    （2）29井的腐蝕相對比較嚴重的多發生于管道下端，這是由于管道處于水平放置，運輸介質中的水分多沉淀于下面，造成管壁發生腐蝕。

    （3）29-1井的管道內壁各部位腐蝕強度不均勻，靠近管道上端P1-1處的腐蝕相對最為嚴重，極有可能發生了坑蝕。

    （a）元壩29井監測區域管道剩余厚度

    （b）元壩29-1井監測區域管道剩余厚度

    圖5 元壩國產FSM腐蝕監測系統得到的管道剩余厚度

    國外FSM系統雖安裝了近11個月，但系統由于安裝維護問題，以及后續數據處理的問題，導致監測數據讀取時反復出現問題，金屬損失沒有連續性，其數據缺乏參考性。國產場指紋監測系統可得管壁均勻腐蝕、沖蝕、坑蝕損失量和腐蝕速率。

    （a） 元壩29井監測區域管道腐蝕厚度

    （b）元壩29-1井監測區域管道腐蝕厚度

    圖6 元壩國產FSM腐蝕監測系統得到的管道腐蝕厚度

    國外超聲波監測系統（UT）投入運行來，運行穩定，其監測數據具有較好的參考性，和國產場指紋監測系統在相同時間節點內可進行對比分析，表1為各監測數據對比分析表。數據表明國產場指紋系統數據具有很好的精度和可靠性。

    表1 各監測地點不同設備的平均腐蝕速率對比分析表

    3.結論

    （1）FC值顯示管道上的腐蝕點未發生偏移，腐蝕情況穩定，未發生嚴重坑蝕。

    （2）29井的腐蝕相對比較嚴重的多發生于管道下端，這是由于管道處于水平放置，運輸介質中的水分多沉淀于下面，造成管壁發生腐蝕。

    （3）國產場指紋系統可判斷坑蝕情況，29-1井的管道內壁各部位腐蝕強度不均勻P1-1處的腐蝕相對最為嚴重，極有可能發生了坑蝕。

    （4）對比UT監測數據，元壩29井進站管線處和元壩29-1井出站管線處折算平均腐蝕速率偏差分別為0.002mm/a和0.009mm/a，表明國產場指紋系統數據滿足現場使用要求，具有較好的可靠性。

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責任編輯：王元

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