1　前　言

近幾年，隨著油氣長輸管道的發展，現在全國在用長輸管道約15 萬公里[1]，燃氣泄漏引發的事故越來越多，為了保障長輸管道的安全可靠運行，須對其進行定期檢驗。而在影響長輸管道安全運行各因素中腐蝕是其第一要素，對天然氣長輸管道的內腐蝕檢測方法常用的有管道內腐蝕內檢測，但由于內腐蝕內檢測費用較高，且對管道的設計和安裝有一定的要求，全國大概只有70% 的管線可以實施管道在線內檢測，剩下的管道只有通過管道內腐蝕外檢測技術來發現內腐蝕缺陷[2]。本文研究的內腐蝕外檢測技術在國內外實際檢驗中開展比較少，相應的標準和文獻也較少[3]，但現在很多企業迫切希望能夠開展該項檢驗技術，防止管道因內腐蝕產生安全隱患。本文詳細介紹了管道內腐蝕外檢測的原理和在實際檢驗中的應用。

2　管道內腐蝕外檢測原理

管道內腐蝕外檢測技術原理是通過流動力學模型計算結果來識別管道中潛在積水或者雜質的位置，預測各檢測區段可能發生內腐蝕的位置，然后通過對這些位置進行開挖檢測，在管道外部通過超聲波測厚儀等儀器來發現管道內腐蝕位置及判斷其嚴重程度。內腐蝕外檢測技術主要包括了檢測區域的劃分、臨界傾角的計算、管道實際傾角計算以及內腐蝕位置識別和開挖驗證等工作，其中管道的臨界角和實際傾角的計算是該項技術的難點。首先管道臨界傾角的計算可采用流動力學模型來計算，對于輸氣管道可用式（1）來計算臨界傾角

其次在現場可利用管道探管儀對管道走向、位置與地形的信息采集如圖1，可確定管道各分段各的水平間距ΔL，各分段高程之間的高程差ΔH，通過式（2）能夠精確的計算出管道的實際傾角。

圖1　探測管道埋深和收集高程值

在臨界傾角和實際傾角計算出來后，當實際傾角θa> 臨界傾角θc 時如圖2 所示，管道順氣流開始上波段易積液而產生內腐蝕，可對這些易積液的位置進行開挖驗證，從而發現管道內腐蝕的位置以及腐蝕程度。

圖2　傾角比較圖

3　管道內腐蝕外檢測技術在檢驗中的應用

某燃氣公司位于分輸站與門站之間的長輸管道長約2 公里，因建設初期未設置收發球系統，導致無法做管道內檢測，因此對其進行管道內腐蝕外檢測。其規格為DN406*7.9mm，設計壓力7.5Mpa，運行時最低操作壓力4.0Mpa，平均溫度16℃，最大流量418kNm³/h，管道東西敷設，氣體只能單一方向輸送，管道沿途為山地丘陵地表環境。

（1）管道臨界傾角的計算

根據式（1）計算臨界傾角，參數選擇最低操作壓力P=4.0Mpa，介質操作溫度T=16℃，最大流量Q=418kNm³/h，液體密度ρ1=1g/cm³、氣體分子量M= 取甲烷分子量16g/mol、重力加速度g=9.81m/s²，理想標準氣體常數R=8.314Pa.m³/（K.mol），氣體壓縮因子Z=0.83。

（2）現場數據采集與管道的分段

在實際檢驗中可以通過管道定位儀和GPS 儀器收集管道沿線的實際埋深和實測高程[4]，在收集資料中需順著氣流方向進行如圖3 所示，同時根據管道沿線的敷設環境對管道進行分段，一般按150-200 米的距離進行分段計算實際傾角。由于管道每一處的埋深不一致，在全線管道數據采集完成后需對實測高程值進行修正，實際高程= 實測高程- 管道埋深如圖4 所示。

圖3　管道GPS 采集數據

圖4　實測高程與實際高程圖

（3）實際傾角的計算

通過對管道數據的采集獲得各分段的管道敷設水平長度ΔL、實際高程ΔH 后，可通過式（2）計算出各分段的實際傾角θa，以下為實際傾角和臨界傾角和實際高程的比較圖：

（4）易發生內腐蝕開挖點的選擇和驗證

根據圖5 分析可知，順氣流方向有1~3# 點的實際傾角大于臨界傾角，此外根據地勢選擇4# 穿越鐵路段進行開挖驗證，下游方向選擇最大傾角6# 開挖驗證，每一處開挖點開挖范圍約3m*2m，如圖6 所示對開挖處的管道進行超聲波檢測，發現管道內腐蝕的位置和判斷其腐蝕嚴重程度，驗證結果如表1。

表1　開挖驗證結果

從以上開挖檢測數據可以看出利用管道內腐蝕外檢測技術對管道內腐蝕缺陷的檢出率非常高，也易判斷管道內腐蝕嚴重程度。由于輸氣管道的管道內腐蝕主要是由積液或者雜散堆積造成的，腐蝕位置主要發生在管道底部，腐蝕形態為局部點腐，腐蝕速度相對較慢。

圖5　實際傾角與臨界傾角比較

圖6　1# 開挖點現場照片

4　結束語

綜上所述，通過長輸管道內腐蝕外檢測技術在實際檢驗中的應用，可知該項技術能在不能實施管道內檢驗的管道發現內腐蝕缺陷，且內腐蝕缺陷檢出率和缺陷準確度都比較高。根據實際檢驗中的經驗可知易發生內腐蝕位置的開挖點選擇還應遵循幾個原則：首先管道實際傾角大于臨界傾角順氣流上坡方向點必選，該處發生內腐蝕幾率最大；其次應考慮穿越鐵路、地鐵、河流等且實際傾角較大的管道，該處發生內腐蝕幾率較大，且發生管道失效后果較大；再則管道上游部分的內腐蝕可能性大于管道下游部分。長輸管道內腐蝕外檢測技術作為一項可操作性強、可靠高的檢測方法，值得大家推廣。

參考文獻

[1] 高葉雄. 我國油氣長輸管道技術現狀及差距探究[J]. 化工管理，2016，（23）.182-182.

[2] 楊濤，仇攀，陳少松，等. 天然氣管道內檢測金屬損失缺陷數據分析及驗證評價[J]. 天然氣技術與經濟.2020，（2）.52~5.

[3] 王亮，胡月，漆勇. 天然氣長輸管道外腐蝕檢測技術研究[J].能源研究與管理.2017，（3）.12-13，22.

[4] 蘇建國，龍媛媛，高峰，等. 油田埋地管道管體腐蝕不開挖檢測技術現狀與應用[J].中國特種設備安全，2008，024（10）.42-43，70.