油氣管道腐蝕與防護
 

　　文/何仁洋·中國特種設備檢測研究院壓力管道事業部
 

　　隨著油氣管道迅猛發展,管道防腐蝕面臨著嚴重的形勢,油氣管道腐蝕防護安全的法規標準體系、檢測監測技術及腐蝕控制技術的研究日益受到重視。
 

　　油氣管道指石油天然氣管道，是我國國家公共安全的重要組成部分，是我國特種設備八大類產品之—,廣泛用于國民經濟和生產生活的各個領域,在國民經濟中占有極為重要的戰略地位。
 

　　據統計,我國油氣長輸管道已約有10萬公里。在“十二五”末期,我國油氣管道總長度將達到15萬公里。
 

　　伴隨著我國石油天然氣勘探開發的發展,開發條件日益苛刻,川渝氣田、大慶氣田、塔里木油田和長慶油田等國內多處油氣田開采出的石油天然氣中腐蝕性介質的含量也大大增加。
 

　　例如,川東北地區發現的氣田群所儲藏的天然氣中H₂S含量為8.8%～17.1%,C0₂含量為0.5%～10.4%。大慶油田原油綜合含水率達到90%以上。塔里木油田塔北地區地表多為鹽浸土,且地下水和油田采出水的水質較差,是苦咸水,具有高礦化度,C1^-、Fe、C0₂含量高,pH值低等特點,對金屬的腐蝕性很強。
 

　　因此,隨著管道業迅猛發展,以及管道腐蝕面臨的嚴重形勢,采取有效的腐蝕防護技術、腐蝕防護檢測與監測技術,十分緊迫。
 

法規標準體系
 

　　鑒于國家高度重視壓力管道的重大戰略地位,我國相繼出臺了有關法律、法規和部門規章。并依據這些法律、法規與安全技術規范,配套頒布了相應的油氣管道腐蝕防護安全技術標準。
 

　　然而,我國腐蝕防護標準還存在以下問題:
 

　　(1)在關于腐蝕控制方面,缺少環境應力腐蝕控制標準。
 

　　(2)在基于失效模式的檢測評價方面,缺少內腐蝕、應力腐蝕(含介質與環境)方面的檢測評價標準。
 

　　(3)已有的國家和行業標準基本照搬國外的相關規定,缺少試驗數據支撐,可操作性差。
 

檢監測技術
 

　　環境腐蝕性撿測
 

　　油氣管道經過地區的環境腐蝕性主要包括土壤腐蝕和雜散電流腐蝕。
 

　　土壤腐蝕性的檢測主要集中于兩個方面:一是確定土壤腐蝕性的單項評價參數及其測量手段,二是建立各種管材的土壤腐蝕模式與規律。在“十二五”期間,國家高技術研究發展計劃綠色制造領域“油氣管道用高強鋼壽命預測關鍵技術研究”課題(以下簡稱863課題),將開展典型酸堿性土壤環境油氣管道用高強鋼腐蝕評價方法研究和應力作用下高強鋼油氣管道直流雜散電流腐蝕評價方法研究。
 

　　外防腐層不開挖撿測評價
 

　　外防腐層的破壞主要有兩種形式,一是破損,二是剝離。對于外防腐層破損的檢測技術相對成熟,不開挖檢測的常用技術包括:交流電流衰減技術、密間隔電位測試(CIPS)、人體電容法(Pearson)、直流電流電壓法、直流電位梯度法(DCVG)等。目前研究的重點在于防腐層剝離的檢測評價。
 

　　陰極保護系統檢測評價

　　在陰極保護狀況檢測方面,主要包括管地電位的測量和管道沿線電位分布。在“十二五”期間,863課題將開展不同土壤電阻率條件下油氣管道用高強鋼外防腐層與陰極保護聯合保護準則研究。
 

　　環境應力腐蝕開裂評價
 

　　環境應力腐蝕開裂(SCC)事故往往是突發性、災難性的,因而是災害最大的腐蝕形態之—。
 

　　目前已經確定的土壤環境SCC有兩種,—種是高PH值的SCC;— 種是近中性PH值的SCC。它們的發生介質條件與實際土壤有關,國外采用不同的模擬介質研究不同的土壤環境下的SCC,已經建立起—套適合國外土壤環境的標準方法體系。在“十二五”期間,863課題將開展油氣管道用高強鋼環境應力腐蝕壽命預測方法研究。
 

　　腐蝕防護系統綜合評價
 

　　在腐蝕防護系統綜合評價方法方面,發達國家十分重視,已建立了遙測和計算機管理等管道綜合評價系統。該系統除了作數據存儲外,還具備管道腐蝕、外防腐層老化、破損點、管體安全裕量分析判斷等功能。我國針對埋地鋼質管道腐蝕防護系統,研發了一些專項綜合評價軟件。
 

　　管道本體腐蝕撿測技術
 

　　管道本體腐蝕檢測包括智能內檢測技術、腐蝕形貌檢測技術、基于流場分析的長輸管道內腐蝕預測技術。這三種技術在國外都已經有較為成熟的理論和技術手段,我國已經開展研究并有相應技術成果開始應用的只有智能內檢測技術,其他兩項還未有涉及。“十二五”期間,863課題將開展油氣管道高強鋼內腐蝕壽命預測方法研究,這將填補對基于流場分析的長輸管道內腐蝕預測技術的空白。
 

　　油氣管道變形監測技術
 

　　變形監測評價技術是結構健康監測技術在油氣管道中的應用。結構健康監測指利用現場無損傷的監測方式獲得結構內部信息,通過對包括結構響應在內的結構系統特性分析,達到檢測結構損傷或退化的目的。它涉及傳感技術、測試技術、信號分析、計算機技術、網絡通訊通信技術、模式識別等多個研究方向,可以分為三個階段。通過健康監測系統的運行,可實時監控結構的整體行為,對結構的損傷位置和程度進行診斷,開展智能評估,并發出預警信號,為結構的維修、養護與管理決策提供依據和指導。
 

　　目前,發達國家的結構健康監測技術已經進入第三階段,而我國油氣管道變形監測評價技術處于起步階段。
 

腐蝕防護控制技術
 

　　輸送未凈化油氣的集輸管道和長輸管道,主要腐蝕形式為內腐蝕和環境腐蝕。輸送凈化后的油氣的長輸管道,主要腐蝕形式為環境腐蝕。
 

　　內腐蝕控制技術
 

　　內腐蝕是由于介質腐蝕引起的,其主要的防腐手段是采用內涂層。同時,對輸氣管道來說,內涂層的應用還可以減少輸送阻力,提高輸送能力。經過幾十年的應用發展,管道內涂層的涂料生產和施工技術日趨成熟。
 

　　我國開展了大量的管道內涂層技術研究。但與國外相比,在涂料生產、涂覆工藝、施工機具、施工標準規范和涂層質量檢驗等方面還存在—定的差距。
 

　　環境腐蝕控制技術
 

　　對于環境腐蝕,埋地金屬管道均采用防腐層與陰極保護的聯合防護方法。近10年來,我國在建的長輸管道基本采用熔結環氧粉末技術或聚乙烯防腐蝕層。
 

結束語
 

　　綜上所述,我國油氣管道腐蝕防護的安全法規標準、基礎理論研究、檢測方法研究、新技術應用方面開展了大量的、系統性的、關鍵性的重大科技攻關,相關科研成果得到了具體應用。