(中海福建天然氣有限責(zé)任公司，福建 福州 350001)

長輸管道外腐蝕控制技術(shù)與方法

都成軍

(中海福建天然氣有限責(zé)任公司，福建 福州 350001)

目前除了第三方破壞，管道腐蝕已成為管道安全運行最大的隱患，如何加強管道腐蝕控制，確保管道的安全運行成為當(dāng)前管道建設(shè)、運行管理部門最重要任務(wù)之一，本文通過對輸氣管道腐蝕控制基本方法與評價技術(shù)的介紹，提出從建設(shè)期及運行期各階段腐蝕控制的重點與基本對策，以確保管道的安全、平穩(wěn)運行。

長輸管道 腐蝕控制 技術(shù)與方法

0　前言

1　管道外檢測內(nèi)容及周期

據(jù)中國工程院發(fā)表于2003年《中國腐蝕調(diào)查報告》指出“按當(dāng)年不完全統(tǒng)計，我國每年為腐蝕支付的直接費用已達人民幣2000億元以上。如考慮間接損失，腐蝕費用的總和估計可達5000億元，約占國民經(jīng)濟總值的5%”。顯然，我國的腐蝕損失問題是相當(dāng)嚴(yán)重的。而針對我公司來講，如何有效控制管道的腐蝕行為的發(fā)生、降低管道腐蝕率，以確保管道的安全、平穩(wěn)、經(jīng)濟運行是擺在我們面前的一重要課題。

同時，管道的腐蝕控制作為管道完整性管理的重要組成部分，腐蝕控制檢測、監(jiān)測數(shù)據(jù)和過程數(shù)據(jù)的可靠性與完整性直接影響管道完整性管理的評價。所以對管道的腐蝕控制應(yīng)得到更大程度上的重視。

隨著行業(yè)科技的高速發(fā)展，目前管道的外檢測由原來的單一檢測向基于管道完整性管理的綜合檢測評價方向發(fā)展。綜合檢測評價方法一般適用于管道運行期間的全面檢測，而不適用于管道建設(shè)期的檢測。所以在不同的時期選擇不同的管道外檢測評價方法，可在最大程度上節(jié)約投資成本，更加有利于管道的腐蝕控制。

1.1建設(shè)期管道外檢測

建設(shè)期管道外檢測的主要工作任務(wù)是在管道下溝回填后采用非開挖檢測技術(shù)進行管道外防腐層缺陷點與埋深檢測，以確保管道外防腐施工質(zhì)量與管道敷設(shè)深度達到設(shè)計或規(guī)范規(guī)定的要求，所以在建設(shè)期的管道外檢測工作應(yīng)該納入線路工程項目管理的范疇，這樣一方面便于線路施工質(zhì)量的控制、協(xié)調(diào)，另一方面可節(jié)約投資成本。

因此，在建設(shè)期管道外檢測的工作范圍確定為管道埋深檢測與管道外防腐層缺陷檢測兩項比較合理。并對檢測出的缺陷點和埋深不達標(biāo)的地段，如圖1所示，應(yīng)該組織相關(guān)單位及時整改，以確保從源頭消除管道安全運行隱患，如此才能體現(xiàn)出管道外檢測的重要意義。

圖1　建設(shè)期管道損傷檢測典型圖

1.2運行期管道外檢測

運行期作為管道腐蝕控制的主要階段，因此應(yīng)該合理規(guī)劃，根據(jù)管道沿線實際情況從檢測手段、檢測周期等諸多方面科學(xué)的進行，從而達到管道安全運行的目的。

在運行期檢測內(nèi)容應(yīng)該符合專業(yè)檢測或全面檢測的要求，主要進行以下幾個方面的檢測工作，以有效控制管道的腐蝕。

1.2.1管道陰極保護系統(tǒng)檢測

管道陰極保護系統(tǒng)的測試是評價管道陰極保護系統(tǒng)是否達到設(shè)計或規(guī)范要求的前提，管道是否處于被保護狀態(tài)，主要根據(jù)所測試參數(shù)來確定的。陰極保護系統(tǒng)的測試，包含管地自然電位、管道保護電位、犧牲陽極相關(guān)參數(shù)、管道電絕緣性能測試等。

1.2.2管道沿線雜散電流測試

當(dāng)管道沿線存在雜散電流時，可能產(chǎn)生一種由于雜散電流排放而引起的雜散電流腐蝕危害，在雜散電流的作用區(qū)下，不僅由于產(chǎn)生雜散電流腐蝕而導(dǎo)致管道腐蝕速度的加快，管線的陰極保護系統(tǒng)同樣會受到嚴(yán)重的干擾，使陰極保護系統(tǒng)無法正常運行。

考慮一期管道沿線電氣化鐵路即將投產(chǎn)，應(yīng)該將雜散電流測試作為一項重點工作，在鐵路投產(chǎn)之后應(yīng)及時進行相關(guān)的測試工作，以消除對輸氣干線的影響。

1.2.3管道外防腐層絕緣電阻檢測與缺陷點檢測

管道外防腐層質(zhì)量的好壞，直接影響管道陰極保護系統(tǒng)的有效利用率，根據(jù)以往經(jīng)驗，管道失效的地方通常就在管道外防腐層缺陷點處，由于缺陷點處容易發(fā)生局部腐蝕，而局部腐蝕的特點是腐蝕速度快，容易穿孔，所以在各檢測項目中作為重點。

1.2.4管道埋深檢測

由于沿海臺風(fēng)及第三方建設(shè)活動比較頻繁，往往容易造成管頂覆土達不到安全要求的厚度，通過管道埋深檢測可消除由于管道覆土不達標(biāo)因素造成對管道的破壞。

1.2.5管道內(nèi)腐蝕的外檢測方法

通過外壁對管道壁厚進行測量來判定管道內(nèi)壁腐蝕狀況的方法，該方法一般應(yīng)用于場站管道的監(jiān)測與站外管道本體的檢測。

1.2.6運行期管道外檢測周期的確定

管道外檢測工作分一般性檢測與專業(yè)性檢測兩個方面，一般性檢查，是指為了確保長輸管道在檢驗周期內(nèi)的安全運行而實施的在運行過程中的在線檢查，一般性檢查次數(shù)每年不得少于1次，可由公司經(jīng)過考核合格的管理人員完成。專業(yè)性檢測是指按一定的檢驗周期對在用長輸管道進行的基于風(fēng)險的全面檢驗。首次專業(yè)性檢測應(yīng)該在投產(chǎn)后3年內(nèi)完成，新建管道必須在一年內(nèi)進行檢測，以后視管道安全狀況每一年至三年檢測一次，但在下列情況下，應(yīng)當(dāng)縮短檢測周期：

a）位于后果嚴(yán)重區(qū)內(nèi)的管道；

b) 多次發(fā)生泄漏、爆管等事故的管道以及受自然災(zāi)害、第三方破壞嚴(yán)重的地段；

c) 發(fā)現(xiàn)應(yīng)力腐蝕、嚴(yán)重局部腐蝕或全面腐蝕的地段；

d) 承受交變載荷，可能導(dǎo)致疲勞失效的地段；

e) 防腐保溫層損壞嚴(yán)重或無有效陰保的地段；

f) 風(fēng)險評估發(fā)現(xiàn)風(fēng)險值較高的地段；

g) 一般性檢查中發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重問題的地段。

2　基于完整性管理的管道外檢測技術(shù)。

2.1密間隔電位測量法

密間隔電位測量法是最近幾年發(fā)展起來的管道缺陷點定位技術(shù)，它是通過以密間隔（1-3米的間距）測量管道正上方處管地電位（ON電位、OFF電位）數(shù)據(jù)，能夠檢測出管道不含IR降的真實電位，見圖2。其先進性主要體現(xiàn)在一次檢測同時獲得幾項管道外腐蝕評價指標(biāo)，即管地通電電位、管地斷點電位、管道外防腐層缺陷點、雜散電流干擾確定等。

圖2　密間隔電位測量原理圖

2.2直流電位梯度測量法

直流電位梯度法與交流電位梯度（PCM）檢測原理基本類似，當(dāng)管道外防腐層有缺陷點時，該處電流密度會增大，電壓梯度也將增大，通過電壓梯度能夠定量判斷處缺陷點的面積，如圖3。

該方法可以通過腐蝕電流的流向判斷缺陷點的腐蝕狀態(tài)，如腐蝕電流是從管道流向土壤，說明該缺陷點處管體正在發(fā)生腐蝕；如是由土壤流入管體，該缺陷點處管體是不會發(fā)生腐蝕。所以該方法對管道外防腐層維修提供準(zhǔn)確、可靠的科學(xué)依據(jù)。

圖3　直流電位測量法檢測原理圖

2.3密間隔電位測量法與直流電位梯度法相結(jié)合的檢測方法

以上兩種方法的結(jié)合檢測在技術(shù)上是互補的，能夠詳細的評價管道外防腐層質(zhì)量和管道陰極保護之間相互關(guān)系的最主要方法，可對管道外防腐層缺陷點進行精確定位，并定量評估，這是以往檢測技術(shù)無法實現(xiàn)的。

當(dāng)進行密間隔電位測量法與直流電位梯度法相結(jié)合的檢測方法時，在每個外野采集點，記錄恒電位儀開和關(guān)時的電位，以及電位梯度開和關(guān)時的值，每一個讀數(shù)都有里程、大地坐標(biāo)、UTC時間等，這對于管道的詳細評價是極其有利的，所以是運行期進行外檢測的主要推薦方法。

2.4防腐層的PCM檢測

該方法在前幾年的管道防腐層檢測方面發(fā)揮了極其重要的作用，它是通過給管道施加一個交變電流信號，由于管道與地面之間存在防腐層電阻與分布電容，所施加的電流信號強度沿管道隨距離的增長呈緩慢的指數(shù)衰減趨勢，當(dāng)防腐層存在缺陷點時，電流通過缺陷點流入土壤，缺陷點處管道上的電流強度突然降低，從而由初始電流、距離、電流強度降低量來評價管道外防腐綜合質(zhì)量的一種方法，同時通過交流電位梯度的方法進行缺陷點定位。

在此，需要注意的是，通過筆者對多年的檢測數(shù)據(jù)分析，通過電流的流失量來判斷是否存在缺陷點的理論與實踐存在一定的差距，因此，在檢測時不推薦采用電流衰減法來確定管道外防腐層缺陷點，但結(jié)合A型架，通過交流電位梯度法確定管道外防腐層缺陷點是可行的。該檢測方法的優(yōu)點在于可評價大型定向鉆等穿越工程管道外防腐層質(zhì)量狀況，其他檢測方法是無法達到這個要求的。該方法是建設(shè)期進行管道外防腐層質(zhì)量評估最常用的方法。

2.5人體電容檢測法

這種方法是由John Pearson 博士發(fā)明的，也叫Pearson檢漏法，在國內(nèi)起源最早的檢測方法，通常稱人體電容法或音頻檢漏法。

人體電容法也是基于電位梯度法為原理的檢測方法，當(dāng)一個交流信號施加在管道上時，在防腐層缺陷點處便會有電流流入土壤中，如此，在管道缺陷點處與土壤之間形成電位差，且在距離缺陷點越近電位差就越大，檢測儀器通過獲取該電位差并轉(zhuǎn)換為放大的音頻信號，從而確定管道外防腐層缺陷點位置的方法。該方法檢測內(nèi)容單一，在建設(shè)期進行管道外防腐層缺陷點檢測最常用的方法。

2.6常用外檢測方法對比

根據(jù)表1檢測方法的優(yōu)缺點分析，在進行外檢測時，應(yīng)根據(jù)檢測時期及檢測目的不同，應(yīng)選用適當(dāng)?shù)臋z測方法，以獲得腐蝕控制相應(yīng)的數(shù)據(jù)與提出合理的整改方案。

3　基于完整性管理的外腐蝕直接評價技術(shù)

管道外腐蝕評價（ECAD）是對管道進行預(yù)評價、間接評價、直接評價、后評價的一個連續(xù)、不斷修正趨準(zhǔn)的過程，是通過識別即將或正在發(fā)生的的腐蝕部位并提出維護措施，從而對由于管道外腐蝕造成的管道安全狀況作出整體評價與改進。該方法目前也是管道運行期進行管道腐蝕控制的主要方法，以下做簡單的介紹。

3.1預(yù)評價

預(yù)評價是在進行間接評價前，通過對日常維護記錄、以往管道外腐蝕檢測數(shù)據(jù)庫、環(huán)境分析等數(shù)據(jù)確定ECAD段的劃分、編制評價技術(shù)方案、選用檢測設(shè)備的過程，是進行下一步評價的前提。

3.2間接評價

間接評價是根據(jù)預(yù)評價方案進行現(xiàn)場測試，從而確定管道外防腐層缺陷點和腐蝕活性點的分級與評價。確定優(yōu)先開挖修補與整改的管道外腐蝕缺陷，為下一步評價提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

該階段是管道腐蝕調(diào)查的核心，數(shù)據(jù)的完整性與正確性直接影響其后直接檢測與評價效果，所以是外檢測質(zhì)量控制的重點。

3.3直接評價

依據(jù)間接評價確定優(yōu)先開挖順序及開挖數(shù)量，進行管體腐蝕評價與安全評價，分析腐蝕原因、提出維護措施，并對間接評價分級準(zhǔn)則和開挖順序進行修正。

該階段是管道腐蝕調(diào)查中對管體腐蝕與腐蝕原因調(diào)查的關(guān)鍵階段，同時也是對管道間距評價過程有效性與正確性的一種檢驗。

3.4后評價

后評價的內(nèi)容為確定再次評價的時間間隔，并對管道外腐蝕直接評價過程的有效性進行綜合評價。

3.5管道外腐蝕直接評價應(yīng)提交記錄和報告

由于評價對管道管理是一個連續(xù)不斷的過程，評價記錄與報告是再次進行評價的技術(shù)依據(jù)，因此建立詳實、規(guī)范、完整的記錄和報告是非常重要的。一般包括以下內(nèi)容：

(1) ECAD劃分分析與位置報告

(2) ECAD檢測方法和檢測設(shè)備選用報告(3) 管道外防腐層缺陷點檢測報告

(4) 管道外防腐層缺陷點腐蝕活性評定報告

(5) 管道外防腐層缺陷點修復(fù)、監(jiān)控報告

(6) 陰極保護系統(tǒng)運行情況報告（陰極保護站、保護電位、犧牲陽極測試、雜散電流測試）

(7) 管體腐蝕檢測報告

(8) 環(huán)境腐蝕性測試報告

(9) 管道腐蝕情況檢測報告

(10) 管道剩余強度評定報告

(11) 管道埋深及危險點報告

(12) 管道外腐蝕直接評價綜合報告

表1　常用外檢測方法對比

4　總結(jié)

管道外腐蝕控制是管道完整性管理技術(shù)體系的重要組成部分，也是確保管道安全運行的重要保障手段，管道外腐蝕控制方法的科學(xué)與否直接決定著完整性評價的準(zhǔn)確度，因此根據(jù)不同時期與管道所處腐蝕環(huán)境不同，應(yīng)選用科學(xué)與適用的腐蝕控制方法與手段，開展完整性評價，實現(xiàn)風(fēng)險預(yù)控，使輸氣管道始終處于安全運行的狀態(tài)。

Long-distance Pipeline Surface Corrosion Control Technology and Method

DU Cheng-jun
(CNOOC Fujian LNG Co., Ltd, Fuzhou 350001, China)

Pipeline corrosion becomes the biggest danger of the running pipeline, besides the thirdparty damage. It's one of the most important task to ensure the safety operation of the pipeline by strengthening the corrosion control. This article introduces the basic method and evaluation technology of the pipeline corrosion, proposes the key points and basic countermeasures concerning the corrosion control from the various stages of construction and operation to ensure the safety and steady processing of pipeline.

long-distance pipeline; corrosion control; techniques and methods

TE98

A< class="emphasis_bold">文章編號：1008-7818(2014)03-0043-04

1008-7818(2014)03-0043-04

都成軍 (1981－) , 男，青海西寧人，工程師，主要從事油氣管道完整性管理技術(shù)研究。