韓東興，王 軒，劉 青，王 蕾，王 霞，高 亮，江國(guó)旗，張志林

（中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第二采氣廠，陜西榆林 719000）

子洲氣田共集輸支、干線19 條，里程348 km。子洲氣田管網(wǎng)產(chǎn)液較大（清管產(chǎn)液量月平均1 m3～15 m3），氣液混輸，腐蝕特征為高礦化度（平均50 000 g/L～54 000 g/L）、低含CO（21.4 %～1.8 %）。根據(jù)Q/SY93-2004《天然驗(yàn)氣管道檢規(guī)程》，開(kāi)展子洲氣田19 條支干線中的610 管道、米1、洲1、洲2、洲3、洲8 支線6 條管線共計(jì)134.525 km。檢測(cè)率為39 %，管道防腐層破損修復(fù)率為31 %。

1 檢測(cè)技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)

1.1 管道檢測(cè)項(xiàng)目

根據(jù)GB/T27512-2011《埋地鋼質(zhì)管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法》對(duì)Φ610 等6 條管道開(kāi)展了風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分等11 大類(lèi)34 項(xiàng)檢測(cè)，其中包括：宏觀調(diào)查、管道周邊環(huán)境檢查、防腐層有效性檢測(cè)、陰極保護(hù)系統(tǒng)檢測(cè)、管道開(kāi)挖驗(yàn)證修復(fù)、管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、剩余強(qiáng)度、壽命評(píng)估等[1]。

表1 子洲氣田管道運(yùn)行簡(jiǎn)況表

1.2 管道檢測(cè)技術(shù)

子洲氣田外防腐層主要采用環(huán)氧粉末（FBE）或三層聚乙烯（3PE），并結(jié)合了外加電流即陰極保護(hù)共同構(gòu)成集輸管道的外防腐系統(tǒng)。檢測(cè)使用的主要方法有：交流電流衰減法（PCM）、交流地電位梯度法（ACVG）、密間隔地電位測(cè)量法（CIPS）、超聲波探傷等。由此實(shí)現(xiàn)了對(duì)子洲氣田集輸管道防腐層的絕緣性、陰極保護(hù)運(yùn)行效果、土壤電阻率、絕緣法蘭絕緣性、管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、剩余強(qiáng)度、剩余壽命等的整體性評(píng)價(jià)分析。

PCM 法主要檢測(cè)防腐層絕緣性及管道埋深走向，利用PCM 向檢測(cè)管道輸送電流，當(dāng)電流出現(xiàn)緩慢下降現(xiàn)象時(shí)，表明防腐層良好，當(dāng)電流衰減規(guī)律呈現(xiàn)非線性時(shí)，表明有破損點(diǎn)存在。電流梯度ACVG 的變化與PCM 檢測(cè)方法相結(jié)合來(lái)確認(rèn)防腐層的破損位置。CIPS主要檢測(cè)管道陰極保護(hù)電位情況，都是通過(guò)向管道加載一定頻率低壓電流，通過(guò)電流信號(hào)變化來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。

圖1 管道外檢示意圖

對(duì)管道缺陷及雜散電流檢測(cè)利用超聲導(dǎo)波測(cè)試工具及雜散電流測(cè)試工具檢測(cè)，超聲導(dǎo)波檢測(cè)通過(guò)電磁信號(hào)反射可以全面判斷管道缺陷。雜散電流測(cè)試通過(guò)感應(yīng)探頭的電信號(hào)波動(dòng)確定雜散電流區(qū)域。經(jīng)檢測(cè)后，對(duì)于防腐層破損點(diǎn)，進(jìn)行開(kāi)挖、驗(yàn)證，并利用粘彈體膠帶、聚乙烯熱收縮套、碳纖維單向補(bǔ)強(qiáng)布等技術(shù)手段開(kāi)展防腐層破損點(diǎn)修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)工作。

管道壁厚的減薄程度表征了管道腐蝕的各項(xiàng)因素對(duì)管道安全性的綜合影響，所以管壁減薄結(jié)果整體評(píng)價(jià)了由于外腐蝕導(dǎo)致的管道安全狀況。進(jìn)行管體安全評(píng)價(jià)時(shí)，所采用的標(biāo)準(zhǔn)為SY/T0087.1-2006《鋼質(zhì)管道及儲(chǔ)罐腐蝕評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)埋地鋼質(zhì)管道外腐蝕直接評(píng)價(jià)》、NACE/SP0502，并通過(guò)對(duì)管道壁厚及腐蝕缺陷進(jìn)行管道強(qiáng)度及剩余壽命的評(píng)價(jià)[3]。

2 管道完整性評(píng)價(jià)

2.1 宏觀調(diào)查

子洲氣田受檢管道敷設(shè)環(huán)境多為黃土梁峁，起伏較大，管線地處陜北黃土高原的梁峁地貌區(qū)，部分山坡有農(nóng)田，沿線局部地段有鄉(xiāng)間土路伴行，管道經(jīng)過(guò)地區(qū)多為耕地及荒草地，植被以雜草，蒿類(lèi)相間生長(zhǎng)的低矮草本植物為主。利用PCM 法對(duì)管道埋深、走向進(jìn)行檢測(cè)，管道埋深除610 管道合格外，其余5 條支線管道埋深不足0.8 m 共272 處、漏管85 處。子洲氣田本次受檢6 條支干線所屬加密樁、標(biāo)志樁、轉(zhuǎn)角樁、穿越樁、警示牌普查共計(jì)695 處，缺損10 %，主要表現(xiàn)在警示牌丟失，加密樁無(wú)標(biāo)識(shí)、轉(zhuǎn)角樁倒伏等三個(gè)方面，此外并線、交叉、占?jí)汗?24 處。

2.2 土壤電阻率

采用等距法測(cè)量從地表至深度為a（1.3～1.5 倍管道埋深）的平均土壤電阻率，本次測(cè)試土壤電阻率的深度均選擇1.5 m。對(duì)子米氣田管道附近40 處進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試深度2 m，土壤電阻率值范圍66 Ω～540 Ω，整體土壤腐蝕性弱，其中管道穿越無(wú)定河區(qū)域土壤為中度腐蝕土壤。

圖2 土壤電阻率檢測(cè)示意圖

2.3 防腐層絕緣性檢測(cè)

利用交流電流衰減法（PCM）、交流地電位梯度法（ACVG）對(duì)610 管道、米1、洲1、洲2、洲3、洲8 支線6條管線防腐層破損點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行防腐層等級(jí)評(píng)價(jià)。6 條支干線破損點(diǎn)共計(jì)646 處，其中輕微317 處、中度265 處、嚴(yán)重64 處（根據(jù)DB 值判定），根據(jù)破損程度，進(jìn)行防腐層等級(jí)評(píng)價(jià)，其中Ⅰ級(jí)115 km占88 %；Ⅱ級(jí)14 km，占10 %；Ⅲ級(jí)2.5 km，占2 %。6條支干線中，米-1 支線10.5 km，破損點(diǎn)為148 處。610管道2#、3#、4#閥室漏電，在610 管道3 閥室段與鐵路交叉并行處，發(fā)現(xiàn)交流雜散電流干擾，最高達(dá)49.68 V，需要在該段做犧牲陽(yáng)極排流[4]。

2.4 陰極保護(hù)系統(tǒng)檢測(cè)

陰極保護(hù)系統(tǒng)利用CIPS 密間隔地電位測(cè)試法對(duì)陰極保護(hù)運(yùn)行管道進(jìn)行整體檢測(cè)，本次受檢6 條支干線管道共有陰極保護(hù)站2 座，其陰極保護(hù)所屬附件，如：參比電極、回路電阻、連接線纜、絕緣接頭等附件設(shè)施完好。由于陰極保護(hù)站場(chǎng)少、地形條件、陰極保護(hù)原則及現(xiàn)場(chǎng)因素，部分管段未能受保。

2.5 管道開(kāi)挖、修復(fù)

子洲氣田開(kāi)挖修復(fù)200 處，修復(fù)率31 %，外防腐層破損70 %是物理?yè)p傷，30 %施工質(zhì)量造成。管體損傷最深達(dá)2.1 mm，最長(zhǎng)劃傷達(dá)5 m。利用粘彈體膠帶、聚乙烯熱收縮套、碳纖維單向補(bǔ)強(qiáng)布等技術(shù)手段對(duì)防腐層破損點(diǎn)進(jìn)行修復(fù)[5]。修復(fù)完成后在利用15 kV 電火花檢測(cè)儀檢測(cè)至合格[6]。

2.6 管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T27512-2011，子洲氣田6 條管道絕對(duì)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為低級(jí)。相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)出現(xiàn)40 %以上的中、高風(fēng)險(xiǎn)，是由于這些管道埋深不足，露管，陰極保護(hù)不達(dá)標(biāo)，管道周邊環(huán)境復(fù)雜造成。

表2 管道風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分表

2.7 管道剩余強(qiáng)度、壽命預(yù)測(cè)

由于造成管道腐蝕的各項(xiàng)因素對(duì)管道安全性影響的宏觀表現(xiàn)為管道壁厚的減薄程度，因此將管壁減薄結(jié)果作為外腐蝕導(dǎo)致的管道安全狀況的整體評(píng)價(jià)指標(biāo)。所采用的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為SY/T0087.1-2006《鋼質(zhì)管道及儲(chǔ)罐腐蝕評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)埋地鋼質(zhì)管道外腐蝕直接評(píng)價(jià)》。通過(guò)對(duì)子洲氣田6 條支干線開(kāi)挖破損點(diǎn)位置的腐蝕情況檢測(cè)以及管道壁厚測(cè)量，破損點(diǎn)處管體均未發(fā)生腐蝕?，F(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)及理論計(jì)算得6 條管道剩余強(qiáng)度評(píng)價(jià)均為Ⅰ級(jí)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)SY/T0087.1-2006 標(biāo)準(zhǔn)，Ⅰ級(jí)管道不需維修，可以按設(shè)計(jì)壓力繼續(xù)使用。

根據(jù)開(kāi)挖檢測(cè)結(jié)果，各條管線均未發(fā)生腐蝕，僅少數(shù)管段欠保護(hù)，管體表面輕微腐銹，依據(jù)NACE SP0502 標(biāo)準(zhǔn)，若沒(méi)有檢測(cè)到腐蝕缺陷，則不需計(jì)算管道的剩余使用壽命。此時(shí)，認(rèn)為管道的剩余使用壽命等同于新建管道。因此，本次檢測(cè)的管道剩余使用壽命等于新建管道的使用壽命。若后期在管道破損點(diǎn)開(kāi)挖作業(yè)中發(fā)現(xiàn)管道腐蝕情況，則需要依據(jù)管體的具體腐蝕狀況，重新評(píng)估管道剩余使用壽命。根據(jù)管道檢測(cè)評(píng)價(jià)結(jié)果，本次受檢的子洲氣田6 條管道的再次檢測(cè)年限為6 年。

3 管理辦法

子洲氣田管網(wǎng)在本次檢測(cè)中暴漏出來(lái)了一些問(wèn)題，為解決這些問(wèn)題，確保子洲氣田管網(wǎng)安全平穩(wěn)運(yùn)行，從技術(shù)保障、強(qiáng)化管理兩方面進(jìn)行。

3.1 技術(shù)保障

根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，部分管段欠保，這是由于子洲氣田地形起伏大、站場(chǎng)位置苛刻、陽(yáng)極床回路電阻大等因素決定。根據(jù)子洲氣田管網(wǎng)敷設(shè)特點(diǎn)、站場(chǎng)位置分散及陽(yáng)極床選址方面的限制因素，建議采用深井陽(yáng)極和增加陰極保護(hù)站來(lái)加強(qiáng)保護(hù)效果。

深井陽(yáng)極占地面積小、保護(hù)效果好能克服淺埋式陽(yáng)極地床在陜北地區(qū)征地難，秋冬季電阻大等問(wèn)題。預(yù)計(jì)整改后子洲西干線沿線支線保護(hù)電位在-1.0 V～-1.2 V，達(dá)到保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。

子洲氣田共有陰極保護(hù)站3 座，在一定程度上由于保護(hù)范圍、距離的問(wèn)題，管段末端無(wú)法有效保護(hù)。因此建議在管網(wǎng)末端、中段增加陰極保護(hù)站并采用深井陽(yáng)極解決陰保范圍不足的問(wèn)題。

3.2 強(qiáng)化管理

在子洲氣田管道管理方面，有四個(gè)層面的內(nèi)容。一是修補(bǔ)維護(hù)，組織人力物力盡快修復(fù)400 余處防腐層破損點(diǎn)、對(duì)于埋深不足的管道進(jìn)行覆土作業(yè)。二是加強(qiáng)管道日常巡護(hù)力度、對(duì)相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)嚴(yán)重地區(qū)，進(jìn)行重點(diǎn)勘察巡護(hù)，并做好相關(guān)記錄。三是提高員工對(duì)管道巡查的業(yè)務(wù)能力，積極開(kāi)展員工培訓(xùn)、強(qiáng)化巡護(hù)隊(duì)伍專(zhuān)業(yè)檢測(cè)儀器配備。四是組織開(kāi)展管道破損應(yīng)急搶險(xiǎn)演練，提高員工隊(duì)伍在應(yīng)對(duì)突發(fā)事件上的應(yīng)對(duì)能力。

4 結(jié)論

（1）子洲氣田6 條管道Ⅰ級(jí)防腐層近90 %，土壤腐蝕性弱，陰極保護(hù)需要加強(qiáng)，管道剩余強(qiáng)度是Ⅰ級(jí)，可以按設(shè)計(jì)壓力繼續(xù)運(yùn)行。

（2）管道相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)價(jià)中、高風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)比例大，可以通過(guò)覆土作業(yè)，修復(fù)防腐層破損點(diǎn)，增加陰保站，強(qiáng)化巡護(hù)管理等措施降低管道運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。

（3）子洲氣田管道檢測(cè)率39 %，修復(fù)率31 %，建議盡快完成剩余管道完整性評(píng)價(jià)及防腐層修復(fù)工作。

（4）強(qiáng)化人員培訓(xùn)，開(kāi)展管道搶險(xiǎn)應(yīng)急演練，熟悉管道評(píng)價(jià)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，考取專(zhuān)業(yè)資格證書(shū)（NACE,CP證），增強(qiáng)對(duì)管道保護(hù)、檢測(cè)、管理專(zhuān)業(yè)水平。

［1］ GB/T27512-2011.埋地鋼質(zhì)管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法［S］.2011.

［2］ 王冰，韓東興，等.天然氣管道全面腐蝕檢測(cè)技術(shù)在榆林氣田的應(yīng)用［J］.石油化工應(yīng)用，2010，29（12）:67-69.

［3］ SY/T0087.1-2006.鋼質(zhì)管道及儲(chǔ)罐腐蝕評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)埋地鋼質(zhì)管道外腐蝕直接評(píng)價(jià)［S］.2006.

［4］ GB/T21448-2008. 埋地鋼質(zhì)管道陰極保護(hù)技術(shù)規(guī)范［S］.2008.

［5］ 田偉，楊專(zhuān)釗，趙雪會(huì)，等.濕氣輸送對(duì)管道的腐蝕損傷［J］.理化檢驗(yàn)-物理分冊(cè)，2008，44（9）：512-513.

［6］ 劉吉良.管道缺陷新型修復(fù)材料研究［D］.中國(guó)石油大學(xué)（華東）工程碩士學(xué)位論文，2010.