大慶油田工程有限公司

大慶油田土壤腐蝕性研究

劉曉東大慶油田工程有限公司

通過在大慶油田已開發(fā)區(qū)塊開展碳鋼自然埋藏試驗和普查點的土壤電阻率測試，取得了覆蓋全油田已開發(fā)區(qū)塊的土壤腐蝕數(shù)據(jù)，依據(jù)相關(guān)標準，對油田各區(qū)塊的土壤腐蝕性進行了分級評價。參照土壤腐蝕性分級結(jié)果，建議在土壤腐蝕較高（分級結(jié)果為“Ⅳ”或“Ⅴ”級）的黏土中，分別采用“加強級”或“特加強級”防腐；而在土壤腐蝕相對較弱的壤土或砂土中，分級結(jié)果為“Ⅱ”級的采用“普通級”防腐，分級結(jié)果為“Ⅲ”或“Ⅳ”級的采用“加強級”防腐。

土壤腐蝕性測試；腐蝕評價；土壤腐蝕性分級；土壤電阻率

1994—1996年，大慶油田開展了一次大規(guī)模的土壤腐蝕普查，在典型試驗區(qū)域的基礎(chǔ)上，建立了大慶油田土壤腐蝕性研究的測試標準和方法，完成了油田主要區(qū)塊的土壤腐蝕性調(diào)查和測試，取得了油田土壤腐蝕性分級圖。從1996年土壤腐蝕性調(diào)查至今已超過10年，由于油田開發(fā)面積的擴大及土壤腐蝕環(huán)境的變化，有必要在全油田范圍內(nèi)開展更詳細的土壤腐蝕性調(diào)查研究工作。

1腐蝕調(diào)查與試驗

調(diào)查和測試范圍包括喇薩杏油田、太北油田、高臺子油田、葡萄花油田、宋芳屯油田、敖南油田、阿拉新氣田、朝陽溝油田等26個油田區(qū)塊。

測試內(nèi)容如下：

（1）土壤腐蝕性普查。在26個油田區(qū)塊，按1/km2的密度布置加密測試點，測試土壤電阻率、土壤類型、地表植被、坐標、高程等。

（2）碳鋼自然埋藏試驗。在26個油田區(qū)塊，布置229個碳鋼自然埋藏試驗點，測試碳鋼腐蝕速率及孔蝕速度，共計投放Q235試件1 832件，試驗周期為0.5年和1年。

（3）土壤類型調(diào)查。結(jié)合大慶地區(qū)土壤實際情況，參考土壤質(zhì)地、地表植被及地勢條件等因素，對大慶油田地區(qū)土壤類型進行了實地考察。

2調(diào)查及測試結(jié)果

大慶油田地區(qū)土壤類型主要有3種：壤土、黏土、砂土。

普查點電阻率測試統(tǒng)計結(jié)果表明，壤土土壤電阻率值有68.1%在20～50 Ω·m之間，22.2%的電阻率值在10～20 Ω·m之間；黏土土壤電阻率值在小于10 Ω·m、10～20 Ω·m范圍內(nèi)占88.2%；而砂土土壤電阻率值有81.5%在20～50 Ω·m、50～100 Ω·m之間。

229個碳鋼自然埋藏試驗點的碳鋼腐蝕速率及孔蝕速度統(tǒng)計結(jié)果表明，腐蝕速率＞7.0 g/（dm2·a）的點有13個，多集中在二廠、四廠、五廠、八廠及肇源的黏土中，其中位于五廠太北及杏樹崗有5個試驗點，有4個試驗點腐蝕速率＞8.0g/（dm2·a），最大達到了9.65 g/（dm2·a），且其對應(yīng)的孔蝕速度也較大，均在0.60mm/a以上，最大達到了0.91mm/a；腐蝕速率在5.0～7.0 g/（dm2·a）有47個試驗點，多集中在各廠的黏土中，其對應(yīng)的孔蝕速度也較大，多數(shù)分布在0.60～0.90 mm/a之間；腐蝕速率在1.0～3.0 g/（dm2·a）、3.0～5.0 g/（dm2·a）之間的點多分布在各廠的砂土及壤土中，其對應(yīng)的孔蝕速度多在0.10～0.30 mm/a、0.30～0.60 mm/a之間，其中腐蝕速率＜2.0 g/（dm2·a）的點多集中在各廠含水率較低的砂土中，其最小值為1.03g/（dm2·a），對應(yīng)的孔蝕速度為0.05 mm/a（最小值）。

3土壤腐蝕性評價和分級

利用普查點調(diào)查測試取得的土壤電阻率及碳鋼自然埋藏試驗取得的碳鋼腐蝕數(shù)據(jù)，按照表1、表2中的評價方法，分別按土壤電阻率、碳鋼平均腐蝕率及孔蝕速度，對土壤腐蝕性進行了單項評價。

表1 按土壤電阻率評價土壤腐蝕性

（1）根據(jù)土壤電阻率測試結(jié)果評價土壤腐蝕性。依據(jù)普查點土壤電阻率評價土壤腐蝕性結(jié)果表明，大慶油田有46%的土壤腐蝕性等級屬于“Ⅳ”或“Ⅴ”級，土壤腐蝕性強弱與土壤類型關(guān)系較大：黏土以“Ⅳ”和“Ⅴ”級腐蝕為主，部分為“Ⅱ”或“Ⅲ”級；壤土以“Ⅲ”和“Ⅳ”級腐蝕為主，部分為“Ⅱ”或“Ⅴ”級；砂土以“Ⅱ”和“Ⅲ”級腐蝕為主，部分為“Ⅰ”或“Ⅳ”級。

表2 按碳鋼平均腐蝕率及孔蝕速度評價土壤腐蝕性

（2）根據(jù)碳鋼自然埋藏試驗數(shù)據(jù)評價土壤腐蝕性。碳鋼自然埋藏試驗數(shù)據(jù)評價結(jié)果與土壤電阻率評價結(jié)果基本一致，土壤腐蝕性強弱與土壤類型關(guān)系較大：黏土以“Ⅳ”級腐蝕為主，部分為“Ⅱ”、“Ⅲ”或“Ⅴ”級；壤土以“Ⅲ”級腐蝕為主，部分為“Ⅱ”或“Ⅳ”級；砂土的腐蝕性以“Ⅱ”或“Ⅲ”級為主，少部分為“Ⅰ”或“Ⅳ”級。

4防腐設(shè)計方案優(yōu)化建議

土壤腐蝕性的強弱指標是防腐設(shè)計選材的參考依據(jù)之一，對于腐蝕性嚴重的地區(qū)，埋地管道等地下設(shè)施的防腐等級要相應(yīng)提高。參照土壤腐蝕性分級結(jié)果，建議在土壤腐蝕較高（分級結(jié)果為“Ⅳ”或“Ⅴ”級）的黏土中，分別采用“加強級”或“特加強級”防腐；而在土壤腐蝕相對較弱的壤土或砂土中，分級結(jié)果為“Ⅱ”級的采用“普通級”防腐，分級結(jié)果在“Ⅲ”或“Ⅳ”級的采用“加強級”防腐。

5結(jié)語

（1）大慶油田有46%的土壤腐蝕性等級屬于“Ⅳ”或“Ⅴ”級，土壤腐蝕性強弱與土壤類型關(guān)系較大。

（2）依據(jù)土壤腐蝕性分級結(jié)果初步給出了不同類型、不同腐蝕等級土壤中管道外防腐層設(shè)計等級建議。

（3）針對油田埋地管道土壤腐蝕控制問題，應(yīng)利用土壤腐蝕性調(diào)查和評價結(jié)果，研究并制定適合不同區(qū)塊和土壤環(huán)境的外防腐蝕控制方案，為油田地面工藝簡化、管道防腐大修、老區(qū)改造、規(guī)劃投資控制等提供技術(shù)支持。

（欄目主持 楊軍）

圖5 10年后管道失效概率

4結(jié)論

選擇輸油管道局部高風險管段進行漏磁檢測作業(yè)，統(tǒng)計管線腐蝕缺陷周向位置分布，結(jié)合腐蝕檢測數(shù)據(jù)，建立了ASME-B31G腐蝕缺陷容限尺寸模型，采用擬合的方法得到徑向腐蝕速率計算公式。結(jié)合容限尺寸模型對腐蝕缺陷部位的剩余強度進行了評價，采用概率的方法對局部管道進行了失效概率的預(yù)測計算[5]。

（1）從腐蝕檢測的結(jié)果來看，該輸油管道的腐蝕情況是較為嚴重的。

（2）在目前的工作壓力，管段上的中度缺陷是有一定的安全余量，對管道的安全操作不構(gòu)成威脅；但在設(shè)計壓力下，一些中度缺陷的剩余強度不能滿足要求，需進一步準確地評估。

（3）管道的腐蝕檢測是安全評定的重要基礎(chǔ)，檢測的精度直接影響到安全評定的準確性，建議根據(jù)缺陷的危害程度制訂檢測精度。

[1]李愛國，鄭愛靜．管道檢測裝置[J]．國外油氣儲運，1995，13 (6)：23-28．

[2]Al Crouch，Richard Anglisano，Mohammed Jaarah．Quantitative field evaluation of magneticflux-leakage and ultrasonic in-line inspection[J]．Pipe&Pipelines International，1996，41（4）：23-31.

[3]馮洪臣，李丙文．檢測埋地管道腐蝕的新方法[J]．國外油氣儲運，1995，13（1）：31-34．

[4]龍偉，周明，黃杰．在役管道超聲檢測系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]．中國機械工程，1996，7（2）：52-54．

[5]王玉忠，陳建蘭．漏磁檢測技術(shù)在我國管道中的應(yīng)用[J]．化學(xué)清洗，1998，14（5）：24-27．

收稿日期2015-05-18

（欄目主持 楊軍）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.8.009

2015-01-13