黃剛(中石化管道儲(chǔ)運(yùn)有限公司聊城輸油處，山東 聊城 252000)

0 引言

我國對(duì)腐蝕管道剩余強(qiáng)度評(píng)價(jià)研究較晚，20世紀(jì)90年代中期才開始了對(duì)管道剩余強(qiáng)度評(píng)價(jià)技術(shù)的研究，由于當(dāng)時(shí)長輸管道腐蝕預(yù)測、剩余強(qiáng)度評(píng)價(jià)等相關(guān)理論基礎(chǔ)和綜合檢測技術(shù)的落后，導(dǎo)致出現(xiàn)了很多管道運(yùn)輸事故。國外發(fā)達(dá)國家在長輸管道檢測、剩余強(qiáng)度評(píng)價(jià)、運(yùn)行壽命評(píng)價(jià)、預(yù)測以及管線運(yùn)行維護(hù)管理方面研究十分成熟，長輸管道完整性管理最為主要的內(nèi)容是管道腐蝕缺陷的檢測和剩余強(qiáng)度的評(píng)價(jià)，尤其是長輸管道剩余強(qiáng)度的評(píng)價(jià)在國內(nèi)外研究方面較多，現(xiàn)已形成了一套可靠的評(píng)價(jià)體系和標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)這套體系可以安全可靠的對(duì)長輸管道實(shí)施定期的檢測和維護(hù)，時(shí)刻監(jiān)視長輸管道運(yùn)行狀況，及時(shí)掌握管線腐蝕缺陷程度，以及制定搶修維護(hù)措施[1-4]。最近，利用ANSYS有限元分析方法在對(duì)管道腐蝕深度、長度以及剩余強(qiáng)度方面研究比較多，該方法主要是對(duì)管道軸向、環(huán)向腐蝕管道相互作用力進(jìn)行分析，確定長輸管道腐蝕缺陷尺寸以及管道剩余承載壓力大小。

1 管道腐蝕檢測

1.1 漏磁檢測

漏磁檢測器研制裝置在國內(nèi)外管道方面研制比較成熟，該裝置主要由行走單元、供能單元以及檢測單元組成，漏磁檢測技術(shù)日益成熟，廣泛應(yīng)用于油氣長輸管道腐蝕缺陷檢測方面，適用于φl59mm～φl200mm輸油氣任何材料管道的腐蝕在線監(jiān)測，該檢測方法的缺點(diǎn)在于只能檢測超過管道壁厚20%～30%的腐蝕量，低于管道壁厚的20%，是無法精確檢測，超聲波檢測腐蝕量精度要高于漏磁檢測[3-4]。

1.2 超聲波監(jiān)測

超聲波檢測在國內(nèi)外研究已經(jīng)很成熟，應(yīng)用與管道內(nèi)腐蝕缺陷方面十分廣泛。超聲波檢測原理:利用超聲波的脈沖反射原理檢測腐蝕管段管壁厚度。具體步驟如下:

①將探頭垂向置于管道內(nèi)壁，并發(fā)射超聲脈沖基波；

②垂向探頭接收由管管道內(nèi)壁表面反射的脈沖；

③隨后，垂向探頭又會(huì)接受管道外壁表面反射的脈沖，探頭接受的管道內(nèi)外壁表面反射脈沖間距能夠反映出腐蝕管道厚度和長度。

超聲波檢測器檢測管道精度:5mm2點(diǎn)蝕，10%管道壁厚的腐蝕量；超聲波檢測器檢測精度遠(yuǎn)高于漏磁檢測器，但是價(jià)格以及儀器的敏感性也相應(yīng)比漏磁檢測器要高。

2 管道腐蝕強(qiáng)度評(píng)價(jià)

2.1 長輸管道剩余強(qiáng)度評(píng)價(jià)思路

長輸管道遇到腐蝕情況下，可以通過對(duì)長輸管道管線進(jìn)行智能檢測，在結(jié)合管線材料參數(shù)性能基礎(chǔ)上，進(jìn)行如下的管道剩余強(qiáng)度的評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)思路如圖1所示。

圖1 長輸管道剩余強(qiáng)度評(píng)價(jià)思路

2.2 評(píng)價(jià)方法

長輸管道因腐蝕而造成管道缺陷，對(duì)缺陷管道剩余強(qiáng)度的評(píng)價(jià)主要分為平面型缺陷管道剩余強(qiáng)度評(píng)價(jià)和體積型缺陷管道剩余強(qiáng)度評(píng)價(jià)[5-7]。腐蝕管道網(wǎng)格模型如圖2所示。

圖2 腐蝕管道網(wǎng)格模型

平面型剩余強(qiáng)度評(píng)價(jià)方法考慮了管道脆性斷裂行為，以及演變?yōu)樗苄允Х€(wěn)等所有可能破壞行為，在國內(nèi)，該評(píng)價(jià)方法算是較有效，評(píng)價(jià)結(jié)果最為可靠的方法。目前國際上主要將英國標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)BSI BS 7910標(biāo)準(zhǔn)與CEGB R6標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合使用，在彈塑性斷裂力學(xué)分析的基礎(chǔ)上，應(yīng)用失效評(píng)估圖進(jìn)行管道安全運(yùn)行評(píng)價(jià)。

體積型剩余強(qiáng)度評(píng)價(jià)方法首先是確定腐蝕管道厚度截面，在此基礎(chǔ)上評(píng)估腐蝕區(qū)域軸向和環(huán)向厚度截面(CTP)，根據(jù)管道材質(zhì)性能、輸壓、焊縫系數(shù)以及管道所處區(qū)域級(jí)別等，計(jì)算腐蝕管道軸向和環(huán)向尺寸，確定最小管道壁厚，然后按照API 579標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行管道安全運(yùn)行評(píng)價(jià)[7]。

平面型剩余強(qiáng)度評(píng)價(jià)與體積型剩余強(qiáng)度評(píng)價(jià)共同點(diǎn)是評(píng)價(jià)思路與國際通用方法是一致的，都是以斷裂力學(xué)為基礎(chǔ)，對(duì)腐蝕管道的評(píng)價(jià)過程嚴(yán)謹(jǐn)，評(píng)價(jià)結(jié)果相對(duì)可靠。

3 結(jié)語

長輸管道完整性管理主要內(nèi)容是管道腐蝕缺陷的檢測和剩余強(qiáng)度的評(píng)價(jià)，基于國內(nèi)外長輸管道腐蝕檢測與剩余強(qiáng)度評(píng)價(jià)應(yīng)用基礎(chǔ)上，主要從管道腐蝕檢測技術(shù)和剩余強(qiáng)度評(píng)價(jià)兩方面來闡述，國內(nèi)外在管道完整性管理方面的研究深度有一定的差距，今后要多引進(jìn)國外先進(jìn)管道檢測技術(shù)與強(qiáng)度評(píng)價(jià)方法，更要及時(shí)地消化和吸收先進(jìn)思想理念，研發(fā)出更多符合我國管道輸運(yùn)現(xiàn)狀的配套技術(shù)，制定出一套系統(tǒng)完整的管道安全運(yùn)行管理標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，才能保證我國長輸管道安全可靠的運(yùn)行。

[1]劉海峰,王毅輝.在役油氣壓力管道腐燭剩余強(qiáng)度評(píng)價(jià)方法探討[J].天然氣工業(yè),2001,21(6):90-92.

[2]趙新偉,羅金恒,路民旭.含腐蝕缺陷管道剩余強(qiáng)度的有限元法分析[J].油氣儲(chǔ)運(yùn),2001,20(3):18-21.

[3]龍媛媛,石仁委,柳言國，等.油田埋地管線腐蝕檢測與防護(hù)[J].石油化工腐蝕與防護(hù),2009,26(6):14-17.

[4]衣紅兵,牟宗元,王學(xué)國.油田埋地管道防腐層檢測方法[J].石油工程建設(shè),2010,(2):112-113.

[5]宋寧波.輸油管道改輸氣管道剩余強(qiáng)度評(píng)價(jià)研究[M].四川:西南石油學(xué)院.2003.

[6]蔡文軍,陳國明,潘東民.腐蝕管線可靠性的研究[J].石油機(jī)械,2000,28(3):25-28.

[7]洪來鳳.基于ANSYS的雙點(diǎn)腐蝕缺陷管道剩余強(qiáng)度評(píng)價(jià)[J].油氣儲(chǔ)運(yùn),2010,29(12):916-917.