原 健

（大慶油田有限責(zé)任公司第六采油廠基建管理中心，黑龍江 大慶 163000）

0 引言

管道是運(yùn)用各種介質(zhì)的有效方式之一，管道腐蝕一直都是人們比較關(guān)注的一個(gè)問(wèn)題。為了確保管道的正常使用，就需要確定腐蝕管道的剩余強(qiáng)度。當(dāng)管道受到嚴(yán)重腐蝕和損壞后，其表面的涂層也會(huì)遭到不同程度的損壞，管道的陰極保護(hù)系統(tǒng)已經(jīng)很難抵御腐蝕，這將嚴(yán)重影響管道的安全性和完整性。

1 腐蝕管道剩余強(qiáng)度的確定

1.1 利用有限元分析方法確定腐蝕管道的剩余強(qiáng)度

近些年，很多專家和學(xué)者開(kāi)始利用有限元分析方法來(lái)確定腐蝕管道的剩余強(qiáng)度，并獲得了一定的成效。有限元分析方法主要包括非線性分析法和彈性分析法兩種。

非線性分析法是利用三維較大的彈塑性來(lái)變形單元，利用有限元方法塑性失效分析管道的腐蝕秦光，在分析的過(guò)程中需要考慮腐蝕管道的幾何形狀的非線性和管道材料的非線性。

彈性分析法的主要依據(jù)是腐蝕管道材料的彈性極限，以此展開(kāi)腐蝕管道剩余強(qiáng)度管道失效性的分析。某學(xué)者在對(duì)腐蝕管道進(jìn)行彈性分析后，提出了一種可以通過(guò)彈性極限原則確定腐蝕管道剩余強(qiáng)度的有效方法，并推導(dǎo)出在腐蝕管道彎曲載荷、軸向載荷和內(nèi)壓下，計(jì)算管道腐蝕區(qū)域應(yīng)力集中系數(shù)的公式。

1.2 彈塑性理論分析法

彈塑性理論分析法顧名思義以一種以彈塑型力學(xué)理論為重要基礎(chǔ)的確定腐蝕管道剩余強(qiáng)度的方法，通過(guò)適當(dāng)力學(xué)模型的合理建立，對(duì)腐蝕管道的剩余強(qiáng)度進(jìn)行分析。某學(xué)者根據(jù)彈性力學(xué)理論，相繼提出了平面應(yīng)變薄膜圓弧模型的建立方案和連續(xù)力學(xué)分析模型的建立方案，并推導(dǎo)除了簡(jiǎn)單的計(jì)算公式。通過(guò)對(duì)分析結(jié)果的研究表明，彈塑性理論分析方法，因?yàn)槟Ｐ偷暮?jiǎn)化，對(duì)管道不同的腐蝕情況的分析，結(jié)果缺乏穩(wěn)定性，這一確定腐蝕管道剩余強(qiáng)度的方法還有待進(jìn)一步的完善。

2 腐蝕管道剩余強(qiáng)度的改造策略

2.1 利用沉積焊改造腐蝕管道

對(duì)于腐蝕管道焊接縫或者管道自身上存在的較小面積的腐蝕、弧坑以及溝槽等可以使用補(bǔ)焊的方法進(jìn)行改造。在對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)焊的過(guò)程中，應(yīng)該選擇使用氫含量較低的焊條。對(duì)于最小剩余壁厚高于3.175mm的腐蝕管道比較使用這一改造方法。

2.2 補(bǔ)丁補(bǔ)強(qiáng)改造方法

對(duì)于非裂紋性、點(diǎn)狀和小面積片狀的管道腐蝕比較適用補(bǔ)丁補(bǔ)強(qiáng)管道都市剩余強(qiáng)度改造方法。如果腐蝕管道的變形缺乏均勻性，那么就很容易集中應(yīng)力，這對(duì)管道防腐處理非常的不利。因此，補(bǔ)丁補(bǔ)強(qiáng)這一改造方法適用于管道直接小于30cm的腐蝕管道，并且腐蝕管道的材質(zhì)是X42以下等級(jí)的鋼管[1]。

2.3 套袖補(bǔ)強(qiáng)改造方法

套袖補(bǔ)強(qiáng)改造方法比較適用于腐蝕管道的腐蝕點(diǎn)間距比較小或者大面積片狀腐蝕的管道[2]。在使用套袖補(bǔ)強(qiáng)改造方法時(shí)，需要確保套袖的承壓negligence大于腐蝕管道的承壓能力，長(zhǎng)度則需要大于10cm。通常實(shí)況下，套袖與腐蝕管道的環(huán)焊縫和縱焊縫都需要全部進(jìn)行焊接，但是如果套袖的作用僅是補(bǔ)強(qiáng)，不需要承受任何的內(nèi)壓，則不需要環(huán)向焊接套袖與管道接觸的端部。補(bǔ)強(qiáng)所選擇使用的材料應(yīng)該盡量和腐蝕管道的材料一致或者類似。

2.4 碳纖維補(bǔ)強(qiáng)改造方法

碳纖維補(bǔ)強(qiáng)改造方法比較適用于環(huán)焊縫和螺旋焊縫出現(xiàn)腐蝕的補(bǔ)強(qiáng)。在利用這一改造方法進(jìn)行腐蝕管道補(bǔ)強(qiáng)時(shí)，不必將腐蝕管道的運(yùn)行進(jìn)行降壓處理，施工操作比較簡(jiǎn)便。我國(guó)使用這一方法對(duì)腐蝕管道補(bǔ)強(qiáng)還依然處于起步階段，這一方法的成本費(fèi)用相對(duì)較高。

2.5 換管改造方法

對(duì)于腐蝕比較嚴(yán)重，并且存在連續(xù)性或者間斷性大面積腐蝕的管道可以使用換管補(bǔ)強(qiáng)改造方法。在換管的過(guò)程中，需要先在需要換管區(qū)域的平行位置焊接一段管道，然后在管道的兩端通過(guò)停止輸送或者不停輸帶壓封堵技術(shù)更換管道。目前在我國(guó)不停輸帶壓封堵技術(shù)已經(jīng)發(fā)展的比較成熟。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，管道一旦發(fā)生腐蝕，將嚴(yán)重影響管道的輸送能力，甚至出現(xiàn)泄漏的現(xiàn)象，因此，在管道運(yùn)行的過(guò)程中，應(yīng)該及時(shí)的確定腐蝕管道剩余強(qiáng)度，并及時(shí)采取行之有效的改造策略對(duì)腐蝕管道進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，以此保障管道輸送功能的正常發(fā)揮。