劉建瑞

摘要：目前榆林氣田采用濕氣輸送工藝，管道內含有少量 CO2、微含 H2S 等酸性組分、攜帶的高礦化度地層水以及機械雜質對管道產生不同程度的腐蝕，隨著輸氣管道運行時間不斷延長，運行風險逐年遞增。本主要簡要研究分析天然氣輸氣管道的基本腐蝕機理，針對管道腐蝕提出腐蝕檢測技術，并應用在長北作業(yè)分公司的輸氣管網，從而進一步保障管道的安全平穩(wěn)運行。

關鍵詞：濕氣輸送;管道腐蝕;檢測;安全

一、天然氣管道腐蝕機理分析

管道腐蝕有內、外部位的腐蝕;另外，根據(jù)腐蝕成因還可以分為生物化學、電化學以及化學腐蝕等。其中由于細菌等的生命活 動加速或引起金屬的細菌腐蝕稱為生物化學腐蝕;而電解質溶液中失去電子而被溶解的金屬，也就是與電流流動有關的，金屬在電解質中發(fā)生的一種腐蝕就是電化學腐蝕;管道金屬與管道、空氣以及土壤中的各種化學介質發(fā)生化學反應，金屬表面流失均勻且不發(fā)生化學能向電能轉化的的腐蝕被稱作化學腐蝕。

1、內腐蝕

內部腐蝕現(xiàn)象主要和化學元素有關。在天然氣運輸?shù)墓こ讨型殡S著水分，這些水分久而久之就會在管道內壁上形成一層親水膜，對管道內部進行電化學腐蝕。另一方面，由于天然氣中含有各種各樣的化學物質和氣體，對管道內部也存在一定的腐蝕作用。

2、外部腐蝕

天然氣管道的外部腐蝕就是管道表面所發(fā)生的腐蝕，這種腐蝕現(xiàn)象經常出現(xiàn)在地下管道以及架空管道上。通常而言，架空管道的腐蝕通常是由于化學腐蝕所造成的，因此對管道的損害不大，造成腐蝕漏氣的幾率不高。然而，地下管道經常會面臨電化學腐蝕，有可能產生管道泄漏的情況。

3、地質環(huán)境的影響

天然氣管道在埋地環(huán)境下，主要受細菌、土壤以及雜散電流等的腐蝕。土壤的電化學腐蝕主要是由于土壤空隙中含有空氣以及含有一定鹽的離子導電性的水，且由于金屬材質的電化學以及物理化學性質的不均勻性所產生的。另外，土壤中的硫酸鹽還原菌將可溶硫酸鹽還原成硫化氫與鐵，形成細菌腐蝕。而管道附近高壓電力線路產生的二次感應交流電流疊加在管道產生的具有破壞作用的電流形成了雜散電流腐蝕，腐蝕量小，但集中腐蝕性強。

4、大氣腐蝕

當天然氣管道暴露在大氣環(huán)境中時，由于管道中飽和的天然氣受到外界壓力的作用，其表面就會形成一層水膜，同時，氣體會對液體進行吸卷，引導水膜不斷前進，當水膜達到20-30分子厚度時，就會轉并成為電解液膜，造成化學腐蝕。當氣體的流動速度越快時，水膜針對管道的腐蝕速率也就越快。另一方面，當天然氣管道處于純凈的水膜中，就不會形成管道腐蝕的電解液膜，但大氣中的水分子通常含有各種腐蝕性化學分子，比如，水溶性鹽類和酸性物質。因此，大氣腐蝕是天然氣管道腐蝕的原因之一。

二、天然氣管道腐蝕檢測的目的

為避免管道腐蝕的發(fā)生，通過對管道腐蝕情況及陰保系統(tǒng)進行科學的檢測，獲取腐蝕數(shù)據(jù)，從而揭示腐蝕機理和規(guī)律，找出防腐層、陰極保護系統(tǒng)等缺陷并加以修復和改進，評價現(xiàn)有腐蝕防護措施效果，預測研究管道的預期壽命，以提高管道的完整性，保證管道的安全運行。因此針對管道腐蝕我們提出采取腐蝕檢測技術，進一步安全管理管道。其主要目的在于，一是為科學管理與決策提供依據(jù)，在管道的長期運行過程中，管道外防腐層需要檢測防腐效果，對不合格的點位需要進行及時的開挖驗證及開挖修復。二是預防事故的發(fā)生。管道內部因素、運行參數(shù)變化、外部因素導致管道腐蝕。采用腐蝕檢測可以有效地檢測管道腐蝕狀況，如發(fā)現(xiàn)陰保電流值驟然變化，便于立即檢查陰保系統(tǒng)，及時找出問題所在，以防止重大事故的發(fā)生。三是預測管道的壽命。通過腐蝕檢測可以準確地掌握管道正常運行時的腐蝕速率，可以預測管道的使用壽命，做到管道安全運行。四是改善管道的運行狀態(tài)，提高管道的可靠性，延長管道的運行周期，取得較大的經濟效益，使管道在接近設計的最佳條件下運行，對管道的安全、維護人員的安全、減少環(huán)境污染等方面起到有益作用。

三、天然氣管道腐蝕檢測工作內容

結合天然氣管道腐蝕機理的理論基礎，基于風險的腐蝕檢測評價為指進一步開展天然氣管道腐蝕檢測工作。我們主要利用腐蝕檢測技術對管道進行基礎信息調查、宏觀檢驗、管道腐蝕環(huán)境檢測與基本評價，其中環(huán)境檢測評級包括土壤腐蝕性檢測評價、雜散電流干擾腐蝕檢測評價，對于管道腐蝕防護系統(tǒng)的檢測評價包括外防腐層狀況檢測與評價、陰極保護有效性檢測評價，管道使用評價包括了管系應力分析、剩余強度評定、剩余壽命預測等主要工作內容。具體評價檢測步驟如下：

（1）原始資料收集及審查。

（2）宏觀檢測。通過沿管道徒步行走排查的方式，檢查管道走向，統(tǒng)計地面裝置、穿跨越地段、違章、交叉等。每 30m 記錄一次埋深，并進行地區(qū)等級劃分等。

（3）管道敷設環(huán)境調查。等距法測量土壤電阻率，利用 MICROCOR 技術測量土壤腐蝕速率。記錄交流雜散電流 直流雜散電流干擾，對土樣進行土壤理化性能分析等。

（4）外防腐層不開挖檢測。一是通過 PCM 和 DCVG 防腐層破損點定位、腐蝕嚴重程度、腐蝕活性，等級劃分。二是通過防腐層數(shù)據(jù)處理（ESREC）軟件，對管道防腐層狀況優(yōu)劣評價。

（5）陰極保護系統(tǒng)檢測。包括站場絕緣接頭測試，恒電位儀運行狀況調查，測試樁通斷電位，全線 CIPS 密間隔檢測。

（6）管道風險評估。通過對第三方破壞、腐蝕、設計、誤操作、泄漏影響指數(shù)五方面因素評分，計算得出絕對風險等級和相對風險等級。

（7）開挖檢測。包括防腐層和管體檢測。對已開挖點進行修復。

（8）管系應力分析。利用 CAESAR II 軟件對管道系統(tǒng)建模，模擬管道系統(tǒng)的實際情況，并考慮實際情況中比較苛刻的工況對管道模型進行計算。通過計算結果來判斷管道系統(tǒng)的載荷以及應力情況。

（9）管道剩余強度評價。對管道減薄程度進行分析，評估管道安全等級，是否能繼續(xù)使用;

管道剩余壽命預測。判斷管道剩余使用壽命，計算再評價時間間隔。

四、結論

通過對管道腐蝕機理的簡要介紹我們進一步了解管道運行過程中受到腐蝕的基本原因，腐蝕檢測技術的應用，在我們日常管道運維管理中起到了重要的作用，并且具有深遠的意義。結合管道腐蝕檢測技術，我們制定了相應的工作內容，在今后的生產運行過程中也將進一步實施。相信在該技術的應用下，我們能夠進一步提升管道安全運行的管理水平，延長管道的使用壽命，穩(wěn)定天然氣的儲運。

參考文獻：

[1]任永飛，胡元甲.管道防腐技術在油氣儲運中的全程控制與應 用分析[J].中國石油和化工標準與質量，2017，37（10）