王愛(ài)玲　余東亮　楊健 祝烺賢 李文雷

中國(guó)石油西南管道公司

摘要：隨著長(zhǎng)輸油氣管道的建設(shè)，管道完整性管理工作越來(lái)越引起人們的重視。為落實(shí)油氣管道定期檢驗(yàn)工作，確保管道安全平穩(wěn)運(yùn)行，通過(guò)對(duì)西南管道公司所轄某天然氣管道進(jìn)行外腐蝕直接檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行合于使用評(píng)價(jià)。檢測(cè)評(píng)價(jià)結(jié)果表明：管道允許使用，再評(píng)價(jià)間隔5年。

關(guān)鍵詞：防腐層檢測(cè)；陰保有效性評(píng)價(jià)；開挖直接檢驗(yàn)；剩余強(qiáng)度評(píng)估；剩余壽命預(yù)測(cè)

結(jié)合法定檢驗(yàn)相關(guān)要求[1]，對(duì)西南管道公司某新投產(chǎn)三年的天然氣管道開展首次全面檢驗(yàn)。檢驗(yàn)流程按照TSG D7003―2010《壓力管道定期檢驗(yàn)規(guī)則—長(zhǎng)輸（油氣）管道》進(jìn)行。該管道全長(zhǎng)112.413 km，設(shè)計(jì)壓力6.3～10.0 MPa，因輸量無(wú)法滿足內(nèi)檢測(cè)要求，選擇基于直接檢測(cè)的合于使用評(píng)價(jià)方法。采用外加強(qiáng)制電流陰極保護(hù)，共設(shè)置陰保站2座以及測(cè)試樁111根（其中5根為臨時(shí)犧牲陽(yáng)極測(cè)試樁）。

1 外腐蝕直接檢測(cè)

1.1 敷設(shè)環(huán)境調(diào)查

包括：收集和分析現(xiàn)有技術(shù)資料、劃分檢測(cè)區(qū)段、選擇檢測(cè)工具、制定檢測(cè)實(shí)施方案[2]。收集、勘察與管道檢測(cè)相關(guān)的信息，如：管道基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、管道建設(shè)數(shù)據(jù)、管道管理數(shù)據(jù)、管道敷設(shè)環(huán)境數(shù)據(jù)、管道運(yùn)行數(shù)據(jù)以及以往檢測(cè)報(bào)告等。

1.2 防腐層狀況不開挖檢測(cè)

（1）交流電流衰減法（PCM）檢測(cè)

交流電流衰減法（PCM）通過(guò)ESREC軟件模擬，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采集的電流數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，由管中電流衰減曲線圖（圖1）可以看出管道整體的電流衰減不明顯，管道防腐層面電阻率Rg≥300.0  kΩ·m2，防腐層狀況評(píng)級(jí)等級(jí)為優(yōu)。

圖1管中電流衰減曲線

（2）交流地電位梯度法（ACVG）檢測(cè)

采用交流地電位梯度法（ACVG） [3]，該管道全線共檢出防腐層破損點(diǎn)64個(gè)，平均每千米0.57個(gè)，對(duì)檢測(cè)出的防腐層破損點(diǎn)全部進(jìn)行修復(fù)。

1.3 陰極保護(hù)系統(tǒng)有效性檢測(cè)

（1）通、斷電位測(cè)試

根據(jù)GB/T 21246―2007《埋地鋼質(zhì)管道陰極保護(hù)參數(shù)測(cè)量方法》，利用GPS同步電流中斷器以瞬間斷電法測(cè)試該管道陰極保護(hù)通電、斷電電位，結(jié)果分別為-1 203  ～-2 000 mV，-490 ～-1 250 mV，如圖2所示。結(jié)果顯示100#—102#、105#—-107#樁處管道斷電電位未達(dá)標(biāo)，該處管道欠保護(hù)。

圖2  通、斷電位測(cè)試結(jié)果

（2）CIPS測(cè)試

對(duì)該管線過(guò)保護(hù)和欠保護(hù)管段進(jìn)行CIPS測(cè)試[3]，結(jié)果顯示斷電電位均位于-850 ～-1 200 mV，處于有效的陰極保護(hù)狀態(tài)。總體評(píng)價(jià)該管線陰極保護(hù)系統(tǒng)狀況良好，有效保護(hù)率為100%。

（3）犧牲陽(yáng)極開路、閉路測(cè)試

測(cè)試5個(gè)臨時(shí)犧牲陽(yáng)極測(cè)試樁的保護(hù)電位、開路電位、極化電位、輸出電流，結(jié)果（表1）顯示，各臨時(shí)犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)有效。

測(cè)試2個(gè)陰保站恒電位儀運(yùn)行參數(shù)及外圍連接，結(jié)果如表2、表3所示，各陰保站恒電位儀運(yùn)行狀態(tài)均正常。

（5）絕緣接頭檢測(cè)

采用電位法測(cè)量絕緣接頭絕緣性能，結(jié)果（表4）顯示，各絕緣接頭性能正常。

（6）土壤電阻率測(cè)試

依據(jù)GB/T 21447―2008《鋼制管道外腐蝕控制規(guī)范》測(cè)試土壤電阻率，該管線沿線敷設(shè)環(huán)境的土壤電阻率均大于50 Ω•m，土壤腐蝕性弱。

（7）管道雜散電流干擾檢測(cè)

采用雙參比電極法測(cè)定直流干擾電流地電位梯度、單參比電極法測(cè)定管道交流感應(yīng)電壓，并按照SY/T 0087.1－2006《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)》和GB50698－2011《埋地鋼制管道交流干擾防護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行評(píng)價(jià)[4]。

檢測(cè)全線111處直流雜散電流干擾，其中弱干擾61處、中度干擾42處、強(qiáng)度干擾8處。對(duì)直流地電位梯度與管道通電電位的對(duì)比結(jié)果進(jìn)行分析，直流地電位梯度雖然在干擾強(qiáng)度上評(píng)價(jià)為中度，但管線整體保護(hù)電位變化趨勢(shì)顯示，測(cè)試樁附近管段與相鄰測(cè)試樁之間電位無(wú)明顯變化，不存在背離正常情況的電位偏移，且不存在電位隨直流地電位梯變化而顯著變化的情況，由此可看出此段管線上無(wú)明顯靜態(tài)直流雜散電流干擾存在。同時(shí)，沿線測(cè)試樁的通斷電位和CIPS測(cè)試結(jié)果顯示，管道電位測(cè)試過(guò)程中自身電位不隨時(shí)間變化而變化（排除受施加斷流器進(jìn)行通斷電位測(cè)試的影響因素），管線不存在直流雜散電流干擾。

檢測(cè)全線111處交流雜散電流干擾，其中弱干擾111處，無(wú)中度干擾和強(qiáng)度干擾。管道交流電壓0.40～2.62 V，均低于4 V，管道交流電壓小，無(wú)需進(jìn)行排流保護(hù)。

1.4 開挖直接檢驗(yàn)

選取檢測(cè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的防腐層有缺陷、曾發(fā)生泄漏搶險(xiǎn)事故或位于較高風(fēng)險(xiǎn)地段的管段，存在彎頭（管道變向點(diǎn)）、變坡點(diǎn)、三通等管件的管段，以及管道埋設(shè)于地勢(shì)低洼處、雜散電流干擾較強(qiáng)的管段，按檢測(cè)長(zhǎng)度在上述三類管段上開挖10處進(jìn)行直接檢驗(yàn)。

（1）防腐層測(cè)試

對(duì)開挖處管道防腐層進(jìn)行電火花檢測(cè)[5]，經(jīng)檢測(cè)管道機(jī)械損傷5處，回填傷4處，其它1處。10處防腐層結(jié)構(gòu)均為3PE，外觀光滑平整。依據(jù)GB/T 23257―2009《埋地鋼質(zhì)管道聚乙烯防腐層》，10處開挖點(diǎn)管道防腐層厚度均大于2.2mm，符合聚乙稀“普通級(jí)”防腐層厚度標(biāo)準(zhǔn)要求。10處檢測(cè)點(diǎn)管道防腐層黏接力均為“無(wú)變化”。

（2）管地電位測(cè)試

采用近參比法對(duì)10處開挖點(diǎn)進(jìn)行管地電位測(cè)試，管地電位-1.32 ～-1.78 V（圖3）。

圖3 管地電位測(cè)試結(jié)果

（3）管道壁厚檢測(cè)

采用超聲波測(cè)厚方法[5]檢測(cè)管道壁厚，結(jié)果（表5）顯示，最小剩余壁厚是標(biāo)稱壁厚的93.9%~95.1%。

（4）管道外壁腐蝕檢測(cè)

參照SY/T 0087.1－2006《鋼制管道及儲(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)》[5]，根據(jù)防腐層缺陷形態(tài)、缺陷狀況的檢查、管體腐蝕狀況的檢查以及腐蝕產(chǎn)物分析的結(jié)果，對(duì)管體腐蝕類型進(jìn)行判定[6]。在剝?nèi)ス艿劳夥栏瘜雍螅瑥氐浊宄�管道表面檢測(cè)區(qū)域的防腐材料及腐蝕產(chǎn)物，并使用焊接檢驗(yàn)尺進(jìn)行外腐蝕區(qū)域的腐蝕坑深測(cè)試，對(duì)連成片的蝕坑，測(cè)量最深腐蝕部位的腐蝕坑深。在10個(gè)檢測(cè)點(diǎn)中，發(fā)現(xiàn)5處無(wú)腐蝕、5處露鐵生銹。

2 合于使用評(píng)價(jià)

2.1 管道應(yīng)力分析計(jì)算

利用應(yīng)力分析軟件“CAESAR II”建模并計(jì)算[7] ，該管道持續(xù)應(yīng)力和膨脹應(yīng)力最大點(diǎn)均在同一個(gè)彎頭位置，持續(xù)應(yīng)力最大為45 276.0 kPa，為許用應(yīng)力的18.7%;膨脹應(yīng)力最大為40 271.2 kPa，為許用應(yīng)力的17.3%。依據(jù)GB50251―2015 《輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》，操作條件的管系持續(xù)應(yīng)力、膨脹應(yīng)力均在允許的小于90%管道最小屈服強(qiáng)度內(nèi)，管道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理。

2.2 管道剩余強(qiáng)度評(píng)估

10處破損點(diǎn)腐蝕情況和管道壁厚測(cè)試結(jié)果（表5）表明，破損點(diǎn)的管體未發(fā)生腐蝕，管道壁厚減薄較小，管道最小剩余壁厚超過(guò)90%壁厚，按照三步評(píng)價(jià)法[7]第一步最小剩余壁厚評(píng)價(jià)得出管道可以繼續(xù)使用，結(jié)論明確則無(wú)需進(jìn)行危險(xiǎn)截面評(píng)價(jià)和殘余強(qiáng)度評(píng)價(jià)。

2.3 管道剩余壽命預(yù)測(cè)

（1）壽命預(yù)測(cè)

根據(jù)10處防腐層破損點(diǎn)開挖檢測(cè)結(jié)果，整條管線均未發(fā)生腐蝕，則無(wú)需計(jì)算剩余使用壽命，視為與新建管道剩余壽命相同[8]。如后期進(jìn)行管道破損點(diǎn)開挖發(fā)現(xiàn)管道發(fā)生腐蝕，則需要根據(jù)腐蝕情況，對(duì)管道的剩余壽命進(jìn)行重新評(píng)價(jià)[9]。

（2）再評(píng)價(jià)間隔

根據(jù)SYT0087.1―2006，缺乏被評(píng)價(jià)管道的實(shí)際腐蝕速率時(shí)，推薦按0.4 mm/年的點(diǎn)蝕速度作為被評(píng)價(jià)管道的外壁腐蝕速率。考慮到該管線外防腐層狀況、陰極保護(hù)系統(tǒng)狀況以及若管道外部環(huán)境發(fā)生改變對(duì)管道狀況的影響，根據(jù)TSG D7003―2010第23條的規(guī)定，綜合評(píng)價(jià)該管線再評(píng)價(jià)間隔為 5 年。

3 小結(jié)

直接檢測(cè)采用多種檢測(cè)手段從管道防腐層、陰極保護(hù)、環(huán)境腐蝕性等方面對(duì)管道外腐蝕情況和防腐保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行了全面檢驗(yàn)，并出具合于使用評(píng)價(jià)，是一種綜合的完整性評(píng)價(jià)方法，符合法定檢驗(yàn)的要求，其評(píng)價(jià)結(jié)果可作為管道完整性管理的可靠依據(jù)，可據(jù)此制定管道的維修方案和預(yù)防措施。隨著我國(guó)管道建設(shè)的快速發(fā)展，在役油氣管道里程將迅速增加，開展管道法定檢驗(yàn)將日顯重要，尤其對(duì)于因輸量等無(wú)法滿足內(nèi)檢測(cè)要求的管道，基于直接檢測(cè)的合于使用評(píng)價(jià)將得到更加廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]《質(zhì)檢總局 國(guó)資委 能源局關(guān)于規(guī)范和推薦油氣輸送管道法定檢驗(yàn)工作的通知》（國(guó)質(zhì)檢特聯(lián)﹝2016﹞560號(hào)）.2016-11-23.

[2]王樹輝，劉永峰.外腐蝕直接評(píng)價(jià)(ECDA)在西一線管道的應(yīng)用[J].管道保護(hù),2017，(5)：40-43.

[3]王鴻.天然氣管道防腐層外檢測(cè)評(píng)價(jià)技術(shù)的應(yīng)用[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè),2014，(33)：62-63.

[4] 葉遠(yuǎn)錫，李明.輸油管道雜散電流干擾的檢測(cè)及應(yīng)對(duì)措施[J].腐蝕與防護(hù), 2016 , 37 (5) :360-363.

[5] 霍晉，姚呈祥，黃楠.長(zhǎng)北項(xiàng)目管道防腐層檢測(cè)方法及結(jié)果分析[J].化工管理,  2014 (6) :58-59.

[6]翁永基，盧綺敏.腐蝕管道最小壁厚測(cè)量和安全評(píng)價(jià)方法[J].油氣儲(chǔ)運(yùn),2003（22）:40-43.

[7] 龍忠輝.CAESAR II管道應(yīng)力分析軟件開發(fā)應(yīng)用[J].化工設(shè)備與管道,2001(03).

[8]楊繼承，楊成賓.管道腐蝕剩余壽命預(yù)測(cè)方法對(duì)比研究[J].廣州化工,2012（40）:47-49.

[9] 龍媛媛,王遂平等. 油氣長(zhǎng)輸管道腐蝕檢測(cè)評(píng)估技術(shù)研究與應(yīng)用[J]. 石油工程建設(shè). 2011(06)：27-30.

作者簡(jiǎn)介：王愛(ài)玲，女，1988年生，工程師， 2013年碩士畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)（華東）油氣儲(chǔ)運(yùn)專業(yè)，現(xiàn)主要從事長(zhǎng)輸油氣管道完整性專業(yè)方向的研究工作

《管道保護(hù)》2018年第4期（總第41期）