原油長輸管道非開挖外檢測技術(shù)與應(yīng)用

龍媛媛，王遂平，孫振華，石仁委，柳言國

(中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司，山東東營 257000)

原油長輸管道非開挖外檢測技術(shù)與應(yīng)用

龍媛媛，王遂平，孫振華，石仁委，柳言國

(中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司，山東東營 257000)

在對原油長輸管道可能存在的腐蝕失效形式進(jìn)行深入剖析的基礎(chǔ)上，提出了一套綜合利用雙頻電流衰減法、直流電位梯度法、密間隔管地電位測試法、雜散電流檢測法和瞬變電磁法對原油長輸管道進(jìn)行檢測評估的適用技術(shù)，并舉例說明了該技術(shù)的應(yīng)用情況，結(jié)果表明:利用該技術(shù)可在非開挖不停輸?shù)那疤嵯拢瑢?shí)現(xiàn)對原油長輸管道腐蝕與防護(hù)狀況的完整評價(jià)，對于提高原油長輸管道輸送安全性，指導(dǎo)管道維護(hù)、維修與更換具有一定的作用。

原油長輸管道 腐蝕失效形式 非開挖外檢測 評估 應(yīng)用

原油長輸管道由于存在腐蝕、變形、占壓和盜漏等隱患，對相關(guān)隱患進(jìn)行評估和檢測已成為確保原油長輸管道輸送安全所亟待攻關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)。為給原油長輸管道腐蝕檢測評估提供技術(shù)支持，在對原油長輸管道可能存在的腐蝕失效形式進(jìn)行深入剖析的基礎(chǔ)上，提出了一套綜合利用雙頻電流衰減法、直流電位梯度法、密間隔管地電位測試法、雜散電流檢測法和瞬變電磁法對原油長輸管道進(jìn)行檢測評估的適用技術(shù)，并舉例說明了該技術(shù)的應(yīng)用情況。

1 原油長輸管道腐蝕失效形式分析

由于原油長輸管道輸送介質(zhì)為凈化后的原油，通常不存在由管道輸送介質(zhì)引起的內(nèi)腐蝕，管道發(fā)生腐蝕、損傷的部位只可能出現(xiàn)在由于施工質(zhì)量、自然老化或人為破壞而引起的管道外防腐蝕層老化或破損處，管道外防腐蝕層老化和破損處的管體是否發(fā)生腐蝕，則取決于該處管段的陰極保護(hù)狀態(tài)是否有效和該處是否存在雜散電流干擾，同時外防腐蝕層破損嚴(yán)重可使管段難以極化，導(dǎo)致陰極保護(hù)失效(欠保護(hù))［1］。

2 檢測方案與技術(shù)

要確定管道是否發(fā)生腐蝕和發(fā)生腐蝕的具體部位，針對上述管道可能存在的腐蝕失效形式，制定以下檢測方案。

2.1 管道探測及高精度測繪檢測

精確探測管道全線坐標(biāo)、埋深及高程變化，為后續(xù)檢測奠定基礎(chǔ)，同時確定管道被占壓和穿越的具體區(qū)段。

2.2 外防腐蝕層防護(hù)狀態(tài)檢測與評價(jià)

(1)利用雙參數(shù)電流衰減法［2］，通過采集管道4 Hz和128 Hz電流，依據(jù)Q/SH0314-2009《埋地鋼質(zhì)管道腐蝕與防護(hù)檢測技術(shù)規(guī)程》利用管道外防腐蝕層絕緣電阻和視電容率兩項(xiàng)參數(shù)，可評價(jià)管道外防腐蝕層的老化狀況、充水或剝離程度，確定外防腐蝕層防護(hù)性能等級(見表1)，初步篩選出管道所有可能存在腐蝕的區(qū)段。

表1 管道外防腐蝕層性能分級評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

(2)利用直流電位梯度法(DCVG)全線查找到定位管道外防腐蝕層破損點(diǎn)，定量計(jì)算外防腐蝕層破損點(diǎn)的破損面積，并通過腐蝕電流的流向判斷外防腐蝕層破損點(diǎn)處管體的腐蝕活性，即腐蝕電流流出的位置管體發(fā)生腐蝕，而腐蝕電流流入的位置管體不會發(fā)生腐蝕。

(3)綜合前兩項(xiàng)檢測評價(jià)結(jié)果，提出管道外防腐蝕層更換和大修方案。

2.3 陰極保護(hù)狀況檢測

利用密間隔管地電位測試(CIPS)技術(shù)，以密間距(1～3 m)檢測管道全線的陰極保護(hù)斷電電位，評價(jià)管道陰極保護(hù)狀態(tài)。

2.4 雜散電流腐蝕檢測

利用英國雷迪最新的雜散電流檢測儀(RDSCM)，對管地電位波動大于200 mV的區(qū)段，檢測沿線動態(tài)與靜態(tài)雜散電流的大小、方向及分布，確定雜散電流的干擾電流源，提出排流治理措施。

2.5 管體腐蝕狀況不開挖檢測評價(jià)

對經(jīng)以上檢測步驟評價(jià)出的管道所有可能發(fā)生腐蝕或失效問題的管段，利用瞬變電磁(TEM)技術(shù)［3］進(jìn)行管體剩余平均壁厚檢測，評價(jià)管體腐蝕程度(見表2)，并通過強(qiáng)度校核，確定管道是否可繼續(xù)安全服役，提出需進(jìn)行管段更換或管體補(bǔ)強(qiáng)的具體部位。

2.6 管道隱藏盜油點(diǎn)判別

組合利用電位梯度法、瞬變電磁法和可燃?xì)怏w濃度等檢測技術(shù)，通過采集被測管道坐標(biāo)、埋深、電壓梯度、分支信號、背景參數(shù)和管體平均壁厚等數(shù)據(jù)，綜合分析定位各類隱藏盜油點(diǎn)。

3 檢測應(yīng)用

以中國石化某凈化油外輸管道檢測評價(jià)為例，說明原油長輸管道非開挖外檢測技術(shù)的應(yīng)用情況，管段長度2.85 km，管道材質(zhì)為16Mn，規(guī)格為φ720 mm×9 mm。

3.1 管道外防腐蝕層檢測及評價(jià)結(jié)果

(1)管道外防腐蝕層性能評價(jià)結(jié)果:檢測評價(jià)長度為2 720 m，其中防腐蝕層綜合等級為一級的管段長度為2 615 m，占96.14%;綜合等級為二級的管段長度為80 m，占2.94%;綜合等級為三級的管段長度為25 m，占0.92%;綜合等級為四級和五級的管段長度為0 m。管道外防腐蝕層防護(hù)性能綜合評價(jià)結(jié)果為“良”。

(2)防腐蝕層破損點(diǎn)及腐蝕活性檢測:檢測評價(jià)長度2 850 m，共檢測外防腐蝕層破損缺陷6處，其中一級為一般破損，共3處，宜在適當(dāng)時候修復(fù);二級為明顯破損，共2處，應(yīng)計(jì)劃維修;三級為嚴(yán)重破損，有1處，應(yīng)立即修復(fù)(見表3)。腐蝕活性類別均為C/C(陰極/陰極)型，即陰保電流通時呈陰性，中斷時破損點(diǎn)處管體保持極化效應(yīng)，該類型破損點(diǎn)處管體不易發(fā)生腐蝕。

表3 防腐蝕層破損點(diǎn)分布及破損等級

3.2 陰極保護(hù)檢測結(jié)果

管道沿線通電電位平均為－1 203 mV，斷電電位平均為－845 mV，完全受陰極保護(hù)管段占被測管段比例為43.51%，陰極保護(hù)狀態(tài)未達(dá)到100%;由于外防腐蝕層連續(xù)3處破損(270，328和475 m處)，0～475 m管段的斷電電位平均值僅為 －810mV，電位明顯正于沿線管道平均水平，處于欠保護(hù)狀態(tài)(見圖1)。

圖1管道陰極保護(hù)參數(shù)檢測結(jié)果

3.3 雜散電流檢測結(jié)果

在管道150，1 002和2 084 m處分別進(jìn)行了雜散電流檢測，監(jiān)測時間為8 h。其中150 m處電流最大瞬時值為120 mA，持續(xù)時間約為3 s，為大型汽車經(jīng)過造成不屬于雜散電流的干擾;另外兩處電流瞬時值分別為41和39 mA，持續(xù)時間約為1 s，電流曲線平穩(wěn)，未發(fā)現(xiàn)雜散電流干擾跡象。

3.4 管體腐蝕剩余平均壁厚檢測結(jié)果

選擇破損點(diǎn)分布密集且處于欠保護(hù)狀態(tài)的0～550 m管段進(jìn)行管體腐蝕剩余平均壁厚檢測，0～550 m段管道腐蝕剩余平均壁厚最大值為8.43 mm，壁厚最小值8.17 mm，全段評價(jià)結(jié)果均為“良”，未檢出管道存在較嚴(yán)重的壁厚減薄，見圖2。

圖2 管體腐蝕剩余平均壁厚檢測結(jié)果

3.5 檢測結(jié)論

(1)被檢管道外防腐蝕層性能綜合評價(jià)結(jié)果為“良”，檢出的6處外防腐蝕層破損點(diǎn)處管體均不具有腐蝕活性，且未檢出雜散電流干擾。

(2)未檢出管道存在較嚴(yán)重的壁厚減薄，管體腐蝕剩余平均壁厚評價(jià)結(jié)果為“良”。

(3)管道全線陰極保護(hù)狀態(tài)較差，只有43.51%的管段達(dá)到了最低保護(hù)電壓，應(yīng)盡快修復(fù)檢出的破損點(diǎn)并適當(dāng)提高陰極保護(hù)輸出功率，以實(shí)現(xiàn)管道全線陰極保護(hù)有效。

4 總結(jié)

目前，國內(nèi)外可用于埋地管道管體腐蝕不開挖檢測和評價(jià)的技術(shù)不多，在國外應(yīng)用較為廣泛的基于漏磁或超聲原理的管道爬行器內(nèi)檢測技術(shù)，雖具有可同時檢測管道的變形和腐蝕、檢測效率較高等優(yōu)點(diǎn)，但其缺點(diǎn)是對管道的成型偏差和彎頭處的曲率均有較高的要求，很大程度上限制了管道內(nèi)檢測技術(shù)在國內(nèi)的應(yīng)用;導(dǎo)波檢測技術(shù)雖具有檢測結(jié)果直觀、檢測精度高和檢測速度快等優(yōu)點(diǎn)，但需局部開挖和破除防腐蝕層，并且對于埋地管道的檢測距離非常有限;俄羅斯擁有的磁力層析檢測雖然技術(shù)先進(jìn)，可對腐蝕、管道應(yīng)力等進(jìn)行檢測，但由于出于技術(shù)保密，目前只提供檢測服務(wù)，費(fèi)用昂貴，且在國內(nèi)成功應(yīng)用的事例較少。該文提出的原油長輸管道不開挖外檢測評價(jià)技術(shù)，可在非開挖不停輸?shù)那疤嵯拢瑢?shí)現(xiàn)對原油長輸管道腐蝕與防護(hù)狀況的完整評價(jià)，最大限度地檢出原油長輸管道存在的腐蝕、變形、占壓和盜漏等隱患，對于提高原油長輸管道輸送安全性，指導(dǎo)管道維護(hù)、維修與更換具有一定的作用。

［1］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.

［2］石仁委，龍媛媛.油氣管道防腐蝕工程［M］.北京:中國石化出版社，2008:44-48.

［3］蘇建國，龍媛媛，柳言國，等.管壁厚度與缺陷外檢測技術(shù)的現(xiàn)狀［J］.油氣儲運(yùn)，2009，28(5):56-58.

Research＆Development of Non－excavation External Examination Technologies for Long－distance Crude Oil Pipelines and Application

Long Yuanyuan，Wang Suiping，Sun Zhenhua，Shi Renwei，Liu Yanguo
SINOPEC Shengli Oilfield Company(Dongying，Shandong 257000)

Based on detail analysis of possible corrosion failure in long－distance crude oil pipelines，an appropriate applicable technology，which applies PCM(dual)，DCVG，CIPS，SCM and TEM，is proposed.Cases are studied to illustrate the application of this technology.The results show that，by this technology，the corrosion and protection status of long － distance crude oil pipelines can be completely evaluated without excavation and shutdown of pipeline operation.This will help to improve the safety of the longdistance crude oil pipeline transportation and provide guidelines for pipeline maintenance，repair and replacement.

long－distance crude oil pipeline，form of corrosion failure，non－excavation examination，evaluation，application

TE973.6

A

1007－015X(2011)03－0037－03

2010－12－ 06;

2011－03－10。

龍媛媛(1979－)，女，碩士研究生，畢業(yè)于沈陽化工學(xué)院腐蝕與防護(hù)專業(yè)，高級工程師，現(xiàn)任中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司腐蝕與防護(hù)研究所技術(shù)開發(fā)室主任。E－mail:Longyuanyuan.slyt@sinopec.com