塔河四區埋地管線腐蝕綜合評價

何小龍 劉生福

(1.中國石化西北油田分公司塔河采油一廠，新疆 輪臺 841600；2. 濮陽市科洋化工有限公司，河南 濮陽 457001)

塔河四區埋地管線腐蝕綜合評價

何小龍1 劉生福2

(1.中國石化西北油田分公司塔河采油一廠，新疆 輪臺 841600；2. 濮陽市科洋化工有限公司，河南 濮陽 457001)

根據塔河四區埋地管線腐蝕穿孔頻繁發生的現狀，現場進行管線外防腐層評價。通過塔河四區埋地PCM檢測、陰極保護系統電位檢測與效果評價、管線壁厚及結合四區管線內腐蝕介質腐蝕性資料等綜合分析，結果表明塔河四區埋地管線陰極保護目前存在保護過度和不足的問題，PCM檢測埋地管線外防腐層優良。管線腐蝕穿孔主要是內腐蝕引起的，隨著塔河油田的逐步開發，各單井的含水率將逐漸上升，管壁腐蝕將更加嚴重，建議進行緩蝕劑的投加、管線進行內涂層，并對部分站內及長輸管線采用玻璃鋼管線。

外防腐層 PCM檢測 埋地管道 土壤腐蝕性 內腐蝕 塔河四區

0 引言

塔河油田集輸系統處于鹽堿地，塔河油田集輸管線主要使用防腐層和外加電流陰極保護系統進行聯合防護，是國內外油氣田集輸系統防腐通行的一種做法。近年來，隨著塔河油田的逐步開發，腐蝕問題越來越嚴重，頻繁發生的穿孔漏油事件已影響了塔河油田的正常生產。

采油一廠塔河四區共4個計轉站，2009年以來塔河四區管線腐蝕穿孔共15次。為對塔河四區埋地管線外防腐層做出準確的判斷，2009年對管線外防腐層進行檢測，通過塔河四區埋地PCM檢測、陰極保護系統電位檢測與效果評價、管線壁厚、土壤腐蝕性檢測及結合四區管線內腐蝕介質腐蝕性資料等綜合分析，形成塔河四防腐蝕綜合治理方案。

1 管道外防腐層PCM檢測[1]

1.1 塔河四區埋地管線PCM檢測數據

埋地管道外防腐層保護狀況的檢測主要包括防腐層絕緣電阻率、防腐層漏點測試等地面檢測項目，必要時可進行的開挖檢測項目。一般埋地管道外防腐層絕緣電阻低于1000Ω·m2時，需考慮防腐層修復和更換，檢測結果總體分析數據見表1。

(1) 4-1#站至一號聯合站管線防腐層總體等級為優，在2-1#站、3#站、客運站及聯合站跨拱處的分流出現較大的電流降。

(2) 4-2#站至4-1#站外輸油管線防腐層總體等級為優，在1150米至1200米(3#站較近干擾源多)測量值顯示出異常。4-2管線有兩處電流突降，第一處為管線拐點，第二點疑為防腐層破損。

(3) 4-4#站至4-1#站外輸油管線 防腐層總體等級為優，在犧牲陽極處電流下降明顯。

(4) TK229CH井至4-4計轉站單井管線防腐層總體等級為優。2750~2900m處電流明顯下降。

1.2 PCM檢測結果的用途——開挖驗證，修復破損點

1.2.1 PCM檢測結果開挖點的選擇

現場PCM檢測結果主要有三個用途：一是檢測管線走向、埋深；二是評價管道外防腐層狀況；三是對管道外防腐層破損點進行定位。最終的目標是根據現場非開挖檢測數據，判斷管線外防腐層有無破損點，進而進行開挖修復。根據檢測電流，管線開挖點原則如下：

周圍無高壓線、發射塔等干擾源，電流突降；

相關圖紙上無均壓線(無分流管線)、犧牲陽極埋設等因素，電流突降；

管線出現拐點，電流突降，不作為開挖點。

1.2.2 埋地管線開挖后的PCM驗證結果

(1) 4-3計轉站外輸油至4-1計轉站站外閥組管線電流突降處外防腐層破損(見圖1、圖2)，出現腐蝕滲漏現象，已進行管線修復，主要是由于內部介質腐蝕后引起滲漏。

表1 塔河四區PCM檢測結果匯總表

圖1 4-3計轉站至4-1計轉站外輸油管線電流突降（2009.9.5）

(2) 4-1計轉站至一號聯外輸油管線高壓管線下部電流突降處開挖驗證后，外防腐層完好。

(3) 4-1計轉站至一號聯外輸油拱橋西邊管線出現同溝信號、附近管線上有電流等現象可能是防腐層破損處，驗證外防腐層完好。

(4) 4-2計轉站至4-1計轉站站外閥組外輸油管線疑電流突降，驗證結果是防腐層出現局部破損，可能是由于上次管線腐蝕穿孔后少量積水引起的。

(5) 4-4計轉站至4-1計轉站站外閥組外輸油管線可能是犧牲陽極分流，驗證結果是焊縫處防腐層搭接處開膠。

(6) TK229CH至4-4計轉站單井管線可能是犧牲陽極分流，驗證結果確屬犧牲陽極分流，外防腐層完好。

圖2 4-3計轉站至4-1計轉站外輸油管線腐蝕滲漏(2009.9.5)

1.3 PCM檢測結果分析

1.3.1防腐層絕緣綜合評價

管道外防腐層質量的好壞，體現為其絕緣電阻值的大小，現場開挖驗證結果如下：

(1) 塔河四區管道外防腐層絕緣性能總體上是優良的。

分析其主要原因：一是由于施工質量相對較好；二是管線埋深較深，多在1.6~1.9m范圍內，外部機械損傷較小；三是相對來講該區塊屬沙漠地，土壤吸水性較好，無管線浸泡現象。

(2) 由于塔河四區屬沙漠地區，塔河四區管道外部腐蝕(土壤腐蝕、大氣腐蝕)環境較弱。

(3) 在部分管線上出現了電流突降的情況，結合以往的經驗及現場實際情況選擇性開挖，其中4-3計轉站——4-1計轉站外輸油管線已出現滲漏，及時進行了修復，做到了即時發現隱患進行修復，避免了穿孔后被動停產修復帶來的后果。

1.3.2 防腐層PCM檢測指導意義

根據5條檢測外輸油管道外防腐層絕緣PCM檢測結果及現場開挖驗證情況，建議塔河其他區塊進行PCM檢測進行開挖與否進行指導：

(1) 電流突降，周圍無明顯干擾源，可能是外防腐層破損，需開挖驗證。

(2) 電流信號突降，可能是埋設的犧牲陽極導線分流造成，需開挖驗證。

(3) 電流突降，相關圖紙上無均壓線(無分流管線)及犧牲陽極埋設等因素，如4-1#至一號聯管線拱橋處，需開挖驗證。

(4) 電流信號突降或消失，旁邊有高壓線等干擾信號源，根據現場土壤含水等情況可不進行開挖驗證。

(5) 電流突降，電流突降點為管線拐彎處、井場分離器等設備地點，如4-3#站至4-1#站外閥組，為電流信號的正常突降，不作為開挖依據。

2 陰極保護電位測試結果分析

塔河四區四個計轉站的外輸管線有三個是采用陰極保護技術，為4-1計轉站、4-2計轉站、4-3計轉站；4-4計轉站采用的犧牲陽極保護技術。塔河四區陰極保護運行主要存在以下問題。

(1) 過保護

運行保護電位超過-1.2v。保護電位如果過負，達到-1500mV時有析氫的可能，對保護不利，所以必須將電位控制在比析氫電位稍正的電位值-1200mV，此電位稱為最大保護電位，超過最大保護電位時稱為“過保護”。

原因分析：設計不當、運行中管線搭接、恒電位儀運行造成。

(2) 保護不足

末端電位小于-0.85V，達不到設計的保護要求。

原因分析：防腐層老化破損、管線搭接、設計不當等。

(3) 絕緣法蘭兩側電位差過大

原因分析：設計不當，如4-2#站、4-3#站絕緣接頭兩側電位差過大。

措施：加犧牲陽極塊或一短節。

(4) 設備出現故障

可能故障為：恒電位儀未啟用(4-2#)，陰保測試樁失效(多個)，儀器故障，恒電位儀自動控制失效，只能使用手動控制；恒電位儀輸出電流波動較大，儀器濾波能力差；恒電位儀風扇故障，從而導致恒電位儀不能工作；恒電位儀表頭顯示不正確，此類故障在指針型表頭恒電位儀里較多；恒電位儀調節能力差，不能達到額定功率工作狀態。

3 塔河四區埋地管線開挖后管線安全性評估

3.1 埋地管線檢測結果總體分析

(1) 此次被檢測的點為5個，除4-3計轉站外輸油管線至4-1計轉站站外閥組管線出現腐蝕穿孔外，其余管線總體運行狀態良好。按腐蝕級別(1)判斷共有4個點屬中級，占被檢測管線的80.0%；按腐蝕級別(2)判斷所有5個點都屬輕度腐蝕。

(2) 腐蝕等級較高

被檢測的5個管段，依據SY 0087.1-2006標準判定，其腐蝕屬中級有4個點。說明這些管道所輸送的介質腐蝕性較弱，管線可正常使用。

以上數據表明管線整體情況良好，但由于存在垢下腐蝕、Cl-離子引起的局部腐蝕，局部腐蝕是生產中最隱蔽、危害最大的腐蝕形態，為保證安全生產，建議對管線投加緩蝕劑。

3.2 埋地管線腐蝕狀況的檢查

清除破損防腐層后，對管道金屬表面的腐蝕產物、金屬腐蝕狀況進行檢測和記錄。腐蝕產物的現場監定主要采用以下兩種方法進行鑒定：

①目測法鑒定：主要是根據顏色進行初步的判別。

根據腐蝕產物顏色分析，4-3計轉站外輸油管線至4-1計轉站管線開挖處腐蝕產物顏色為黑、紅棕(見圖3、圖4)。主要成分可能為FeO、Fe2O3、Fe3O4、FeS、FeCO3。

表2 塔河四區埋地管線檢測運行參數表(2009.8.10)

圖3 4-3計轉站外輸油管線至4-1計轉站站外閥組管線開挖處腐蝕產物形貌

圖4 腐蝕產物溶解情況(右圖的左半部分為在10%鹽酸溶液中浸泡10min后)

4 塔河四區外輸油管線內腐蝕狀況分析

為了確定管線腐蝕因素，對管線的生產參數進行調查，四區5條檢測管線的生產參數見表2。

根據數據分析表明[2]：

① 塔河四區外輸管線含水較高，綜合含水50%以上，水是腐蝕的載體，存在CO2、H2S酸性介質引起的腐蝕。

②塔河四區產出介質pH值較低，處于5.7~6.2范圍內，按鐵的腐蝕電位與pH關系上分析，當溶液pH值小于9時，從動力學上分析鋼鐵存在自發腐蝕的趨勢。

③塔河四區產出介質高含Ca2+離子，Ca2+離子最小濃度達9000mg/L，溶液中形成CaSO4、CaCO3等垢引起垢下腐蝕，這類腐蝕具有緩蝕劑無法保護，造成管線穿孔。

④塔河四區產出介質高含Cl-離子，Cl-離子最小濃度達11000mg/L，溶液中Cl-離子容易形成局部腐蝕后，特別是結垢后或管線材質加工時形成晶界缺陷時，Cl-離子在垢下或管線缺陷處加速腐蝕，引起管線腐蝕穿孔。

⑤塔河四區產出介質礦化度高，礦化度介于17~22×104mg/L，水中鹽的濃度增大時存在電化學腐蝕，引起管線腐蝕穿孔。

⑥塔河四區管線目前運行量遠遠低于設計量，運行量只有設計量的三分之一到十分之一，在管線低洼處較低的輸送壓力造成管線局部段下部沉積游離水，甚至形成死水區，引起管線的腐蝕。

5 結論與建議

(1) PCM檢測可及時對管線外防腐層、滲漏、穿孔進行檢測，及時修復施工可避免現場事故的發生。

(2) 部分陰極保護設備運行不正常或處于停運狀態，需修復或維護正常運行。

(3) 塔河四區處干旱的鹽堿環境，外腐蝕較弱，腐蝕主要是內腐蝕引起的，要從管線內腐蝕防腐措施做起。

(4) 塔河四區管線設計是碳鋼＋緩蝕劑的內防腐工藝，由于剛投產時管線穿孔較少，運行5~10年后管線開始發生多起腐蝕穿孔，因此，要重視外輸管線的緩蝕劑投加，根據現場篩選堅持投加緩蝕劑，防腐效果的取得是綜合的、長期的。

(5) 對部分長輸管線可采用非金屬管，如4-1計轉站外輸油到聯合站的管線可采用玻璃鋼管線。

[1] 耿鉑, 余越泉, 王健健. 腐蝕與防護[J]. 腐蝕與防護, PCM管道電流檢測系統介紹及應用, 2002, 23(01)21-23.

[2] 葉凡, 楊偉. 塔河油田集輸管道腐蝕與防腐技術[J]. 油氣儲運, 2010, 29(05): 354-358, 362.

港珠澳大橋-江海直達船航道橋

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Corrosion Evaluation of Buried Pipeline in the 4th Area of the Tahe Oilfield

HE Xiao-long1, LIU Sheng-fu2
(1.TaHe Oilfield Oil production Plant First, Northwest Oilfield Company, SINOPEC, XLuntai 841600, China; 2. Puyang KeYang Chemical Development Co., Ltd, Puyang 457001, China)

The buried pipelines in the 4th area of Tahe oilfield were corrupted seriously and accidents happened frequently recently. Pipeline external coating evaluation, PCM detection, cathodic protection system potential detection, pipeline wall thickness detection and corrosion medium analysis were carried to analyse the corrosion reason. The results showed that perforation of pipeline was mainly caused by internal corrosion and the external coating was intact. But cathodic protection system existed excessive or insufficient problems. With the development of the Tahe Oilfield, the moisture content of each well will be gradually increased and the corrosion of pipelines will be more serious. In order to mitigate corrosion of pipelines, some measures such as corrosion inhibitor, internal coating and FRP pipes should be applied.

outer corrosion resistant layer; PCM detection; buried pipeline; soil corrosion; internal corrosion; the 4th area of the Tahe oilfield

TE988

A

何小龍 (1981－) ，男，本科，工程師，從事地面工程技術及管理工作。