長輸管道外腐蝕控制技術與方法

(中海福建天然氣有限責任公司，福建 福州 350001)

長輸管道外腐蝕控制技術與方法

都成軍

(中海福建天然氣有限責任公司，福建 福州 350001)

目前除了第三方破壞，管道腐蝕已成為管道安全運行最大的隱患，如何加強管道腐蝕控制，確保管道的安全運行成為當前管道建設、運行管理部門最重要任務之一，本文通過對輸氣管道腐蝕控制基本方法與評價技術的介紹，提出從建設期及運行期各階段腐蝕控制的重點與基本對策，以確保管道的安全、平穩運行。

長輸管道 腐蝕控制 技術與方法

0　前言

1　管道外檢測內容及周期

據中國工程院發表于2003年《中國腐蝕調查報告》指出“按當年不完全統計，我國每年為腐蝕支付的直接費用已達人民幣2000億元以上。如考慮間接損失，腐蝕費用的總和估計可達5000億元，約占國民經濟總值的5%”。顯然，我國的腐蝕損失問題是相當嚴重的。而針對我公司來講，如何有效控制管道的腐蝕行為的發生、降低管道腐蝕率，以確保管道的安全、平穩、經濟運行是擺在我們面前的一重要課題。

同時，管道的腐蝕控制作為管道完整性管理的重要組成部分，腐蝕控制檢測、監測數據和過程數據的可靠性與完整性直接影響管道完整性管理的評價。所以對管道的腐蝕控制應得到更大程度上的重視。

隨著行業科技的高速發展，目前管道的外檢測由原來的單一檢測向基于管道完整性管理的綜合檢測評價方向發展。綜合檢測評價方法一般適用于管道運行期間的全面檢測，而不適用于管道建設期的檢測。所以在不同的時期選擇不同的管道外檢測評價方法，可在最大程度上節約投資成本，更加有利于管道的腐蝕控制。

1.1建設期管道外檢測

建設期管道外檢測的主要工作任務是在管道下溝回填后采用非開挖檢測技術進行管道外防腐層缺陷點與埋深檢測，以確保管道外防腐施工質量與管道敷設深度達到設計或規范規定的要求，所以在建設期的管道外檢測工作應該納入線路工程項目管理的范疇，這樣一方面便于線路施工質量的控制、協調，另一方面可節約投資成本。

因此，在建設期管道外檢測的工作范圍確定為管道埋深檢測與管道外防腐層缺陷檢測兩項比較合理。并對檢測出的缺陷點和埋深不達標的地段，如圖1所示，應該組織相關單位及時整改，以確保從源頭消除管道安全運行隱患，如此才能體現出管道外檢測的重要意義。

圖1　建設期管道損傷檢測典型圖

1.2運行期管道外檢測

運行期作為管道腐蝕控制的主要階段，因此應該合理規劃，根據管道沿線實際情況從檢測手段、檢測周期等諸多方面科學的進行，從而達到管道安全運行的目的。

在運行期檢測內容應該符合專業檢測或全面檢測的要求，主要進行以下幾個方面的檢測工作，以有效控制管道的腐蝕。

1.2.1管道陰極保護系統檢測

管道陰極保護系統的測試是評價管道陰極保護系統是否達到設計或規范要求的前提，管道是否處于被保護狀態，主要根據所測試參數來確定的。陰極保護系統的測試，包含管地自然電位、管道保護電位、犧牲陽極相關參數、管道電絕緣性能測試等。

1.2.2管道沿線雜散電流測試

當管道沿線存在雜散電流時，可能產生一種由于雜散電流排放而引起的雜散電流腐蝕危害，在雜散電流的作用區下，不僅由于產生雜散電流腐蝕而導致管道腐蝕速度的加快，管線的陰極保護系統同樣會受到嚴重的干擾，使陰極保護系統無法正常運行。

考慮一期管道沿線電氣化鐵路即將投產，應該將雜散電流測試作為一項重點工作，在鐵路投產之后應及時進行相關的測試工作，以消除對輸氣干線的影響。

1.2.3管道外防腐層絕緣電阻檢測與缺陷點檢測

管道外防腐層質量的好壞，直接影響管道陰極保護系統的有效利用率，根據以往經驗，管道失效的地方通常就在管道外防腐層缺陷點處，由于缺陷點處容易發生局部腐蝕，而局部腐蝕的特點是腐蝕速度快，容易穿孔，所以在各檢測項目中作為重點。

1.2.4管道埋深檢測

由于沿海臺風及第三方建設活動比較頻繁，往往容易造成管頂覆土達不到安全要求的厚度，通過管道埋深檢測可消除由于管道覆土不達標因素造成對管道的破壞。

1.2.5管道內腐蝕的外檢測方法

通過外壁對管道壁厚進行測量來判定管道內壁腐蝕狀況的方法，該方法一般應用于場站管道的監測與站外管道本體的檢測。

1.2.6運行期管道外檢測周期的確定

管道外檢測工作分一般性檢測與專業性檢測兩個方面，一般性檢查，是指為了確保長輸管道在檢驗周期內的安全運行而實施的在運行過程中的在線檢查，一般性檢查次數每年不得少于1次，可由公司經過考核合格的管理人員完成。專業性檢測是指按一定的檢驗周期對在用長輸管道進行的基于風險的全面檢驗。首次專業性檢測應該在投產后3年內完成，新建管道必須在一年內進行檢測，以后視管道安全狀況每一年至三年檢測一次，但在下列情況下，應當縮短檢測周期：

a）位于后果嚴重區內的管道；

b) 多次發生泄漏、爆管等事故的管道以及受自然災害、第三方破壞嚴重的地段；

c) 發現應力腐蝕、嚴重局部腐蝕或全面腐蝕的地段；

d) 承受交變載荷，可能導致疲勞失效的地段；

e) 防腐保溫層損壞嚴重或無有效陰保的地段；

f) 風險評估發現風險值較高的地段；

g) 一般性檢查中發現嚴重問題的地段。

2　基于完整性管理的管道外檢測技術。

2.1密間隔電位測量法

密間隔電位測量法是最近幾年發展起來的管道缺陷點定位技術，它是通過以密間隔（1-3米的間距）測量管道正上方處管地電位（ON電位、OFF電位）數據，能夠檢測出管道不含IR降的真實電位，見圖2。其先進性主要體現在一次檢測同時獲得幾項管道外腐蝕評價指標，即管地通電電位、管地斷點電位、管道外防腐層缺陷點、雜散電流干擾確定等。

圖2　密間隔電位測量原理圖

2.2直流電位梯度測量法

直流電位梯度法與交流電位梯度（PCM）檢測原理基本類似，當管道外防腐層有缺陷點時，該處電流密度會增大，電壓梯度也將增大，通過電壓梯度能夠定量判斷處缺陷點的面積，如圖3。

該方法可以通過腐蝕電流的流向判斷缺陷點的腐蝕狀態，如腐蝕電流是從管道流向土壤，說明該缺陷點處管體正在發生腐蝕；如是由土壤流入管體，該缺陷點處管體是不會發生腐蝕。所以該方法對管道外防腐層維修提供準確、可靠的科學依據。

圖3　直流電位測量法檢測原理圖

2.3密間隔電位測量法與直流電位梯度法相結合的檢測方法

以上兩種方法的結合檢測在技術上是互補的，能夠詳細的評價管道外防腐層質量和管道陰極保護之間相互關系的最主要方法，可對管道外防腐層缺陷點進行精確定位，并定量評估，這是以往檢測技術無法實現的。

當進行密間隔電位測量法與直流電位梯度法相結合的檢測方法時，在每個外野采集點，記錄恒電位儀開和關時的電位，以及電位梯度開和關時的值，每一個讀數都有里程、大地坐標、UTC時間等，這對于管道的詳細評價是極其有利的，所以是運行期進行外檢測的主要推薦方法。

2.4防腐層的PCM檢測

該方法在前幾年的管道防腐層檢測方面發揮了極其重要的作用，它是通過給管道施加一個交變電流信號，由于管道與地面之間存在防腐層電阻與分布電容，所施加的電流信號強度沿管道隨距離的增長呈緩慢的指數衰減趨勢，當防腐層存在缺陷點時，電流通過缺陷點流入土壤，缺陷點處管道上的電流強度突然降低，從而由初始電流、距離、電流強度降低量來評價管道外防腐綜合質量的一種方法，同時通過交流電位梯度的方法進行缺陷點定位。

在此，需要注意的是，通過筆者對多年的檢測數據分析，通過電流的流失量來判斷是否存在缺陷點的理論與實踐存在一定的差距，因此，在檢測時不推薦采用電流衰減法來確定管道外防腐層缺陷點，但結合A型架，通過交流電位梯度法確定管道外防腐層缺陷點是可行的。該檢測方法的優點在于可評價大型定向鉆等穿越工程管道外防腐層質量狀況，其他檢測方法是無法達到這個要求的。該方法是建設期進行管道外防腐層質量評估最常用的方法。

2.5人體電容檢測法

這種方法是由John Pearson 博士發明的，也叫Pearson檢漏法，在國內起源最早的檢測方法，通常稱人體電容法或音頻檢漏法。

人體電容法也是基于電位梯度法為原理的檢測方法，當一個交流信號施加在管道上時，在防腐層缺陷點處便會有電流流入土壤中，如此，在管道缺陷點處與土壤之間形成電位差，且在距離缺陷點越近電位差就越大，檢測儀器通過獲取該電位差并轉換為放大的音頻信號，從而確定管道外防腐層缺陷點位置的方法。該方法檢測內容單一，在建設期進行管道外防腐層缺陷點檢測最常用的方法。

2.6常用外檢測方法對比

根據表1檢測方法的優缺點分析，在進行外檢測時，應根據檢測時期及檢測目的不同，應選用適當的檢測方法，以獲得腐蝕控制相應的數據與提出合理的整改方案。

3　基于完整性管理的外腐蝕直接評價技術

管道外腐蝕評價（ECAD）是對管道進行預評價、間接評價、直接評價、后評價的一個連續、不斷修正趨準的過程，是通過識別即將或正在發生的的腐蝕部位并提出維護措施，從而對由于管道外腐蝕造成的管道安全狀況作出整體評價與改進。該方法目前也是管道運行期進行管道腐蝕控制的主要方法，以下做簡單的介紹。

3.1預評價

預評價是在進行間接評價前，通過對日常維護記錄、以往管道外腐蝕檢測數據庫、環境分析等數據確定ECAD段的劃分、編制評價技術方案、選用檢測設備的過程，是進行下一步評價的前提。

3.2間接評價

間接評價是根據預評價方案進行現場測試，從而確定管道外防腐層缺陷點和腐蝕活性點的分級與評價。確定優先開挖修補與整改的管道外腐蝕缺陷，為下一步評價提供基礎數據。

該階段是管道腐蝕調查的核心，數據的完整性與正確性直接影響其后直接檢測與評價效果，所以是外檢測質量控制的重點。

3.3直接評價

依據間接評價確定優先開挖順序及開挖數量，進行管體腐蝕評價與安全評價，分析腐蝕原因、提出維護措施，并對間接評價分級準則和開挖順序進行修正。

該階段是管道腐蝕調查中對管體腐蝕與腐蝕原因調查的關鍵階段，同時也是對管道間距評價過程有效性與正確性的一種檢驗。

3.4后評價

后評價的內容為確定再次評價的時間間隔，并對管道外腐蝕直接評價過程的有效性進行綜合評價。

3.5管道外腐蝕直接評價應提交記錄和報告

由于評價對管道管理是一個連續不斷的過程，評價記錄與報告是再次進行評價的技術依據，因此建立詳實、規范、完整的記錄和報告是非常重要的。一般包括以下內容：

(1) ECAD劃分分析與位置報告

(2) ECAD檢測方法和檢測設備選用報告(3) 管道外防腐層缺陷點檢測報告

(4) 管道外防腐層缺陷點腐蝕活性評定報告

(5) 管道外防腐層缺陷點修復、監控報告

(6) 陰極保護系統運行情況報告（陰極保護站、保護電位、犧牲陽極測試、雜散電流測試）

(7) 管體腐蝕檢測報告

(8) 環境腐蝕性測試報告

(9) 管道腐蝕情況檢測報告

(10) 管道剩余強度評定報告

(11) 管道埋深及危險點報告

(12) 管道外腐蝕直接評價綜合報告

表1　常用外檢測方法對比

4　總結

管道外腐蝕控制是管道完整性管理技術體系的重要組成部分，也是確保管道安全運行的重要保障手段，管道外腐蝕控制方法的科學與否直接決定著完整性評價的準確度，因此根據不同時期與管道所處腐蝕環境不同，應選用科學與適用的腐蝕控制方法與手段，開展完整性評價，實現風險預控，使輸氣管道始終處于安全運行的狀態。

Long-distance Pipeline Surface Corrosion Control Technology and Method

DU Cheng-jun
(CNOOC Fujian LNG Co., Ltd, Fuzhou 350001, China)

Pipeline corrosion becomes the biggest danger of the running pipeline, besides the thirdparty damage. It's one of the most important task to ensure the safety operation of the pipeline by strengthening the corrosion control. This article introduces the basic method and evaluation technology of the pipeline corrosion, proposes the key points and basic countermeasures concerning the corrosion control from the various stages of construction and operation to ensure the safety and steady processing of pipeline.

long-distance pipeline; corrosion control; techniques and methods

TE98

A< class="emphasis_bold">文章編號：1008-7818(2014)03-0043-04

1008-7818(2014)03-0043-04

都成軍 (1981－) , 男，青海西寧人，工程師，主要從事油氣管道完整性管理技術研究。