大慶油田土壤腐蝕性研究

大慶油田工程有限公司

大慶油田土壤腐蝕性研究

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通過在大慶油田已開發(fā)區(qū)塊開展碳鋼自然埋藏試驗和普查點的土壤電阻率測試，取得了覆蓋全油田已開發(fā)區(qū)塊的土壤腐蝕數(shù)據(jù)，依據(jù)相關標準，對油田各區(qū)塊的土壤腐蝕性進行了分級評價。參照土壤腐蝕性分級結果，建議在土壤腐蝕較高（分級結果為“Ⅳ”或“Ⅴ”級）的黏土中，分別采用“加強級”或“特加強級”防腐；而在土壤腐蝕相對較弱的壤土或砂土中，分級結果為“Ⅱ”級的采用“普通級”防腐，分級結果為“Ⅲ”或“Ⅳ”級的采用“加強級”防腐。

土壤腐蝕性測試；腐蝕評價；土壤腐蝕性分級；土壤電阻率

1994—1996年，大慶油田開展了一次大規(guī)模的土壤腐蝕普查，在典型試驗區(qū)域的基礎上，建立了大慶油田土壤腐蝕性研究的測試標準和方法，完成了油田主要區(qū)塊的土壤腐蝕性調查和測試，取得了油田土壤腐蝕性分級圖。從1996年土壤腐蝕性調查至今已超過10年，由于油田開發(fā)面積的擴大及土壤腐蝕環(huán)境的變化，有必要在全油田范圍內開展更詳細的土壤腐蝕性調查研究工作。

1腐蝕調查與試驗

調查和測試范圍包括喇薩杏油田、太北油田、高臺子油田、葡萄花油田、宋芳屯油田、敖南油田、阿拉新氣田、朝陽溝油田等26個油田區(qū)塊。

測試內容如下：

（1）土壤腐蝕性普查。在26個油田區(qū)塊，按1/km2的密度布置加密測試點，測試土壤電阻率、土壤類型、地表植被、坐標、高程等。

（2）碳鋼自然埋藏試驗。在26個油田區(qū)塊，布置229個碳鋼自然埋藏試驗點，測試碳鋼腐蝕速率及孔蝕速度，共計投放Q235試件1 832件，試驗周期為0.5年和1年。

（3）土壤類型調查。結合大慶地區(qū)土壤實際情況，參考土壤質地、地表植被及地勢條件等因素，對大慶油田地區(qū)土壤類型進行了實地考察。

2調查及測試結果

大慶油田地區(qū)土壤類型主要有3種：壤土、黏土、砂土。

普查點電阻率測試統(tǒng)計結果表明，壤土土壤電阻率值有68.1%在20～50 Ω·m之間，22.2%的電阻率值在10～20 Ω·m之間；黏土土壤電阻率值在小于10 Ω·m、10～20 Ω·m范圍內占88.2%；而砂土土壤電阻率值有81.5%在20～50 Ω·m、50～100 Ω·m之間。

229個碳鋼自然埋藏試驗點的碳鋼腐蝕速率及孔蝕速度統(tǒng)計結果表明，腐蝕速率＞7.0 g/（dm2·a）的點有13個，多集中在二廠、四廠、五廠、八廠及肇源的黏土中，其中位于五廠太北及杏樹崗有5個試驗點，有4個試驗點腐蝕速率＞8.0g/（dm2·a），最大達到了9.65 g/（dm2·a），且其對應的孔蝕速度也較大，均在0.60mm/a以上，最大達到了0.91mm/a；腐蝕速率在5.0～7.0 g/（dm2·a）有47個試驗點，多集中在各廠的黏土中，其對應的孔蝕速度也較大，多數(shù)分布在0.60～0.90 mm/a之間；腐蝕速率在1.0～3.0 g/（dm2·a）、3.0～5.0 g/（dm2·a）之間的點多分布在各廠的砂土及壤土中，其對應的孔蝕速度多在0.10～0.30 mm/a、0.30～0.60 mm/a之間，其中腐蝕速率＜2.0 g/（dm2·a）的點多集中在各廠含水率較低的砂土中，其最小值為1.03g/（dm2·a），對應的孔蝕速度為0.05 mm/a（最小值）。

3土壤腐蝕性評價和分級

利用普查點調查測試取得的土壤電阻率及碳鋼自然埋藏試驗取得的碳鋼腐蝕數(shù)據(jù)，按照表1、表2中的評價方法，分別按土壤電阻率、碳鋼平均腐蝕率及孔蝕速度，對土壤腐蝕性進行了單項評價。

表1 按土壤電阻率評價土壤腐蝕性

（1）根據(jù)土壤電阻率測試結果評價土壤腐蝕性。依據(jù)普查點土壤電阻率評價土壤腐蝕性結果表明，大慶油田有46%的土壤腐蝕性等級屬于“Ⅳ”或“Ⅴ”級，土壤腐蝕性強弱與土壤類型關系較大：黏土以“Ⅳ”和“Ⅴ”級腐蝕為主，部分為“Ⅱ”或“Ⅲ”級；壤土以“Ⅲ”和“Ⅳ”級腐蝕為主，部分為“Ⅱ”或“Ⅴ”級；砂土以“Ⅱ”和“Ⅲ”級腐蝕為主，部分為“Ⅰ”或“Ⅳ”級。

表2 按碳鋼平均腐蝕率及孔蝕速度評價土壤腐蝕性

（2）根據(jù)碳鋼自然埋藏試驗數(shù)據(jù)評價土壤腐蝕性。碳鋼自然埋藏試驗數(shù)據(jù)評價結果與土壤電阻率評價結果基本一致，土壤腐蝕性強弱與土壤類型關系較大：黏土以“Ⅳ”級腐蝕為主，部分為“Ⅱ”、“Ⅲ”或“Ⅴ”級；壤土以“Ⅲ”級腐蝕為主，部分為“Ⅱ”或“Ⅳ”級；砂土的腐蝕性以“Ⅱ”或“Ⅲ”級為主，少部分為“Ⅰ”或“Ⅳ”級。

4防腐設計方案優(yōu)化建議

土壤腐蝕性的強弱指標是防腐設計選材的參考依據(jù)之一，對于腐蝕性嚴重的地區(qū)，埋地管道等地下設施的防腐等級要相應提高。參照土壤腐蝕性分級結果，建議在土壤腐蝕較高（分級結果為“Ⅳ”或“Ⅴ”級）的黏土中，分別采用“加強級”或“特加強級”防腐；而在土壤腐蝕相對較弱的壤土或砂土中，分級結果為“Ⅱ”級的采用“普通級”防腐，分級結果在“Ⅲ”或“Ⅳ”級的采用“加強級”防腐。

5結語

（1）大慶油田有46%的土壤腐蝕性等級屬于“Ⅳ”或“Ⅴ”級，土壤腐蝕性強弱與土壤類型關系較大。

（2）依據(jù)土壤腐蝕性分級結果初步給出了不同類型、不同腐蝕等級土壤中管道外防腐層設計等級建議。

（3）針對油田埋地管道土壤腐蝕控制問題，應利用土壤腐蝕性調查和評價結果，研究并制定適合不同區(qū)塊和土壤環(huán)境的外防腐蝕控制方案，為油田地面工藝簡化、管道防腐大修、老區(qū)改造、規(guī)劃投資控制等提供技術支持。

（欄目主持 楊軍）

圖5 10年后管道失效概率

4結論

選擇輸油管道局部高風險管段進行漏磁檢測作業(yè)，統(tǒng)計管線腐蝕缺陷周向位置分布，結合腐蝕檢測數(shù)據(jù)，建立了ASME-B31G腐蝕缺陷容限尺寸模型，采用擬合的方法得到徑向腐蝕速率計算公式。結合容限尺寸模型對腐蝕缺陷部位的剩余強度進行了評價，采用概率的方法對局部管道進行了失效概率的預測計算[5]。

（1）從腐蝕檢測的結果來看，該輸油管道的腐蝕情況是較為嚴重的。

（2）在目前的工作壓力，管段上的中度缺陷是有一定的安全余量，對管道的安全操作不構成威脅；但在設計壓力下，一些中度缺陷的剩余強度不能滿足要求，需進一步準確地評估。

（3）管道的腐蝕檢測是安全評定的重要基礎，檢測的精度直接影響到安全評定的準確性，建議根據(jù)缺陷的危害程度制訂檢測精度。

[1]李愛國，鄭愛靜．管道檢測裝置[J]．國外油氣儲運，1995，13 (6)：23-28．

[2]Al Crouch，Richard Anglisano，Mohammed Jaarah．Quantitative field evaluation of magneticflux-leakage and ultrasonic in-line inspection[J]．Pipe&Pipelines International，1996，41（4）：23-31.

[3]馮洪臣，李丙文．檢測埋地管道腐蝕的新方法[J]．國外油氣儲運，1995，13（1）：31-34．

[4]龍偉，周明，黃杰．在役管道超聲檢測系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]．中國機械工程，1996，7（2）：52-54．

[5]王玉忠，陳建蘭．漏磁檢測技術在我國管道中的應用[J]．化學清洗，1998，14（5）：24-27．

收稿日期2015-05-18

（欄目主持 楊軍）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.8.009

2015-01-13