輸油管道腐蝕原因分析及修復措施

蔡 亮 陸 瀟 李 濤 史雄威 趙利慶

（1. 中國航油集團津京管道運輸有限責任公司，天津 300300；2. 中國石油長慶油田分公司第十一采油廠，陜西 西安 710016；3. 中國石油華北油田公司第三采油廠留北工區，河北 河間062450；4. 中國石油管道局工程有限公司第四分公司，河北 廊坊 065000；5. 中國石油華北油田公司第一采油廠，河北 任丘 062552）

1 管道概況

該輸油管道于2009年9月投產，全長約361km，其中首、3#、5#站為熱泵站，2#、4#、6#、7#站為熱站。管徑D273×6mm，埋深1.5m；采用50mm厚硬質聚氨酯泡沫保溫，外防護層采用2.5mm厚的高密度聚乙烯黃夾克；配套恒電位儀陰極保護。采用先爐后泵輸送工藝，設計最小輸油量55×104t/a，最大輸量105×104t/a，設計工作壓力6.28MPa。各站高程為962～1136m，平均站間距為50km左右。

2 腐蝕現狀

該輸油管道投產近10年來已累計發生腐蝕穿孔事件五十余起，投產僅兩年多就發生腐蝕穿孔事故，腐蝕現象十分嚴重。2015～2017年安排了管線漏磁檢測工作，共檢測出11614個腐蝕點，腐蝕程度最大為90%，全線都存在不同程度的腐蝕缺陷，其中首站-3#站103.1km管線進水管段多，腐蝕點密集，腐蝕程度20%～40%的腐蝕點占全線總量的86.6%，承受工作壓力高，漏磁檢測結果如圖1、圖2所示。

根據檢測結果及平時維護管理的情況，腐蝕的主要特點如下：

（1）腐蝕發展速度非?？?。以首次腐蝕為例，在距離管道起點19km處，管道底部出現了15～20mm的裂紋缺陷，并且周圍伴隨著大小不一的腐蝕缺陷，并且僅在管線投產運行兩年就出現了。第二次穿孔發生在里程284km處，管線左側穿孔，孔徑約4mm，在附近開挖兩根管段，又發現6處腐蝕坑，通過計算，年平均腐蝕速率為0.68mm/a，腐蝕速率增長較快；

圖2 5#-末站管體腐蝕點分布示意圖

（2）腐蝕類型單一，完全以電化學腐蝕產生腐蝕坑為主，主要原因為防護層破損進水。未出現其它類型的腐蝕，管道外腐蝕為主，內腐蝕很輕微；

（3）腐蝕穿孔現象在各個站均有發生。

3 修復措施

3.1 常規補強技術

通過對管線沿線土壤進行檢測、對管線防腐層狀態進行評估、對管體的腐蝕活性進行檢測等手段[1,2]，發現出現大面積腐蝕泄露的區域一般位于地勢低洼、斜坡或黃黏土段，這種管段容易存大量積水，使管體發生電化學吸氧腐蝕。常規的補強技術是對管線的泄露缺陷處進行打卡子補焊、點焊或進行打套袖處理，隨后在恢復防腐保溫層。

3.2 碳纖維補強技術

至2018年，4#站-末站腐蝕程度40%以下的點仍未進行維修，隨著運行時間的增加，各點的腐蝕程度應有不同程度增加，此部分管段已逐步不能滿足壓力負荷，成為重大安全隱患。根據2017年管線漏磁監測報告，2018年9月2日～10月23日，針對平均腐蝕程度較高的4#站-末站管段2343處腐蝕點采用碳纖維復合材料補強[3]。

碳纖維補強施工程序：

（1）定位缺陷及現場開挖：利用多種內檢測工藝技術，對管道缺陷進行定位，隨后進行開挖驗證和修復處理；

（2）管道防腐層剝離與表面清理：對缺陷管道的防腐保溫層進行清除，對缺陷處進行除銹處理，達到St3級別；

（3）缺陷尺寸測量及照相：修復前對缺陷的長度、寬度和深度進行照相，有條件的對腐蝕產物進行收集，進行電鏡掃描和能譜分析，確定腐蝕產物類型，明確腐蝕機理，為今后處理此次腐蝕保留一手數據；

（4）鋼管表面的缺陷修補

充分考慮到施工場地的溫度、風速和濕度，選擇合適的樹脂材料進行缺陷修復，將樹脂均勻的填在點狀、面積狀、體積狀等腐蝕缺陷處。在焊縫兩邊要平滑蒸汽，避免碳纖維黏貼是造成鼓泡；

（5）碳纖維布粘貼；

（6）補口及補強層防護；

（7）作業區域固化；

（8）回填：當補強層固化后，采用細沙或素土進行分層夯實回填，并對現場進行清理恢復地形原貌，保證管線埋深達到設計要求。

4 結束語

通過漏磁檢測，對輸油管線外腐蝕的情況進行了統計，同時分析了腐蝕原因，主要是電化學腐蝕為主，并且為外腐蝕，針對腐蝕現狀，應用了常規補強和碳纖維補強技術進行管線修復，應用后管道完整性得到了提升，失效率大大降低，其中碳纖維補強具有如下優點：

（1）整體補強層薄，節省了施工費用；

（2）可以軸向、環向以及呈一定傾角進行靈活裁剪，組合鋪設，鋪層之間還可以交錯組合，使補強層形成一個整體。