管道內腐蝕直接評價及修復技術研究

歐陽海濤，郭立雄，溫俊陽，李彬，王宏武

(1. 中海油石化工程有限公司，山東 青島 266101；2. 廊坊中油朗威工程項目管理有限公司，河北 廊坊 065000；3. 中國石油西南管道天水輸油氣分公司，甘肅 天水 741002；4. 中國石油天然氣股份有限公司 管道濟南輸油氣分公司，山東 濟南 250000；5. 中國石油青海油田分公司 管道輸油處，青海 格爾木 816000)

內腐蝕直接評價(ICDA)是評價埋地管道內腐蝕對管道完整性影響的方法，其原理是對管道沿線上可能出現水或者固體物質長期累積的位置進行識別和詳細檢查，如果最可能發生長期內腐蝕的各個位置經檢查無明顯腐蝕跡象，則認為其他不易受到腐蝕的位置不太可能發生腐蝕。該方法不適用于在不可預測的位置已經發生腐蝕或者泄漏的管道。對于中等或較高內腐蝕率的管道，該評價方法不是取代內檢測的一種經濟評價方法。

ICDA是一個連續、循環、不斷修正趨準的過程，通過識別、評價已經發生的腐蝕部位和趨勢，以便提出維護建議，達到不斷改進的目的。ICDA包括四個步驟： 預評價、間接檢測與評價、直接檢測與評價、后評價。

1 內腐蝕直接評價

1.1 預評價

預評價是間接檢測與評價和直接檢測與評價前的準備工作。包括： 資料及數據收集；檢測方法及儀器要求；ICDA可行性評價；ICDA管段劃分。

ICDA管段劃分： 按管輸介質品種、介質腐蝕性、流動方式、運行條件、管道內防護方式、管道規格及材質、施工因素、維護更換年限及相關信息、管道腐蝕泄漏事故發生頻率等影響腐蝕發生位置、腐蝕機理或腐蝕速率等進行劃分。ICDA管段可以是連續的，也可是不連續的。

1.2 間接檢測與評價

1)依據SY/T 0087.2—2012《鋼質管道及儲罐腐蝕評價標準 埋地鋼質管道內腐蝕直接評價》的方法，結合設計、施工、投產、試運行等歷史資料記錄，確定內腐蝕的程度和分布情況。

間接檢測一般采用瞬變電磁檢測(TEM)方法檢測平均管壁減薄率，腐蝕較嚴重的管段或檢測數據異常處進行加密檢測；對存在強電磁干擾、同溝敷設、套管及彎頭等特殊部位可使用超聲導波檢測方法檢測管壁橫截面積損失率。也可使用其他間接檢測方法，如金屬磁記憶法(MTM)，判斷管道腐蝕較嚴重的位置，但應確保檢測的可靠性及可行性。

2)依據NACE SP 0208—2008 《液體石油管道內腐蝕直接評價方法》的方法，利用軟件模擬分析影響管道內腐蝕的各項因素的敏感性。

內腐蝕敏感性預測步驟包括： 采用載波相位差分技術(RTK)精確測量管道中心線的高程變化，通過多相流建模定義隨流態而變的管線內腐蝕直接評價亞區域；通過腐蝕速率模型預測一個管線段在不同位置的腐蝕程度；通過臨界積液分析確定管線中易積液的管段；根據管道實際情況可通過積水概率分析、腐蝕概率分析等確定管線各段的腐蝕總概率；綜合多相流模型和內腐蝕預測模型結果后進行分析，并用來選擇一個管線內腐蝕直接評價區域里最可能出現腐蝕的地方，然后確定其為評價點。

1.3 直接檢測與評價

根據間接檢測的腐蝕嚴重程度確定開挖檢測點數量及順序進行直接開挖檢測。檢測確定開挖坑內管段腐蝕嚴重部位，對開挖處的腐蝕嚴重部位檢測管道內壁腐蝕尺寸，并確定最大腐蝕深度、最大軸向長度和最大環向長度，分級評價每個ICDA管段的開挖點腐蝕深度，對管道內壁減薄嚴重部位進行管道剩余強度評價，分析腐蝕原因，并修正直接檢測分級準則，為管道運行和維護提供決策依據。

直接檢測的具體操作步驟：

1)根據測繪放樣現場定位直接檢測點，并標識位置。

2)按要求開挖檢測坑，并采用多種無損檢測手段，例如X射線檢測、超聲波C掃描、超聲波A掃描和超聲波測厚等，視現場具體情況和儀器的操作條件決定使用哪幾種檢測手段進行檢測，檢測完成后恢復防腐層并回填探坑。

3)對檢測結果系統分析，若分析發現有新的內腐蝕敏感區，應增加直接檢測點，直到所有內腐蝕敏感區都覆蓋到為止，最終得出管線各段的內腐蝕程度和內腐蝕速率。

1.4 后評價

分析前面3個步驟所收集的數據，以評價管線內腐蝕直接評價有效性；結合管線地區類別，評估缺陷剩余強度；確定再評價的間隔時間。

2 修復策略

為了保證管道的完整性，根據完整性檢測評價結果，按照“輕、重、緩、急”對檢測出的管道防腐層破損點、段及防腐層老化管段、管體腐蝕等實施維修維護。維修維護工作將嚴格按照油氣管道相關修復標準的要求進行，主要措施有實施防腐層修復，管體腐蝕點、段補強修復，打補丁、包覆，局部更換等。修復后的管道實施全程復檢，查找因大的破損點干擾而漏檢的部分小的破損點，對漏檢破損點再次實施修復，修復前要分析維修重點并制訂詳細的維修計劃。

2.1 分析維修重點

某管道主要風險因素是管道腐蝕、材料缺陷、設計和施工質量，其次為環境條件和第三方破壞。具體方法如下：

1)對失效數據進行統計分析。基于失效數據分析具體管道的失效原因，如果該管道無失效歷史，可參考相似管道數據。

2)結合風險評價成果綜合分析。定期實施的在役管道風險評價，綜合管道內外腐蝕、應力腐蝕、制造和施工缺陷、機械損傷、地質災害、地震危害、人身安全、環境影響、經濟損失等眾多指標，科學地確定風險管段及其主要威脅因素，風險按評價等級統一排序進行治理。對高風險管段的威脅因素，結合該管道的失效原因，對失效原因與威脅因素重疊的管段，應列為治理重點區域，重疊的威脅因素為重點治理風險類型。

2.2 制訂維修計劃

缺陷維修方案確定之后，還要確定防止管道以后失效的預防方法，如增加陰極保護、注入緩蝕劑、改變管道的運行條件等。對于減少或消除因第三方損壞、外腐蝕、內腐蝕、應力腐蝕開裂以及誤操作等造成的管道事故，預防措施起著主要作用。

1)第三方破壞的預防措施。包括： 增加完善管道標志或安全警告裝置；增加公眾宣傳教育；提高巡檢頻率；管道用地維護；管道物理保護；增加埋設深度；增加管道壁厚。

2)腐蝕控制。包括： 管道涂層修復；管道清管；加注緩蝕劑；增加陰極保護裝置。

3)泄漏監測，減小因泄漏造成的經濟損失。包括： 縮短發現泄漏的時間；縮短找出泄漏點的時間；減少泄漏量；縮短應急反應時間；提高應急反應能力；對泄漏源進行隔離和控制。

4)降壓運行。在對缺陷進行開挖、修復前，降低運行壓力是暫時的、有效的降低風險措施。降低運行壓力能降低風險，能獲得較大的安全系數。

2.3 實施維修維護

按照相應的管道維護維修方案，分別維護維修外防腐層、管體和部分腐蝕嚴重的區域，將事后修復變為事前修復。

1)外防腐層修復。包括： 石油瀝青防腐管，采用膠帶防腐修復；黃夾克聚胺脂保溫管，采用防腐漆加膠帶修復。

2)管體修復。包括： 動火修復、套筒修復(帶壓堵漏)、管道局部更換。

a)動火修復。蝕坑深度小于1.0 mm，腐蝕面積大于1 cm2時建議動火補焊修復。

b)套筒修復(帶壓堵漏)。蝕坑深度大于1.0 mm，分布面積較大的建議套筒修復。

c)管道局部更換。蝕坑深度大于1.0 mm，大面積腐蝕且分布面廣，可綜合管道的使用年限考慮進行計劃更換。

3)對部分腐蝕嚴重、電力線纜密集區管段加裝陰極保護裝置。

3 結束語

針對無法實施管道內檢測的管段運用ICDA內腐蝕直接評價技術，通過預評價、間接檢測與評價、直接檢測與評價和后評價4個步驟預測內腐蝕嚴重的管道，根據預測和無損檢測的結果，對不同腐蝕程度的管道實行分級分類處理，形成一整套管道內腐蝕直接評價及修復技術流程，為管道完整性的管理提供了操作依據。