天然氣長輸管道防腐檢測及安全防護

陳一郎（福建省雄偉安全技術咨詢有限責任公司，福建 泉州362012）

根據(jù)相關統(tǒng)計，我國由于腐蝕原因造成管道失效問題在總是效率中的比重為60%，因此，需要做好防腐檢測以及防護等工作。影響管道腐蝕的因素較多，比如跨越溫度帶、產(chǎn)生電化學電池、土壤微生物以及雜散電流等均會腐蝕管道，相關人員需要多加注意。

1 管道腐蝕機理

1.1 雜質氣體

天然氣管道中存在水蒸氣、二氧化硫以及二氧化碳等氣體，基于壓力和溫度影響，水蒸氣基于冷凝作用會在流管中形成液態(tài)水，之后與二氧化硫和二氧化碳反應形成亞硫酸與碳酸以及其他酸性液體，對管道造成腐蝕[1]。

1.2 土壤含氧量

土壤和空氣中氧氣是通暢環(huán)境，促使土壤中氧與外壁產(chǎn)生反應，同時與防腐層電解質溶液放映，使得管壁腐蝕問題加劇。在溶解氧含量逐漸增多過程中，使得電化學反應速率增加，進而增加腐蝕程度。同時土壤孔隙會影響溶解氧含量。通常管道埋設回填土壤壓實效果較差，孔隙度比較大，使得氧氣溶解能力增加。相關調(diào)查結果表明，以現(xiàn)場腐蝕物形貌角度分析，其主要成分為鐵氧化物，因此，氧腐蝕是管道外腐蝕主要影響因素。在管道與水膜或是含水突然接觸時，溶解氧會形成去極化反應，形成微小腐蝕坑。見下圖。

圖1 外防腐層腐蝕機理

1.3 土壤硫化物

管道氫膜和土壤硫化物產(chǎn)生反應，造成氫膜損耗，使得管道出現(xiàn)腐蝕問題。同時，土壤溫度與酸堿度會對腐速率造成直接影響，若是土壤PH值在7左右，溫度在27℃情況下，腐蝕程度達到最大狀態(tài)。

2 管道腐蝕檢測技術

2.1 埋地管道外檢測技術

（1）PCM 技術，主要對管道電流衰減梯度進行檢測。外防腐層情況通常借助其破損點分布、電阻率以及電流衰減率等情況展開評估。該方法工作原理如下：設置測試樁，并通入電流信號，在測試樁周圍會形成電磁場，按照載流導線磁場原理進行等效電流換算。管道電流值和等效電流之間為正比關系，可以通過接收端磁場分量對信號電流值進行測定，若是防腐層沒有損壞，則管道周邊磁場較為穩(wěn)定，在損壞點施加距離增大過程中，等效電流的信號會隨之降低，根據(jù)指數(shù)規(guī)律衰減呈現(xiàn)平穩(wěn)變化，就是I=IOe-ax，其中a代表衰減系數(shù)。若是防腐層出現(xiàn)損壞現(xiàn)象，其破損點電流會向土壤中傳輸，導致管道電流出現(xiàn)異常情況，衰減現(xiàn)象明顯。若是想要評估防腐層情況，可以對電流衰減規(guī)律進行連續(xù)測量和分析，同時根據(jù)A 字架，定位破損點，見圖2。

圖2 PCM法原理

該方法不需要將管道挖開，具有可靠性突出、準確性突出、操作簡單以及檢測快速等特點，與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)結合能夠獲得直觀檢測結果。然而該方法在凍土季節(jié)效果并不理想，同時測試距離有限，在三通與彎頭等特殊部門并適用，同時無法對防腐層剝離情況進行檢測[2]。

（2）GIPS 檢測技術，該方法能夠對陰極保護體系應用效果進行有效評價。檢測原理為，應用電纜連接采集器與測試樁，采集器另一端與參比電極連接，管道電位測量、采集間距為2m左右。測量過程中獲得兩種電位，①Von，該電位是陰極保護開啟時產(chǎn)生的電位；②Voff，該電位是關閉陰極保護時產(chǎn)生的電位，其中，Voff為將土壤IR消除后產(chǎn)生的。

該方法主要有點在于可以對管道陰極的保護電位進行有效檢測，進而對陰極保護效果進行準確評價。該方法還可以對腐蝕隱患部位進行精準定位，同時能夠確定破損點是否需要進行修補。缺點就是在城市建設與地磁場不斷運動過程中，會產(chǎn)生一些雜散電流，對檢測精準性產(chǎn)生一定影響，若是無條件斷開陰極保護，則無法測試斷電電位。

2.2管q道內(nèi)檢測技術

（1）超聲波檢測。該方法借助脈沖發(fā)射的時間間隔對管壁厚度進行測量。開展測量作業(yè)時，探頭應該依次接收管內(nèi)外壁相關反射波，并通過計算獲得管壁實際厚度。超聲波檢測較為便捷，管道壁厚以及材料等不會影響檢測結果，同時能夠對管道內(nèi)外壁腐蝕以及變形情況進行檢測，屬于一種直接檢測管道腐蝕程度與腐蝕位置等手段。基于該方法檢測數(shù)據(jù)非常簡單，同時不需要進行教研，因此可用于管道輸送壓力最大允許值計算中，能夠為管道使用壽命以及維護方案確定與制定等提供保障。同時，超聲波法在管道內(nèi)缺陷檢測以及應力腐蝕檢測等方面有著良好適應性。其缺點就是衰減速度快，開展檢測作業(yè)時，需要水、油等作為聲波傳播媒介。

（2）漏磁通檢測技術。該方法原理就是借助鐵磁材料的高導磁率，基于磁場作用，管道會出現(xiàn)磁化反應，與管道腐蝕缺陷位置導磁率相比，鋼管導磁率更加突出。若是管道沒有發(fā)生腐蝕缺陷，則通過管道的磁力線分步較為均勻；若是管道存在腐蝕缺陷，則磁力線會泄露一部分，出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象。漏磁通技術能夠中中小型管壁缺陷進行有效檢測，其優(yōu)點是能夠有效避免漏檢問題，并且沒有耦合劑也可以開展檢測活動。缺點在于檢測范圍僅限于近表面區(qū)域以及材料表面，同時管壁厚度需要在12mm以內(nèi)，外界因素極易對其產(chǎn)生干擾，空間分辨率較差。同時，基于壁厚與檢測準確度屬于反比關系，就是在深而小的缺陷位置中磁漏信號較大，需要對檢測數(shù)據(jù)進行校驗。開展檢測工作時，若是相關材料有雜質混入時，會影響數(shù)據(jù)真實性，可以對檢測速度加以控制，則可以提高檢測準確性。

3 管道防護策略

3.1 涂層防護

當前，涂層防護手段屬于一種經(jīng)濟、廣泛的防護手段，可以有效提高管道耐腐蝕性能。采用該方法時，應該根據(jù)管道所處環(huán)境與內(nèi)外壁情況等合理選擇調(diào)料。對于埋地管道的外壁，主要是防范土壤微生物以及水等腐蝕影響因素，需要保證涂料具有良好的耐水性能以及耐酸堿性能等，另外，可以進行長時間保護，可以選擇擠壓聚烯烴/多層環(huán)氧涂層[3]。同時，地上管道在長期陽光照射過程中會產(chǎn)生溫度差異，沿海部分會受到鹽霧以及雨水等影響，需要防護涂料具有良好的耐鹽霧性能與耐候性能等，可以選擇G3環(huán)氧煤瀝青涂料。需要注意，天然氣與管道內(nèi)壁直接接觸，在天然氣輸送中會有溶解氧、二氧化碳等腐蝕性物質，并基于流速以及溫度等影響產(chǎn)生腐蝕問題，需要采取天然氣流體與內(nèi)部隔離措施，以控制其對管道內(nèi)壁的影響。

3.2 陰極保護

對于管道防護手段，陰極防護具有顯著成效。該方法涵蓋強制電流與犧牲陽極兩種形式。對犧牲陽極法，其優(yōu)勢就是電流利用率突出、維護成本低、外界干擾小以及施工便捷等；缺點在于活躍金屬反應產(chǎn)物會污染周圍環(huán)境、材料成本高以及使用期限固定等，主要用于小范圍滿地管道中。對于強制電流，優(yōu)點在于可以調(diào)解輸出電流、使用周期長、成本低、適用范圍廣等；缺點在于危險性較高、需要嚴格控制輸出電流以及需要定期開展維護工作，在長輸管線防護中較為常用。實際應用中可以選擇強制電流形式，其經(jīng)濟性能突出，對環(huán)境影響較小。

3.3 強化管道技術監(jiān)管

對于埋地管道會存在一些隱蔽問題，若是產(chǎn)生異常現(xiàn)象無法及時發(fā)現(xiàn)，更加無法進行處理。對此，應該積極引入自動化控制體系，可以實時監(jiān)控管道運行狀態(tài)，同時及時發(fā)現(xiàn)管道腐蝕問題，促使管道運行安全性得到有效強化，另外可以延長管道使用期限[4]。同時相關部門需要科學制定監(jiān)管制度，借助現(xiàn)代化管理手段全面管理管道，同時引進監(jiān)視控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)強化管道電子巡檢工作。定期展開質量檢測工作，進而充分避免安全隱患問題，預防腐蝕缺陷。同時，應該積極對比鋼管安全系數(shù)，若是發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象，需要及時制定處理策略，確保管道密封性。

3.4 嚴格審核設計圖紙，優(yōu)化管道周邊環(huán)境

在設計長輸管道時應該對相關影響因素進行綜合考慮，比如，現(xiàn)場地質條件、氣候條件以及環(huán)境條件等。在全方位考察之后，為設計工作提供基礎保障，認真編制調(diào)研報告，結合相關資料數(shù)據(jù)綜合分析管道潛在安全影響因素，合理制定方案，進而提高設計合理性[5]。另外，施工人員和設計人員需要建立良好溝通，參建人員應該互相配合，進而提高管道設計科學性。施工時，應該嚴格把控材料質量，通過質量跟蹤方式，提高施工質量。

另外，對于長輸管道防護，應該注意周邊環(huán)境。基于管道自身特性，空氣濕度極易對其產(chǎn)生影響，對著濕度增加管道腐蝕程度也會更加嚴重，需要降低腐蝕媒介濃度，以促進防腐效果，延長管道使用壽命，進而實現(xiàn)防腐目標。

3.5 天然氣凈化

對于天然氣，會存在較多雜質，對運儲工作產(chǎn)生一定影響，另外，會腐蝕管道，因此，相關企業(yè)開展生產(chǎn)活動時對天然氣凈化較為重視。要想實現(xiàn)凈化目標，需要引進先進設備開展凈化處理，并嚴格根據(jù)相關流程與處理方法進行操作，確保相關工藝效能得到充分發(fā)揮，以保證管道運行安全性得到強化。

4 結語

綜上所述，管道腐蝕影響因素為：雜質氣體、土壤含氧量、土壤硫化物等因素影響。為了降低管道耗損與生產(chǎn)成本，相關企業(yè)需要積極開展防腐檢測以及安全防護等工作，可以借助PCM技術、GIPS檢測技術、超聲波檢測、漏磁通檢測技術等技術對管道內(nèi)外壁進行防腐檢測。同時借助涂層防護、陰極保護、強化管道技術監(jiān)管、嚴格審核設計圖紙優(yōu)化管道周邊環(huán)境、天然氣凈化等措施開展管道安全防護工作。