油氣管道腐蝕檢測與修復技術分析

李 俠

（中國工業防腐蝕技術協會，北京 100101）

0 引言

輸送石油、天然氣為主要任務的油氣管道，是我國能源發展的“血脈”，是國家生命線工程，關乎國家能源安全。目前，世界上超過85%的原油和100%的天然氣運輸通過管道實現[1]。據統計，截至2019年底，中國油氣長輸管道總里程達到13.9萬千米，其中天然氣管道約8.1萬千米，原油管道約2.9萬千米，成品油管道約2.9萬千米[2]。油氣管道運輸已成為同公路、鐵路、航空、水路運輸并列的五大運輸方式之一。然而，伴隨我國大部分主力油氣田開采已到了中后期，油氣管道的應用周期也比較長，油氣管道應用過程中，受到內部介質及外界環境的影響，存在不同程度的腐蝕和損壞。管道穿孔、泄露及破裂等問題的發生幾率增高，對管線的正常運行產生了嚴重不良影響，也威脅著人民群眾的生命財產安全。

1 油氣管道腐蝕因素及特征

對油氣運輸過程中各類事故發生的原因進行分析，發現腐蝕屬于導致事故發生的最主要因素。導致油氣管道腐蝕的原因有很多種，根據輸送介質和輸送管線所處環境的不同，以及集輸管線自身存在缺陷問題，外壁及內壁所接觸的環境存在差異性，致蝕原因和致蝕程度也有明顯的差異。管道腐蝕因素主要有：（1）化學因素，包括土壤中的化學腐蝕、CO2腐蝕、H2S腐蝕、氧腐蝕等；（2）電化學因素，局部的電化學分布不均勻會導致與其接觸的金屬管道產生微電池，從而發生電化學腐蝕反應；（3）生物因素，例如鐵細菌和硫酸還原菌，能參與或促進金屬腐蝕過程；（4）管道材料不均勻的因素；（5）物理因素，例如土壤的應力腐蝕和油砂的沖蝕。

分析管道腐蝕因素，主要由于管材自身性質問題、管線布局走向問題、介質輸送問題、周圍土壤環境問題、防腐補口問題等多種因素誘發，均可能在一定程度增加管線腐蝕程度。由于腐蝕情況自身屬于自然破壞的一個過程，是管道應用過程中極易出現的自然現象，所以腐蝕問題無法避免，需順應腐蝕發展規律，合理采取措施對腐蝕進行控制和規避，以降低由于腐蝕而產生的危害[3]。

2 油氣管道腐蝕的檢測技術

2.1 埋地管道外防腐層檢測技術

需要定期開展埋地油氣管道外層腐蝕情況的檢查，依據檢查結果評估管道防腐層的腐蝕狀況，以更好的修復防腐層。埋地管道外防腐層破損點檢測技術主要包括磁場分布、等效電流梯度、電位梯度和電位分布法等。

（1）磁場分布法

在開展檢測過程中，無需開展接地檢測，也不會受到土壤介質均勻程度的影響，但是檢測過程中極易受到管道埋地深度影響對檢測結果產生負面作用。磁場分布法檢測點會直接對檢測結果產生影響，合理選擇觀測點距，可對抽樣點位置進行明確，其也關系到檢測曲線的最終形狀。地貌的變化對管道埋地深度產生著直接影響，極易出現磁場曲線異常變化情況的發生，所以這一方法應用比較少。

（2）等效電流梯度法

應用過程中，主要是在管道上進行交變電流信號的疊加，使電流能夠沿著管道方向不斷向更遠的方向傳播。若是在管道周圍存在電磁場，依照檢測儀之中的接收器，即可對管道中的等效電流數值進行測定，若是埋地管道的外防腐層出現破損，電流就會在破損位置不斷流失，導致破損位置的斷流數值不斷降低，從電流下降程度開展定性分析，可有效對防腐層的破壞程度進行確定，也可準確定位破損的位置。這一方法操作簡單，且檢測過程中不會受到管道深度的影響，但是相對于定位的精確程度來說，具備一定缺陷[4]。

（3）電位分布及電位梯度法

指的是給管道增加一個特定的檢測信號后，令信號沿著管道進行傳播，若是管道外防腐層中出現破損點時，需以破損點為中心，于管道周圍位置生成疊加情況的點源電場，此時若是土壤電阻率均勻，可以依靠尋找電場點源及電場強度測量方式，于地面進行投像，以更好的尋找破損點所處位置。電位梯度法操作方式簡便，應用效率較高，且應用成本比較低，應用過程中，能夠直接尋找破損點所處位置，但是極易受到地貌和地形影響對電場及電位的分布情況產生不利影響。

2.2 埋地管道管體腐蝕檢測技術

在開展埋地管道管體腐蝕技術檢測過程中，大都以以下幾種方式開展檢測：

（1）以目視法進行檢測。依靠經驗豐富的人員利用簡單的儀器、肉眼以及簡單工具，對管壁外部存在腐蝕的位置進行探查，以直觀的對缺陷位置進行定位，這一檢測方式應用簡單，但是缺少檢測的精準程度，無法對檢測結果進行定量。

（2）以滲透法進行檢測。在被檢測的管道表面進行熒光染料滲透液的涂抹，經過染料的滲透作用，受到毛細管的直接作用，導致滲透液進入到表面開口的缺陷之中，待檢測表面的滲透液干燥以后，在被檢測的管道表面涂抹顯像劑，依靠光源作用，缺陷處的滲透液痕跡被顯示出，就可以檢測出缺陷形狀和缺陷分布狀況。這一方法應用簡單，可直觀對缺損位置進行確定，但是檢驗時間相對較長[5]。

（3）磁漏檢測法。對管道材料進行鐵磁磁化處理后，依靠鐵磁材料導磁率及其空氣及內部位置導磁率之間的差異性，對管道表面漏磁位置進行觀察，即可對缺陷發生的位置進行確定，但是這一方法僅適用于鐵磁材料表面的檢測，具有較小的適用性。

（4）超聲波檢測法。可依靠晶體轉換器產生極高的高頻聲波，以此穿過材料，依靠測量回聲方式令其返回探頭，以此對管道缺陷情況進行確定。此方法簡便、應用范圍廣，但誤差較高。

埋地管道管體腐蝕情況檢測也可依靠管道內壁竊鏡檢查形式及管內檢測方式開展。此外，長距超聲波反射、等效電流中心偏移、視綜合參數異常及金屬蝕失量評價等方式均屬于重要的檢測方法。

3 油氣管道腐蝕的修復技術

3.1 緩蝕劑技術

在油氣管道部件制造過程中，進行緩蝕劑的添加，可保障油氣管道內部部件防腐蝕能力的提高，確保油氣管道輸油氣水平。在管道中開展油氣防腐蝕工作，由于金屬腐蝕情況的復雜性，選用協同作用良好的多種緩蝕劑復配使用，較單一的緩蝕劑緩蝕作用效果顯著，可促進防腐蝕質量的提升。

3.2 管材鍍層技術

管材表面鍍上保護鍍層形式，有利于對腐蝕介質及管材進行隔離，可促進運輸管道材料應用過程中耐腐蝕效果的提升。按防護層材料的類型，可分為金屬鍍層和非金屬鍍層。 金屬鍍層是將耐蝕性的金屬滲入或電鍍到鋼材表層，形成高抗腐蝕性的金屬層或合金層。非金屬鍍層是采用高抗腐蝕的非金屬材料在鋼材表面形成一層覆蓋層，以提高鋼材的耐蝕性和裝飾性。應用鍍層防腐蝕技術，必須合理把控電鍍工藝及鍍層材料，以確保防腐蝕效果的優化。

3.3 碳鋼管材技術

將碳鋼管材作為輸送管道的主要管材，可保障管柱、套管及油管能夠及時被更換和應用，依據管道腐蝕狀況，更換普通碳鋼管材，可有效管理管道的腐蝕狀況，保障腐蝕被控制在合理的范圍內。

3.4 耐腐蝕合金管材技術

合金管材在對管道進行保護與防腐蝕的過程中，其由于自身防腐蝕能力較強，具有較高的防腐蝕效果，可促進油氣輸送管道應用安全性的提升，有效進行油氣管道的保護。由于耐腐蝕合金管材自身的防腐蝕能力比較強，可從根本上保障輸送管道應用的安全性，且該材料的應用并不會對整體油氣工程產生不利影響[6]。

3.5 外管壁防腐蝕技術

（1）石油瀝青技術

該技術應用成本比較低，保養具有方便性，維護方式簡單，依靠石油瀝青，可促進石油管道防腐蝕效果的增長。但是石油瀝青應用過程中吸水率較高，受到微生物的影響比較嚴重，所以必須綜合考量油氣管道應用的周圍情況，依照地域狀況，合理應用該技術進行防腐蝕。

（2）聚乙烯膠粘帶技術

這一技術的應用方式簡單，可依靠聚乙烯膠粘帶對外界環境進行隔離，具有絕緣電阻高以及便于施工的特點。但是具有較低的抗土壤應力作用，管道搭接位置極易失效，所以必須合理考慮膠粘帶的應用位置，確保更好的進行管件防腐蝕和管道修復。

（3）聚氨酯硬泡

其在應用過程中，具有耐腐蝕性較強、吸水率較低、不易破壞以及較低的導熱系數等一系列優點。但是應用聚氨酯硬泡，其生產成本較高，且生產過程復雜度比較高，應用專業性能比較強，所以并未廣泛推廣。

4 結語

綜上所述，由于油氣管道的應用關系到油氣資源的順利運輸，關系到周圍群眾的生命和財產安全，而腐蝕問題不可避免，這就需要科學、合理應用腐蝕檢測技術進行腐蝕情況檢測，并采用修復技術進行腐蝕情況的修復，以此保障油氣管道應用的安全性，創造出更多的經濟效益和社會效益。