某油田海上平臺工藝管線綜合無損檢測方案的應用

王 海 孫宗騰 李文言 劉國良

（中海油常州涂料化工研究院有限公司上海海鎧防腐工程技術分公司，天津 300452）

0 引言

油氣開采過程中由于多相流的強烈腐蝕性使得各種監(jiān)檢測手段應運而生，海上平臺工藝管線也常年進行各種腐蝕監(jiān)檢測。然而腐蝕環(huán)境復雜多樣，針對不同的管線材質(zhì)、腐蝕介質(zhì)等就需要制定相應的檢測方案，只有采取了恰當?shù)臋z測手段，才能給出有效的防護手段“對癥下藥”，從而滿足安全生產(chǎn)要求。可見腐蝕檢測方案的制定至關重要。

隨著科技的發(fā)展，針對腐蝕減薄、穿孔、裂紋、焊接缺陷及變形等問題，常用的檢測手段包括腐蝕掛片、腐蝕探針、水相分析、細菌檢測、二價鐵檢測、H2S和CO2檢測等常規(guī)手段和超聲波測厚、磁粉檢測、滲透檢測、焊縫區(qū)超聲檢測、渦流檢測以及超聲導波檢測等非常規(guī)手段得到廣泛應用[1-4]，以對被檢測對象的安全性和可靠性進行評價。各類檢測方法的適用場景有所差異，只有在充分了解各種檢測方法優(yōu)缺點的情況下，才能通過結(jié)合某幾種檢測方法制定出指定工況下最適用的檢測方案。

面對常規(guī)腐蝕檢測方法單一、效率低下、應用范圍受限等缺點，本文通過綜合無損檢測方案的應用來實現(xiàn)高效率、高精度的全面腐蝕檢測。

1 綜合無損檢測方案的制定和實施

1.1 工藝管線實際工況

本文選取的工藝管線實際參數(shù)如表1所示。天然氣中H2S分壓并未超過0.0003MPa的臨界值，CO2分壓也未超過0.021MPa的臨界值，但高壓環(huán)境使得水分更易液化，勢必引發(fā)電化學腐蝕。

1.2 方案制定

在對某段工藝管線進行腐蝕檢測方案制定時，主要考慮能否對其進行比較全面的檢測。而常規(guī)檢測手段更多的關注于腐蝕介質(zhì)的嚴苛程度以及掛片等的腐蝕速率，對于管線實際情況了解甚微。立足于對管線進行全方位的檢測以及得到缺陷精確的數(shù)據(jù)，綜合無損檢測方案的應用應運而生。

盡管超聲導波檢測能對整個管段尤其是對人員不容易到達或被保溫層包覆的管段實施100%的全面檢測[1,2]，但它對缺陷的識別信息需要有經(jīng)驗人員進行解讀；受管徑和壁厚的影響，對某些缺陷（如減薄量）不能獲得精確的測量值；存在多重缺陷時可能會產(chǎn)生疊加效應等局限性。

針對天然氣管道的腐蝕特點，除特別關注彎頭處及焊縫處腐蝕外，對于長的直管段的檢測，一般情況下，首先進行超聲導波檢測對管段進行全面檢測，獲得缺陷的區(qū)域位置。如果是焊縫，接下來對焊接區(qū)域進行焊縫表面的磁粉檢測和焊縫內(nèi)部的超聲波檢測[5]；如果是管壁缺陷（如腐蝕穿孔、裂紋、腐蝕減薄等），后續(xù)進行目視檢測和超聲波測厚等。

表1 工藝管線參數(shù)

表2 檢測方法詳情

1.3 檢測方法

本文使用的檢測手段所用儀器及測試參數(shù)或方法如表2所示。

圖1 超聲測厚檢測區(qū)劃分圖示

1.4 腐蝕檢測現(xiàn)場及過程

超聲導波檢測、超聲測厚、超聲焊縫檢測、磁粉檢測現(xiàn)場施工如圖2所示。首先進行選點去除保溫層，然后安裝導波探頭環(huán)并連接主機及計算機進行檢測，最后根據(jù)導波信號對特征位置去除保溫觀察并進行超聲測厚或磁粉檢測等，對已知焊縫直接去除保溫進行磁粉檢測、超聲檢測等。

圖2 （a）超聲導波檢測；（b）超聲測厚；（c）焊縫超聲檢測；（d）磁粉檢測施工現(xiàn)場

2 腐蝕數(shù)據(jù)分析

在對1#管線分段進行導波檢測后發(fā)現(xiàn)，其分段代號為1～3和1～8的管線段導波檢測結(jié)果出現(xiàn)缺陷信號，結(jié)果如圖3所示。特征位置信息如表3所示。

圖3 （a）1～3管段；（b）1～8管段

圖4 1～4管段超聲導波包絡信號曲線

表3 導波檢測特征位置

通過圖3和表3可以發(fā)現(xiàn)導波檢測比較精確的檢測出缺陷的位置，大大提高了檢測效率，方便了后續(xù)點對點檢測。另外通過信號曲線還可以大致估算缺陷軸向尺寸，如圖3（a）中可以通過計算缺陷（Ⅰ）的波峰寬度大致估算缺陷軸向尺寸，這受限于儀器的精度。

針對導波檢測的結(jié)果，我們需要缺陷更詳細的信息，對特征位置去除保溫層后，直接采取超聲測厚檢測手段對缺陷處進行檢測，結(jié)果如表4所示。

表4 超聲測厚檢測結(jié)果

通過計算得到相對于設計尺寸的平均減薄率分別為69.79%、71.51%，均為嚴重腐蝕，由SH/T 3059-2012《石油化工管道設計器材選用規(guī)范》可知對DN≤100mm的碳素鋼管道，最小壁厚為2.4mm。盡管超聲測厚得到的結(jié)果中的最小值仍然＜2.4mm，但管道由于腐蝕造成的壁厚減薄會使管道剩余強度遠遠低于許用應力值。

圖4為1～4管段導波檢測信號曲線，對特征處除去保溫層后發(fā)現(xiàn)為焊縫，針對焊縫及熱影響區(qū)的超聲檢測和磁粉檢測結(jié)果如表5所示。現(xiàn)場檢測得出該管段焊縫處無缺陷。

表5 焊縫及熱影響區(qū)超聲探傷和磁粉檢測結(jié)果

3 結(jié)語

無損檢測技術相對于傳統(tǒng)的常規(guī)檢測具有明顯的優(yōu)勢，一方面提高了檢測的全面性和準確性，能得到不同類型缺陷的詳細信息，這對后續(xù)制定防護措置至關重要；另一方面，提高了檢測效率，在生產(chǎn)任務繁重、腐蝕問題日益凸顯的情況下，傳統(tǒng)常規(guī)檢測手段越來越無法達到快節(jié)奏的需求，綜合無損檢測的普及應用迫在眉睫。