埋地输油管道失效原因分析_邓民宪

第11卷第6期1999年11月

腐蚀科学与防护技术

CORROSION SCIENCE AND PROTECTION TECHNOLOGY

　V o l.11No.6

N ov.1999埋地输油管道失效原因分析

邓民宪张永凯

(江苏省地震工程研究院南京210014)

袁玉柱毕文平何斌

(江苏石油勘探局扬州225261)

摘　要　对管道敷设现场勘查、外观检查和金相、电镜检验及管道材质机械性能的综合分析认为:管道失效是由于点蚀造成管壁穿孔;输送介质-原油是造成管壁腐蚀穿孔,使其失效的主要原因;腐蚀产物中硫含量偏高.

关键词　输油管道失效分析腐蚀穿孔

学科分类号　T G172.9

1管道的自然状况

输油管道位于江苏石油勘探局试采二厂,地处淮河入江水道和高邮湖交汇口的卞东,杨家坝油田的卞14平台与杨10平台之间.管道施工工艺:输油管为133mm×5mm的焊接钢管,内穿一根34mm×4.5mm 的焊接钢管为解堵管,输油管外部包有黄夹克保温.管道投产时间:1994年.管道失效时间:1997年.管道工作环境:133mm×5mm的大管输油,34mm×4.5mm的小管输送热水,名为解堵管.扬10平台为输油起点,油温80℃,压力0.6k Pa.卞14平台为输油终点,油温40℃,压力0.6kPa.管道埋深为地面下0.8m～-1.0m,全年地温最大温差为18℃.

2管道的外观检查

解堵焊接钢管外壁上有分布大小不一的孔洞,间隔3～9cm不等,平均间隔为7cm,孔洞的中心几乎位于同一条直线上.孔洞孔径最小3mm,最大7mm,扩展直径可达8mm.根据解堵焊接钢管外观情况分析,可以判定:解堵管管壁上的孔洞是从外壁开始形成,逐步向内壁加深,直到穿透,造成带有扩展面的管壁穿孔.

输油焊接钢管管壁上的孔洞形状为扁长型,宽约8m m,长14mm,孔洞长轴方向与管道轴向一致,外壁孔洞周围未见扩展面.在制作材质试验分析的试件时,取了一段60cm长的输油钢管,沿管壁轴向铣开,发现内壁的孔洞周围有扩展面.根据埋地输油管道外观情况分析可以判定:管壁上的孔洞是由内壁开始形成,逐渐向外加深,直到穿孔.

3金相与电镜微观观察

试样取自133mm×5mm失效埋地输油钢管管壁穿孔部位.试样经预磨抛光后,用4%硝酸酒精侵蚀,再用光学显微镜检查钢材的金相组织,见图1.金相组织为铁素体+珠光体.多相组织由里向外,没有发现异常现象,晶粒度为6.5级,说明管道材质良好.

试样在美国1000B扫描电镜下由里向外分析,发现晶界处严重腐蚀,晶粒内有腐蚀坑,见图2、图3箭头处.经能谱仪分析,在腐蚀处有硫元素.

　收到初稿:1998-05-08,收到修改稿:1998-09-10

Fig .1M etallo g raphic str uctur e in the 4

%alcoho l nitra te

Fig .2M etallog r aphic st ructure 1000

×Fig .3M etallog r aphic st ructure 2000× 由金相与电镜试验结果分析可知:金相组织属低碳钢,管道材质良好,失效方式为腐蚀失效,其腐蚀过程首先由晶界腐蚀向晶内腐蚀发展,利用能谱仪对晶界处的腐蚀产物进行分析,发现含硫量偏高,由此认为晶界腐蚀与硫含量有关.

4材质机械性能

为检验管道失效后管材的机械性能是否发生变化,在失效输油管道上取出220mm 左右长的一段,此段没有锈蚀孔洞,但管壁已腐蚀.沿管段纵向铣出8根扇形条状板试件,扇形圆心角约为45°,测得试件平均厚度为4.7mm ,腐蚀严重处厚度仅有4.4mm .

试验设备为300吨油压万能材料试验机.针对扇

形截面试件应用板试件夹头,在加载过程中,偶有滑动消除间隙,但对测试结果无影响.测试数据的处理结果列于表1中.

Table 1Mechanical properties of the corroded pipe material

Sample numb er

Yield limit σs /M Pa S trength limit σs /M Pa Elong ation δ

/%Remarks 1#301.5413.3brok e in fix tu re area 2#

316445brok e in fix tu re area 3#325449brok e in fix tu re area

4#30743718.675#337470.121.66#31046035.87#324474.334.58

#344

474

32

374

腐蚀科学与防护技术11卷　

失效输油管道材质试验结果表明其平均屈服极限σs =320.6M Pa 和平均强度极限σb =452.8M Pa.管材虽然遭受轻度腐蚀,但管材的机械强度和塑性性质均未受到明显影响,故管壁大面积遭受的普遍腐蚀不是造成埋地输油管道失效的主要原因.腐蚀引起管壁厚度尺寸削弱,使管道结构承载能力降低,而不是引起材质机械性能改变.腐蚀的类型为点蚀.

5防护措施

管道材质机械性能的试验研究表明:管道的失效形式为管壁穿孔;由金相、电镜试验和现场勘查及管道外观检查的综合分析可知:输送介质-原油是造成管壁腐蚀穿孔,使其失效的主要原因;由能谱仪对腐蚀产物进行分析,发现含硫量偏高.

基于以上试验结果,建议对输油管道采用阴极保护措施.因输油管道运行时,温度高达80℃,管壁上在常温作业下的涂料与管道本身的热膨胀系数不一致,造成涂料层破损出现针孔,依据电化学原理,便形成腐蚀电池,致使腐蚀比无防腐涂料时要集中,局部腐蚀速度加剧,造成穿孔.采用阴极保护技术正好可弥补其不足.

参考文献

1赵新伟,路民旭,白真权.防腐蚀工程,1996,12(1):322方军锋,路民旭.防腐蚀工程,1995,11:22

FAILURE A NALYSIS OF AN UNDERGROUND OIL PIPELINE

DEN G Minx ian ,ZHAN G Yo ng kai

(Insfitute of earthquake engineering of Jiangsu province ,N anjing 210014)

YU AN Yuzhu ,BI Wenping ,He Bin

(J iangsu oil prospecting Bureau ,Yangz hou 225261)

ABSTRACT

　A failure analy sis o f an underg round oil pipeline has been made by using in -situ inspection ,metallog ra phic ex aminatio n and mechanical property testing .Analytical re-sults sho w ed that corrosion product contained higher sulphur content and the failure w as caused by pitting corrosion.

KEY WORDS

　oil pipeline ,failure a nalysis perfo rmation 375

　6期

邓民宪等:埋地输油管道失效原因分析