油气管道的腐蚀与检测

油气管道的腐蚀与检测
文章从油气管道的安全运营出发介绍了管道腐蚀缺陷类型。

阐述了获得各种管道腐蚀信息的关键技术——内、外检测技术及其特点与前景。

希望通过文章的研究能够为相关人士提供参考和借鉴。

标签：腐蚀；防腐层检测；内检测
1 导致腐蚀的因素和特点
随着服役时间的增长，油气管道受外界环境和内部介质的共同影响，管道本体产生严重的腐蚀，造成泄露、穿孔或破裂等破坏管线正常运行的严重事故。

统计表明各类事故中腐蚀引起的事故所占比例为第一位[1]。

管道内部和外部均存在一定程度的腐蚀，由于管段内壁与外壁所处环境不同，腐蚀失效以外腐蚀为主。

造成管线腐蚀的因素很多，管材本身的性质、管道施工时防腐补口的质量、周围土壤环境、输送介质及其管线的布局走向都会影响管线的腐蚀速度。

可见，腐蚀本身是一个自然的破坏过程，是管道在运营过程中普遍存在的自然现象。

因此，腐蚀是不能避免的，只有研究其发展规律，采取有效措施，将腐蚀引起的危害降到最低。

2 油气管道腐蚀类型
油气管道在生产、安装及使用过程中不可避免的会产生各种缺陷，其主要类型有两个：平面型缺陷和体积型缺陷。

平面型缺陷是管道在生产、安装、焊接过程中形成的各种裂纹。

随着检测技术的不断提高，平面型缺陷已得到了较好的控制；体积型缺陷是指管道在使用过程中逐渐形成的腐蚀缺陷，随着使用年限的增加，腐蚀也会越来越严重。

油气管道腐蚀一般属于电化学腐蚀，包括均匀腐蚀和局部腐蚀。

均匀腐蚀是指腐蚀缺陷均匀分布于整个管道表面，腐蚀深度比较均匀，没有大的突变。

这种腐蚀缺陷导致管道失效形式主要是破裂，属于最严重的管道事故。

局部腐蚀是指腐蚀缺陷主要集中在油气管道表面的某一区域，而管道其他部位几乎不受腐蚀或仅有轻微腐蚀。

油气管道常见的局部腐蚀类型有：孔蚀、隙缝腐蚀、电偶腐蚀及应力腐蚀等[2]。

3 腐蚀管道的检测方法
管道检测是获得管道腐蚀等有关信息的最佳手段，通过对管道检测数据的分析，可以监测到管道已有的损害和潜在的风险。

因此，合理的检测技术和高精度的检测信息是管道可靠性评估的前提。

管道检测技术分为防腐层检测技术和内部在役检测技术[3]。

3.1 管道防腐层检测技术
目前管道防腐层的检测方法有直流电位梯度法（DCVG）、多频管中电流法（PCM）、密间隔电位测量法（CIPS）和变频——选频法。

3.1.1 直流电位梯度法
直流电位梯度法是通过连续测量管道上管地间隔点的电压差，由地表电场形状推得缺陷形状。

该方法能够检测出防腐层缺陷的位置，给出防腐层缺陷的大小，但不能评估无破损管段防腐层的性能。

3.1.2 多频管中电流法
多频管中电流法可以测定管道的埋深，且能对该管道进行精确地定位及跟踪，确定防腐层破损点的位置，从而对管道防腐层总体质量状况进行评价。

3.1.3 密间隔电位测量法
密间隔电位测量法通过评价管道阴极保护水平，确定低电位管段涂层可能的缺陷。

该方法简单，但受环境的干扰影响较大，不能确定阴极保护达到要求但防腐层有破损的管段。

3.1.4 变频——选频法
变频-选频法将埋于地下的管道视为单线-大地信号通道，在现场向管道发送频率可变的交流信号，测出传播常数，再由传播常数计算防腐层绝缘电阻。

变频-选频法由我国自行研制开发，是上世纪80年代以来应用较多的防腐层检测方法。

该方法方便、快捷，能评价防腐层整体性能，但无法准确定位防腐层的破损位置。

此外，我国最初对于欠保护的管段采用Pearson方法[4]。

该方法的检测结果比较准确，但实测时受很多条件的限制，目前很少单独使用，通常用来和其他方法做对比。

3.2 管道内部在役检测技术
目前管道内部在役检测方法主要有超声波检测法、漏磁检测法、射线检测和涡流检法[5]。

3.2.1 超声波检测技术是利用超声波匀速传播且可在金属表面发生部分反射的特性，实现管道探伤检测的。

超声波检测法具有测量精度高、检测成本低、现场使用方便等特点，能够检测出管道的应力腐蚀破裂和管壁内的腐蚀缺陷，监测数据可以用来计算缺陷管道最大允许输送压力，为确定管道的剩余寿命和维修方案提供了极大地方便；适用于大口径、厚管壁管道的检测。

3.2.2 漏磁检测的原理是当对钢制管道施加磁场时，在管道缺陷附近部分磁力线发生畸变漏出管道表面，通过分析传感器的测量结果，得到缺陷的有关信息。

漏磁检测法具有操作简单、检测速度快、检测费用较低、检测范围广等特点，且可以测量油气水多项流管道的腐蚀检测，一般用于中小型管道的细小缺陷检测。

3.2.3 射线检测技术可以用来检测管道局部腐蚀，借助于标准的图像特性显示仪可以测量壁厚。

射线检测技术的优点是可得到永久性记录，结果比较直观，检测技术简单，辐照范围广，检测时不需去掉管道上的保温层；为防止人员受到辐射，射线检测时，操作人员必须采取严格的防护措施。

3.2.4 涡流检测的基本原理是利用交流电的线圈产生交变的磁场，使钢制管道表面产生涡流，涡流环在管道表面缺陷处发生畸变，通过涡流大小和分布的变化，获取被测管道的表面缺陷和腐蚀状况。

涡流检测适宜于管道表面缺陷或近表面缺陷的探伤，且检测管道表面缺陷的灵敏度高于漏磁法。

另外，磁记忆检测技术、磁致伸缩导波技术和热像显示技术也可以用于钢制管道的腐蚀缺陷检测，磁记忆检测技术可以检测铁磁构件上以应力集中为特征的危险部位和部件；磁致伸缩导波技术、热像显示技术可以实现对管道缺陷的长距离、非接触式快速检测。

参考文献
[1]李进宁.埋地管道的腐蚀预测[J].国外油气储运，1994，12（3）：41-43+57.
[2]魏宝明.金属腐蚀理论及应用[M].化学工业出版社，2001，2：1-91.
[3]Hong HP. Inspection and maintenance planning of pipeline under external corrosion considering generation of new defects[J]. Struct Saf，1999，21：203-222.
[4]何仁洋.油气管道检测与评价[M].北京：中国石化出版社，2009：9-12.
[5]张平生.油气输送管道的风险管理与基于风险的检测[J].油气储运，1999，18（2）：12-18.
作者簡介：赵丽爽（1980-），女，硕士研究生，现为中国石油管道学院讲师，主要从事油气管道工程技术的教学与科研工作。