油气站场管道腐蚀检测方法及节点控制.pdf

2 0 1 3 焦 第5 期 綮遭技术 P i p e l i n e T e c h n i q u e 5设备 a n d E q u i p m e n t 2 0 1 3 N o ．5 油气站场管道腐蚀检测方法及节点控制 陈振华1 ，钱昆2 ，段冲3 ，陈新华1 1 ．中国石油管道研究中心，河北廊坊0 6 5 0 0 0 ；2 ．辽宁大学经济学院，辽宁沈阳1 1 0 1 3 6 ； 3 ．中国石油西气东输管道公司，上海2 0 0 1 2 0 摘要通过引进先进的超声导波检测技术和借鉴现有标准的做法，提出了针对站场管道腐蚀缺陷、 外防腐层、区域阴极保护、土壤腐蚀性、杂散电流干扰的综合检测与评价方法，建立了输油气站场管道 的腐蚀检测方法体系，明确了油气站场管道腐蚀检测中的关键节点。现场应用表明该方法体系能够 帮助检测人员实现对站场管道的非开挖或局部开挖检测，帮助管理者及时掌握站场管道的腐蚀状况。 关键词油气站场；腐蚀检测；超声导波；节点控制 中图分类号T E 8 8 文献标识码A文章编号1 0 0 4 9 6 1 4 2 0 1 3 0 5 0 0 4 4 0 3 T h eM e t h o da n dC o n t r o lN o d eo fC o r r o s i o n D e t e c t i o nf o rP i p e l i n ei n0 i l ＆G a sS t a t i o n C H E NZ h e n ．h u a l ，Q I A NK u n 2 ，D U A NC h o n 9 3 ，C H E NX i n ．h u a l 1 ．P e t r o C h i n aP i p e l i n eR DC e n t e r ，L a n g f a n g0 6 5 0 0 0 ，C h i n a ；2 ．S c h o o lo fE c o n o m i c s ，L i a o n i n gU n i v e r s i t y ， S h e n y a n g1 1 0 1 3 6 ，C h i n a ；3 ．P e t r o C h i n aW e s t - E a s tG a sT r a n s m i s s i o nP i p e l i n eC o m p a n y ，S h a n g h a i2 0 0 1 2 0 ，C h i n a A b s t r a c t T h ep a p e ri n t r o d u c e st h em e t h o ds y s t e mo fc o r r o s i o nd e t e c t i o nf o rp i p e l i n ei no i l g a ss t a t i o n s ．T h ei n t e g r a t e dt e s - r i n ga n de v a l u a t i o nm e t h o df o rc o r r o s i o nd e f e c t s ，c o a t i n gc a t h o d i cp r o t e c t i o n ，s o i lc o r r o s i o n ，s t r a yc u r r e n ti n t e r f e r e n c ei se s t a b l i s h e d ， b a s e do na ／lu l t r a s o u n d g u i d e dw a v et e c h n o l o g ya n dd i r e c ti n s p e c t i o n so fe x i s t i n gs t a n d a r d s ．T h ek e yn o d e so fc o r r o s i o nd e t e c t i o na r e p u tf o r w a r d ．T h ea p p l i c a t i o nr e s u l t si n d i c a t et h a tt h em e t h o ds y s t e mo fc o r r o s i o nd e t e c t i o nC a nb eu s e dt oh e l pt r e n c h l e s so rp a r t i a l e x c a v a t i o nd e t e c t i o nf o rp i p e l i n ei no i l ＆g a ss t a t i o n s ．t h e nt h ec o r r o s i o nc o n d i t i o no fp i p e l i n e sC a nb ee x p l i c i t ． K e yw o r d s o i l ＆g a ss t a t i o n ；c o r r o s i o nd e t e c t i o n ；u l t r a s o n i cg u i d e dw a v e ；n o d ec o n t r o l 0 引言 油气站场 以下简称站场 管道具有铺设复杂，口 径不一，含弯头、支管和三通的管段较多的特点。与 干线管道相比较，站场管道 特别是埋地管道 的腐蚀 控制要复杂得多⋯，而常用的内、外检测方法在站场 管道无法实施，腐蚀问题更突出。全面开挖检测不仅 工程量大，成本也相当高。近年来，通过集中开展站 场工艺管道的腐蚀检测与评价工作，综合超声导波检 测技术和外腐蚀直接检测方法，实现了对站场管道的 全面检测与评价，逐步形成了一套较完整的技术方法 体系，有利于提高站场工艺管道的完整性管理水平。 1 检测内容与方法 油气站场管道腐蚀检测是针对站内地上和埋地 工艺管道开展的管体腐蚀缺陷检测，外防腐层状况检 测与评价、区域阴极保护有效性评价、土壤腐蚀性评 价、杂散电流干扰测试等综合调查与分析，从而提出 收稿日期2 0 1 3 0 3 0 5 收修改稿E l 期2 0 1 3 0 4 1 l 相应的腐蚀控制措施。现场检测工作流程如图1 所 示。 图1 油气站场管道腐蚀检测工作流程图 万方数据 第5 期陈振兰量 塑鱼苎望篁堕堕竺丝型查鲞垦芏量丝型竺 1 ．1 站场管道腐蚀缺陷在线检测 超声导波检测技术采用环向均匀排列的超声波 探头与管道表面接触，实现超声波良好耦合，使得超 声波以管道轴芯对称传播旧o 。超声导波可在地上和 埋地管道上沿管壁传播数十m 或上百m ，回波可显示 管道整个管段的缺陷、法兰、焊缝、支管、弯头等特征， 可检测出大于横断面3 ％的裂纹和金属损失，实现对 缺陷和管道基本特征定位和说明。图2 为超声导波检 测示意图。 aJ 弯头焊缝 { 譬i i学 j 腐蚀 ；j 管道支承腐蚀 环位置 距离 b 图2 超声导波检测示意图p J 1 ．2 外防腐质量状况检测 根据超声导波检测结果，可对疑似缺陷进行开挖 验证，进而对腐蚀缺陷处防腐层状况进行直接检测。 同时，对于地上和埋地管道抽取一定比例的管段进行 检测，具体内容包括防腐层外观检查，防腐层厚度检 测，电火花检漏检测，防腐层粘结力检测及失效样品 采集等工作。参照S Y ／T 0 0 8 7 ．1 2 0 0 6 埋地钢质管 道及储罐腐蚀评价标准一埋地钢制管道外腐蚀直接 评价Ho 中的规定，对管道外防腐层质量状况分为优、 中、差三级进行评价。 1 优。防腐层外观良好，粘结力未降低，管体无 腐蚀。 2 中。防腐层粘结力降低，表面起泡，局部剥 离，管体有浮锈。 3 差。防腐层大面积剥离、破损、脱落，管体有 明显的腐蚀减薄。 1 ．3 缺陷点特征数据采集 通过观察腐蚀产物分布、厚度、颜色、结构、紧实 度，并判断腐蚀产物成分及腐蚀类型 均匀腐蚀、点 蚀、电干扰腐蚀 。清除待测区域防腐层和腐蚀产物 后，用超声波法测量管壁最小剩余壁厚r ；用探针法测 量最大腐蚀坑深；当管体存在大面积腐蚀时，要测定 腐蚀区域的最大轴向长度J s 和最大环向长度C ，记录 区域内最大腐蚀深度位置。对于内壁腐蚀，可借助超 声测厚和超声c 扫描技术，进行腐蚀深度测量和腐蚀 区域扫描成像。 1 ．4 区域阴极保护有效性评价 站内区域阴极保护有效性评价以管道的断电电 位为指标，采用瞬间断电法测试，按照G B ／T2 1 4 4 8 2 0 0 8 埋地钢质管道阴极保护技术规范”o 的规定评 价其有效性。检测点不局限于站内测试桩，重点测量 通电点、绝缘接头处、距辅助阳极较近处、管道转折点 处、设备集中接地处等易受干扰或阴极保护电流易流 失点的断电电位。 1 ．5 土壤腐蚀性评价 土壤腐蚀性评价工作主要包括 1 土壤电阻率测量。采用接地电阻测试仪测量 管道埋设区域的土壤电阻率，并根据所得结果分级评 价土壤腐蚀性。 2 土壤样品采集。探坑开挖完毕后，在管底处 采集土壤样品，送实验室分析，分析项目包括土壤氯 离子含量、硫酸根离子含量、总含盐量、p H 值等。 1 ．6 杂散电流干扰测试 站场杂散电流主要来源于站内用电设备漏电或 站外阴极保护系统。杂散电流干扰主要体现在管地 电位正向偏移或异常波动。现场检测时，利用H C 一 0 6 9 杂散电流干扰测试仪连续2 4h 监测管道的管地 电位和交流电压，判断杂散电流干扰源特性。直流干 扰强度的评估参照S Y ／T 0 0 1 7 2 0 0 6 埋地钢质管道 直流排流保护技术标准№1 中的规定进行评价；交流 干扰强度的评估参照G B ／T 5 0 6 9 8 2 0 11 埋地钢质管 道交流干扰防护技术标准o 叫的规定进行评价。 2 节点控制 2 ．1 检测范围的划分 站内工艺管道的建设时间和腐蚀状况可能存在 较大的差异，因此在制定实施方案时，要明确站内工 艺管道的检测范围，突出重点检测管段。一般划分原 则如下 1 对于有缺陷记录的管段、应力集中的管段、敷 设环境突变的管段 出入土端 、高温高压管段 如加 热炉出1 5 、压缩机出1 5 、易冲刷腐蚀的管段 如水平 弯头 等重点管段，要全面检测管体腐蚀状况及其防 腐层质量状况； 2 对于重点检测管段以外的其他工艺管段，抽 万方数据 堑 型坐T e c h n i q u ea n dE q u i p m e n t S e p ．2 0 1 3 取一定的调查点进行超声导波检测和腐蚀调查，抽取 比例不小于2 0 ％。 2 ．2 检测位置的选择 在现场应用时，超声导波设备的安装和信号采集 还应考虑站场工艺管道的结构和状态。主要检测工 艺管道中的直管段、穿墙及埋地直管段。当超声导波 通过弯头后，回波信号的检出灵敏度和分辨力受到影 响，因此单次检测信号范围不超过2 个弯头；对于有严 重腐蚀的管道，由于超声波衰减和被吸收的原因，检 测的长度也有限，具体因管体状况和防腐层状况而 异，最小可检缺陷及检测范围随管子状态而异哺J 。因 此，对于站场工艺管道，在选择检测位置时，应结合管 道的走向和检测效果，逐步选点开挖。检测位置选择 恰当，既有利于检测人员操作，也能有效地控制成本 和时间。 2 ．3 检测数据台账的建立 检测数据台账用于录入腐蚀检测数据和管道的 工艺、工况及维修记录，包括各检测管段的缺陷分布、 缺陷安全等级、防腐层质量状况、阴极保护状况、杂散 电流干扰情况和管道布置、管道规格、建设年代、运行 时间、运行压力、温度，以及后期的部分管段维修或更 换记录等信息。首次检测后建立的数据台账对再检 测和运行维护有极其重要的意义。再检测时，检测人 员可根据检测数据台账划分重点检测目标管道和一 般检测目标管段，运行维护人员也可对高腐蚀风险区 域采取定期监测和维护措施。 3 应用案例 以西北某输油站场为例，通过综合运用超声导波 检测技术、外防腐体系检测与评价及环境腐蚀性评价 方法，对该站场内工灌区、加热区、换热区和工艺区内 的地上和埋地管道进行了全面检测，并进行了腐蚀失 效原因分析。 3 ．1 检测结果 1 超声导波检测结果显示1 4 处埋地管段的管 体存在疑似缺陷，现场开挖的1 2 处验证为腐蚀缺陷，1 处为制造缺陷，1 处由于空间限制未能开挖验证。 2 通过外防腐层直接检测发现站内地上管道 防腐层质量有2 6 处为优，有1 8 处为中，没有质量等级 为差的；埋地管道防腐层质量有3 处为优、4 处为中、 1 6 处为差。防腐层质量较差的集中在出入土段和高 温埋地直管段，其防腐层老化严重，已大面积剥落，管 体存在严重的均匀腐蚀，最大局部腐蚀坑深达壁厚的 4 0 ％． 3 站内区域阴极保护系统输出电流为1 ．4A ，输 出电压为0 ．7V ．采用同步断电法测试得到站内埋地 管段的瞬时断电电位在一6 0 9 ～8 0 3m V 范围内，而该 区域的自然电位为一5 2 8m V ．加热炉区埋地管道处于 欠保护状态。 4 由2 4h 杂散电流监测结果可看出，站内埋地 管道管地电位值为⋯6 2 5 10 6 8m V ；交流电压最大 值为0 ．0 1 25 ～0 ．0 0 62V ，并未受到交直流杂散电流 干扰影响；站内管道埋设区域的土壤腐蚀等级综合评 定为弱。 3 ．2 腐蚀失效原因分析 1 站内地上管线采用环氧防锈漆 岩棉 不锈 钢板外护的防腐保温结构，外层不锈钢板局部变形， 且易热胀冷缩，密封性能下降，保温层进水，导致底层 防锈漆大面积起泡、开裂； 2 站内埋地管道的环氧煤沥青防腐层使用时间 较长，加上运行温度过高，部分管道运行温度超过8 0 ℃，导致防腐层严重老化； 3 站内区域阴极保护系统输出偏低，埋地管道 未得到有效的阴极保护。 4 结束语 通过引进超声导波检测技术，借鉴与整合现有标 准规范，已逐步形成了超声导波检测与外腐蚀直接检 测相结合的综合检测与评价方法体系，可在非开挖或 局部开挖条件实现对管道内、外壁腐蚀缺陷的全面扫 查及外腐蚀与防护系统和环境腐蚀性的检测与评价。 参考文献 [ 1 ] 阎庆玲，陈洪源，赵君，等．油气站场埋地管道腐蚀控制技 术．石油化工腐蚀与防护，2 0 0 9 ，2 6 2 1 6 一1 8 ． [ 2 ]王海波，贾巧玲．管道超声导波腐蚀检测技术应用研究． 管道技术与设备，2 0 0 9 3 2 7 2 9 ． [ 3 ] 董邵华，费凡，魏振红，等．超声导波技术及应用．油气储 运，2 0 0 5 ，2 4 增刊 1 4 7 1 5 0 ． [ 4 ] S Y ／T0 0 8 7 ．1 2 0 0 6 埋地钢质管道及储罐腐蚀评价标 准一埋地钢制管道外腐蚀直接评价． [ 5 ] G B ／T2 1 4 4 8 - - 2 0 0 8 埋地钢质管道阴极保护技术规范． [ 6 ] S Y ／T0 0 1 7 - - 2 0 0 6 埋地钢质管道直流排流保护技术标 准． [ 7 ] G B ／T5 0 6 9 8 - - 2 0 11 埋地钢质管道交流干扰防护技术标 准． [ 8 ]王维斌，艾慕阳，赵卿，等．油气管道站场缺陷检测与安全 评价技术．无损检测，2 0 0 8 ，3 0 9 6 1 0 6 1 2 ． 作者简介陈振华 1 9 8 5 一 ，工程师，硕士研究生，主要从事埋 地管道检测与评价研究工作。 E ．m a i l k j e h e n z h p e t r o e h i n a ．e o m ．c n 万方数据