陷是否危害管道的安全可靠性 ,并对缺陷的形成 、发 展 、结构失效过程及后果做出科学判断 ,避免不必要 的经济损失 。
(3) 加大管道的资金投入 ,尤其是“三穿”管段 , 对严重缺陷管段进行维修 。
(4) 在对防腐层进行大修时 ,应对焊缝进行检测 和评估 ,有针对性地开展维修 。
(收稿日期 :2006208221) 编辑 :吕 彦
将内外检测技术有机结合 ,用防腐层外检测结 果判断防腐层绝缘电阻率低 、有破损的点 ,初步判断 可能发生或已经发生的腐蚀 ;用内检测结果判断腐 蚀点的尺寸 、深度和形状 ,两者相对照 ,选择绝缘层 电阻率低而且有内外腐蚀发生的点进行防腐层大 修 ,可以为安全评价提供全面的基础数据资料 。
(2) 对秦京输油管道进行安全风险评估 ,确定缺
主题词 输油 管道 腐蚀 原因 分析 检测
一 、秦京管道腐蚀机理分析
秦京输油管道自 1975 年建成投产至今已经运 行了 30 多年 ,管道全长 348 km ,外防腐层采用石油 沥青 , 目前已经有多处出现老化龟裂 , 管体多处 腐蚀 。
1 、 土壤的细菌腐蚀 土壤中的细菌 (微生物) 参与金属腐蚀 ,主要有 硫酸盐还原菌 、中性硫化菌 、酸性硫化菌和铁细菌 等 。当植物的根系穿透管道防腐层时 ,这些细菌直 接作用在金属表面 ,加快了管体腐蚀 。丰润至宝坻 输油站间有一大片芦苇荡 ,管体发生腐蚀则是芦苇 根穿透了防腐层所致 。
456
20～30
948
1 908
29
35
30～40
275
514
10
16
40～50
137
209
3
4
50～60
74
119
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中 。该管道在建设时 ,受当时技术水平及检测技术 小裂纹时 ,此处形成阳极区域 ,而其它大部分防腐层
限制 ,存在着很多施工缺陷 ,其中管道斜口对接等部 状况良好则形成阴极区域 ,这样就会形成了大阴极 、
位是应力集中的地方 ;管道经过华北地区地震断裂 小阳极 ,造成防腐层破裂点流失的电流密度大 ,加速
·38 ·
油 气 储 运 2008 年
由表 1 看出 ,中轻度腐蚀点较多 ,这些点都是管 道安全运行的隐患 。图 1～图 4 为秦京输油管道各 段金属腐蚀点数量分布图 ,图 5 为管道金属腐蚀点 数量沿环向 (时钟位置) 分布情况 。表 2 为管道“三 穿”地段的腐蚀情况 ,其中 L 为正常壁厚的 25 %以 下的金属损失 ; M 为正常壁厚的 25 %～50 %之间的 金属损失 ; S 为正常壁厚的 50 %以上的金属损失 。
· 3 6 · 油 气 储 运
2008 年
防腐保温
秦京输油管道腐蚀机理分析及腐蚀检测
王书浩 3 孟力沛 肖 铭 康利红 宋建河
王英臣
(中国石油管道公司秦京输油气分公司)
(中国石油管道公司济南输油分公司)
王书浩 孟力沛等 :秦京输油管道腐蚀机理分析及腐蚀检测 ,油气储运 ,2008 ,27 (2) 36～39 。
·39 ·
Байду номын сангаас
表 2 管道“三穿”地段的腐蚀数据
腐蚀特征
腐蚀数量 (个)
腐蚀特征
腐蚀数量 (个)
L
4 269
M
157
S
6
本次检测共发现超过管道外径 3 %的变形点 38 处 ,其中秦皇岛 —迁安站 18 处 , 迁安 —宝坻站 11 处 ,宝坻 —房山站 6 处 ,房山 —凤凰亭 3 处 。
《油气储运》投稿要求
(1) 内容 与油气 (包括原油 、成品油 、天然气 、 液化气 、煤气 、浆体及其他介质) 储运工程有关的科 技文章 ,具备科学性 、创新性和实用性 ,篇幅不超过 8 000 字 (含图表) 。
(2) 标题 标题应高度概括地反映文章的主题 , 字数不超过 20 个 。
(3) 摘要 来稿须附 300 字左右的中文摘要及 相应的英文摘要 。
1991 年 ,秦京输油管道曾经做过一次系统的防 腐层外检测 ,对土壤的理化性质进行了分析 ,检测出 了管道外防腐层的绝缘电阻率 ,经过开挖验证发现 , 电阻率低于 2 000 Ω ·m2 的管段发生了管道外防腐 层老化龟裂 ,导致管道本体腐蚀 。对此 ,有针对性地 选择了管道外防腐层大修地段 ,同时对管道腐蚀点 按照相关标准的要求进行了补强处理 ,个别地段更 换了管段 ,提高了管道的运行安全系数 。
3 、 管道应力腐蚀和疲劳腐蚀 秦京输油管道在高温 、高压工况下运行 ,工艺流
渐降低 。加剂浓度为 15 mg/ kg 时 ,在汽油中获得 的减阻效果略低于柴油 ,原因为汽油在管道中流动 时 ,过高的雷诺数导致部分减阻剂分子链遭剪切降 解而失去减阻作用 。
(3) 减阻剂在经过广元 —成都段 294 km 的沿 程管壁摩阻剪切 、湍流剪切及江油局部摩阻剪切后 , 广元 —成都站间平均减阻率仍然保持在 80 %以上 , 表明其良好的抗管壁摩阻剪切 、湍流剪切以及局部 摩阻剪切性能 。但充分溶解在管输油品中的减阻剂 经过成都过滤器和泵剪切以后 ,则完全失去减阻作
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第 27 卷第 2 期 王书浩等 :秦京输油管道腐蚀机理分析及腐蚀检测
带 ,20 世纪 70 年代末曾经历了唐山大地震 ,造成滦 了腐蚀 。
河管道断裂 ,其他个别管段也产生了扭曲 、位移 ,致
使管道应力分布发生了很大的变化 。另外 ,该管道 已经处于疲劳期 ,各种性能指标都有所下降 ,在迁安
二 、管道防腐层外检测
输油站出站段固定墩位置曾因应力集中 ,以及频繁 的工艺流程倒换产生了腐蚀疲劳 ,从而造成了管道 腐蚀穿孔 。
(3) 杂散电流集中的区域 。 (4) 有金属套管处 。金属套管对管道阴极保护 产生了屏蔽 ,阻碍了保护电流的正常分布 ,易造成 腐蚀 。 (5) 管道“三穿”处 。“三穿”施工难度较大 ,技术 上有缺陷 ,管道投入运行后又难以维护 。
五 、管道防腐层大修的建议
(1) 防腐层外检测结果只是判断外防腐层性能 的一个依据 。但外检测技术尚存在死角 ,例如在检 测穿越河流段时 ,因信号衰减程度大 ,而无法进行准 确判断 ,甚至个别段落无接收信号 ; 在高压电线附 近 ,因干扰信号强 ,用选频变频法也无法对管道防腐 层状况进行检测 。内检测结果可以确认管道的内 、 外腐蚀点 ,甚至可以确认腐蚀点的形状 、面积和深 度 ,但是不能定量评价外防腐层的性能 。
4 、 杂散电流腐蚀 电气化铁路 、高压输电线 、多种用电设备接地等 杂散分布的电流都可视为杂散电流 。大地中杂散电 流造成的地电位差可达几伏甚至几十伏 ,对埋地管 道干扰强烈 。秦京输油管道沿线的铁路已改造为电 气化铁路 ,杂散电流对管道产生的腐蚀影响日益明 显 ,应当引起高度重视 。 5 、 金属材料不均匀性腐蚀 管体材料存在不均匀性 ,即表明存在着电位差 , 改造后的管道的金属材料与原管材金属在成分上存 在着差异 ,即产生了电位差 。在管道防腐层大修过 程中 ,曾发现个别管段腐蚀严重 ,而其他相邻管道却 保护得很好 ,周边也无其他影响因素 ,初步判断是管 道材质本身不均匀造成的 。另外 ,由于个别管段改
3 066000 ,河北省秦皇岛市海港区文化路 307 号 ;电话 : (0335) 3856424 。
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用 ,说明其无法经受过滤器和泵等的强剪切 。 (4) 试验中 ,除柴油在成县有分输之外 ,其余试
验均为没有分输情况下的试验结果 。由于管道实际 运行时分输时间较长 ,因此将更容易实现较高的管 道输量 ,而管道最大输量的获得是减阻剂和最优管 道运行工况共同作用的结果 。
(收稿日期 :2007201204) 编辑 :孟凡强
通过检测管道的防腐层 、阴极保护等电法保护 、 管道周边腐蚀环境 、土壤的理化性质等状况可以判 断管道所面临的主要腐蚀威胁 。在内检测技术推广 之前 ,主要采用选频变频法来测量防腐层绝缘电阻 率 ,通过绝缘电阻率的检测结果来判断外防腐层性 能 ,在不开挖的情况下 ,可以对防腐层老化及破损点 进行准确定位 ,并对防腐层缺陷的尺寸 、数量进行综 合统计 、评价 ,制定防腐层的治理方案 。
2 、 土壤氧气浓度差腐蚀 埋地管道因土壤密度不同 ,导致管道周围氧气
浓度存在差异 ,氧气浓度差是引起管道局部发生腐 蚀的主要因素之一 ,其作用机理为 ,由于输送介质中 氧的含量不同 ,氧浓度差产生电位差 ,贫氧区的管道 电极电位较负 ,则构成电池的阳极而加速腐蚀 ;富氧 区的管道电极电位较正 ,则构成电池的阴极 ,从而减 缓腐蚀 。对于大口径管道而言 ,由于管道顶部土壤 较干燥 ,透气性良好 ,而管道底部较潮湿 ,透气性差 , 因此管道底部的对地电位低于管道顶部的电位 ,底 部形成了阳极区域而发生腐蚀 ,管道腐蚀多发生在 管道的 2～4 点钟和 8～10 点钟位置 。
年 ,对秦京输油管道进行了内腐蚀检测 ,检测结果表 明 ,管道腐蚀严重 ,尤其是迁安 —宝坻站区间和石燕 线 ,具体数据见表 1 。
表 1 秦京输油管道内检测结果
壁厚损失 %
各站间管道的金属腐蚀点数量 (个)
秦皇岛 —迁安 迁安 —宝坻
宝坻 —房山 房山 —凤凰亭
0～20
16 244
38 078
687
第 27 卷第 2 期 王书浩等 :秦京输油管道腐蚀机理分析及腐蚀检测