王愛(ài)玲　余東亮　楊健 祝烺賢 李文雷

中國石油西南管道公司

摘要：隨著(zhù)長(cháng)輸油氣管道的建設，管道完整性管理工作越來(lái)越引起人們的重視。為落實(shí)油氣管道定期檢驗工作，確保管道安全平穩運行，通過(guò)對西南管道公司所轄某天然氣管道進(jìn)行外腐蝕直接檢測，根據檢測結果進(jìn)行合于使用評價(jià)。檢測評價(jià)結果表明：管道允許使用，再評價(jià)間隔5年。

關(guān)鍵詞：防腐層檢測；陰保有效性評價(jià)；開(kāi)挖直接檢驗；剩余強度評估；剩余壽命預測

結合法定檢驗相關(guān)要求[1]，對西南管道公司某新投產(chǎn)三年的天然氣管道開(kāi)展首次全面檢驗。檢驗流程按照TSG D7003―2010《壓力管道定期檢驗規則—長(cháng)輸（油氣）管道》進(jìn)行。該管道全長(cháng)112.413 km，設計壓力6.3～10.0 MPa，因輸量無(wú)法滿(mǎn)足內檢測要求，選擇基于直接檢測的合于使用評價(jià)方法。采用外加強制電流陰極保護，共設置陰保站2座以及測試樁111根（其中5根為臨時(shí)犧牲陽(yáng)極測試樁）。

1 外腐蝕直接檢測

1.1 敷設環(huán)境調查

包括：收集和分析現有技術(shù)資料、劃分檢測區段、選擇檢測工具、制定檢測實(shí)施方案[2]。收集、勘察與管道檢測相關(guān)的信息，如：管道基礎數據、管道建設數據、管道管理數據、管道敷設環(huán)境數據、管道運行數據以及以往檢測報告等。

1.2 防腐層狀況不開(kāi)挖檢測

（1）交流電流衰減法（PCM）檢測

交流電流衰減法（PCM）通過(guò)ESREC軟件模擬，對現場(chǎng)采集的電流數據進(jìn)行處理和分析，由管中電流衰減曲線(xiàn)圖（圖1）可以看出管道整體的電流衰減不明顯，管道防腐層面電阻率Rg≥300.0  kΩ·m2，防腐層狀況評級等級為優(yōu)。

圖1管中電流衰減曲線(xiàn)

（2）交流地電位梯度法（ACVG）檢測

采用交流地電位梯度法（ACVG） [3]，該管道全線(xiàn)共檢出防腐層破損點(diǎn)64個(gè)，平均每千米0.57個(gè)，對檢測出的防腐層破損點(diǎn)全部進(jìn)行修復。

1.3 陰極保護系統有效性檢測

（1）通、斷電位測試

根據GB/T 21246―2007《埋地鋼質(zhì)管道陰極保護參數測量方法》，利用GPS同步電流中斷器以瞬間斷電法測試該管道陰極保護通電、斷電電位，結果分別為-1 203  ～-2 000 mV，-490 ～-1 250 mV，如圖2所示。結果顯示100#—102#、105#—-107#樁處管道斷電電位未達標，該處管道欠保護。

圖2  通、斷電位測試結果

（2）CIPS測試

對該管線(xiàn)過(guò)保護和欠保護管段進(jìn)行CIPS測試[3]，結果顯示斷電電位均位于-850 ～-1 200 mV，處于有效的陰極保護狀態(tài)�？傮w評價(jià)該管線(xiàn)陰極保護系統狀況良好，有效保護率為100%。

（3）犧牲陽(yáng)極開(kāi)路、閉路測試

測試5個(gè)臨時(shí)犧牲陽(yáng)極測試樁的保護電位、開(kāi)路電位、極化電位、輸出電流，結果（表1）顯示，各臨時(shí)犧牲陽(yáng)極陰極保護有效。

測試2個(gè)陰保站恒電位儀運行參數及外圍連接，結果如表2、表3所示，各陰保站恒電位儀運行狀態(tài)均正常。

（5）絕緣接頭檢測

采用電位法測量絕緣接頭絕緣性能，結果（表4）顯示，各絕緣接頭性能正常。

（6）土壤電阻率測試

依據GB/T 21447―2008《鋼制管道外腐蝕控制規范》測試土壤電阻率，該管線(xiàn)沿線(xiàn)敷設環(huán)境的土壤電阻率均大于50 Ω•m，土壤腐蝕性弱。

（7）管道雜散電流干擾檢測

采用雙參比電極法測定直流干擾電流地電位梯度、單參比電極法測定管道交流感應電壓，并按照SY/T 0087.1－2006《鋼質(zhì)管道及儲罐腐蝕評價(jià)標準埋地鋼質(zhì)管道外腐蝕直接評價(jià)》和GB50698－2011《埋地鋼制管道交流干擾防護技術(shù)標準》進(jìn)行評價(jià)[4]。

檢測全線(xiàn)111處直流雜散電流干擾，其中弱干擾61處、中度干擾42處、強度干擾8處。對直流地電位梯度與管道通電電位的對比結果進(jìn)行分析，直流地電位梯度雖然在干擾強度上評價(jià)為中度，但管線(xiàn)整體保護電位變化趨勢顯示，測試樁附近管段與相鄰測試樁之間電位無(wú)明顯變化，不存在背離正常情況的電位偏移，且不存在電位隨直流地電位梯變化而顯著(zhù)變化的情況，由此可看出此段管線(xiàn)上無(wú)明顯靜態(tài)直流雜散電流干擾存在。同時(shí)，沿線(xiàn)測試樁的通斷電位和CIPS測試結果顯示，管道電位測試過(guò)程中自身電位不隨時(shí)間變化而變化（排除受施加斷流器進(jìn)行通斷電位測試的影響因素），管線(xiàn)不存在直流雜散電流干擾。

檢測全線(xiàn)111處交流雜散電流干擾，其中弱干擾111處，無(wú)中度干擾和強度干擾。管道交流電壓0.40～2.62 V，均低于4 V，管道交流電壓小，無(wú)需進(jìn)行排流保護。

1.4 開(kāi)挖直接檢驗

選取檢測過(guò)程中發(fā)現的防腐層有缺陷、曾發(fā)生泄漏搶險事故或位于較高風(fēng)險地段的管段，存在彎頭（管道變向點(diǎn)）、變坡點(diǎn)、三通等管件的管段，以及管道埋設于地勢低洼處、雜散電流干擾較強的管段，按檢測長(cháng)度在上述三類(lèi)管段上開(kāi)挖10處進(jìn)行直接檢驗。

（1）防腐層測試

對開(kāi)挖處管道防腐層進(jìn)行電火花檢測[5]，經(jīng)檢測管道機械損傷5處，回填傷4處，其它1處。10處防腐層結構均為3PE，外觀(guān)光滑平整。依據GB/T 23257―2009《埋地鋼質(zhì)管道聚乙烯防腐層》，10處開(kāi)挖點(diǎn)管道防腐層厚度均大于2.2mm，符合聚乙稀“普通級”防腐層厚度標準要求。10處檢測點(diǎn)管道防腐層黏接力均為“無(wú)變化”。

（2）管地電位測試

采用近參比法對10處開(kāi)挖點(diǎn)進(jìn)行管地電位測試，管地電位-1.32 ～-1.78 V（圖3）。

圖3 管地電位測試結果

（3）管道壁厚檢測

采用超聲波測厚方法[5]檢測管道壁厚，結果（表5）顯示，最小剩余壁厚是標稱(chēng)壁厚的93.9%~95.1%。

（4）管道外壁腐蝕檢測

參照SY/T 0087.1－2006《鋼制管道及儲罐腐蝕評價(jià)標準 埋地鋼質(zhì)管道外腐蝕直接評價(jià)》[5]，根據防腐層缺陷形態(tài)、缺陷狀況的檢查、管體腐蝕狀況的檢查以及腐蝕產(chǎn)物分析的結果，對管體腐蝕類(lèi)型進(jìn)行判定[6]。在剝去管道外防腐層后，徹底清除管道表面檢測區域的防腐材料及腐蝕產(chǎn)物，并使用焊接檢驗尺進(jìn)行外腐蝕區域的腐蝕坑深測試，對連成片的蝕坑，測量最深腐蝕部位的腐蝕坑深。在10個(gè)檢測點(diǎn)中，發(fā)現5處無(wú)腐蝕、5處露鐵生銹。

2 合于使用評價(jià)

2.1 管道應力分析計算

利用應力分析軟件“CAESAR II”建模并計算[7] ，該管道持續應力和膨脹應力最大點(diǎn)均在同一個(gè)彎頭位置，持續應力最大為45 276.0 kPa，為許用應力的18.7%;膨脹應力最大為40 271.2 kPa，為許用應力的17.3%。依據GB50251―2015 《輸氣管道工程設計規范》，操作條件的管系持續應力、膨脹應力均在允許的小于90%管道最小屈服強度內，管道結構設計合理。

2.2 管道剩余強度評估

10處破損點(diǎn)腐蝕情況和管道壁厚測試結果（表5）表明，破損點(diǎn)的管體未發(fā)生腐蝕，管道壁厚減薄較小，管道最小剩余壁厚超過(guò)90%壁厚，按照三步評價(jià)法[7]第一步最小剩余壁厚評價(jià)得出管道可以繼續使用，結論明確則無(wú)需進(jìn)行危險截面評價(jià)和殘余強度評價(jià)。

2.3 管道剩余壽命預測

（1）壽命預測

根據10處防腐層破損點(diǎn)開(kāi)挖檢測結果，整條管線(xiàn)均未發(fā)生腐蝕，則無(wú)需計算剩余使用壽命，視為與新建管道剩余壽命相同[8]。如后期進(jìn)行管道破損點(diǎn)開(kāi)挖發(fā)現管道發(fā)生腐蝕，則需要根據腐蝕情況，對管道的剩余壽命進(jìn)行重新評價(jià)[9]。

（2）再評價(jià)間隔

根據SYT0087.1―2006，缺乏被評價(jià)管道的實(shí)際腐蝕速率時(shí)，推薦按0.4 mm/年的點(diǎn)蝕速度作為被評價(jià)管道的外壁腐蝕速率�？紤]到該管線(xiàn)外防腐層狀況、陰極保護系統狀況以及若管道外部環(huán)境發(fā)生改變對管道狀況的影響，根據TSG D7003―2010第23條的規定，綜合評價(jià)該管線(xiàn)再評價(jià)間隔為 5 年。

3 小結

直接檢測采用多種檢測手段從管道防腐層、陰極保護、環(huán)境腐蝕性等方面對管道外腐蝕情況和防腐保護系統進(jìn)行了全面檢驗，并出具合于使用評價(jià)，是一種綜合的完整性評價(jià)方法，符合法定檢驗的要求，其評價(jià)結果可作為管道完整性管理的可靠依據，可據此制定管道的維修方案和預防措施。隨著(zhù)我國管道建設的快速發(fā)展，在役油氣管道里程將迅速增加，開(kāi)展管道法定檢驗將日顯重要，尤其對于因輸量等無(wú)法滿(mǎn)足內檢測要求的管道，基于直接檢測的合于使用評價(jià)將得到更加廣泛的應用。

參考文獻：

[1]《質(zhì)檢總局 國資委 能源局關(guān)于規范和推薦油氣輸送管道法定檢驗工作的通知》（國質(zhì)檢特聯(lián)﹝2016﹞560號）.2016-11-23.

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作者簡(jiǎn)介：王愛(ài)玲，女，1988年生，工程師， 2013年碩士畢業(yè)于中國石油大學(xué)（華東）油氣儲運專(zhuān)業(yè)，現主要從事長(cháng)輸油氣管道完整性專(zhuān)業(yè)方向的研究工作

《管道保護》2018年第4期（總第41期）