邢金濤，曹海平，毛升好，周國琴

中國石油長慶油田分公司技術(shù)監(jiān)測中心（陜西西安710018）

淺談油氣集輸管道外檢測與風(fēng)險評價要點

邢金濤，曹海平，毛升好，周國琴

中國石油長慶油田分公司技術(shù)監(jiān)測中心（陜西西安710018）

外檢測是在不開挖的條件下，通過對埋地管道外覆蓋層以及陰極保護(hù)效果檢測評價，判斷管道腐蝕情況，有針對性地維護(hù)修復(fù)和管理，避免管道事故的發(fā)生，具有較大的經(jīng)濟(jì)和社會效益。介紹了管道外檢測和風(fēng)險評價的流程、方法和內(nèi)容等要點，目的在于提高油氣集輸管道檢測的精準(zhǔn)度，有利于管道安全平穩(wěn)運(yùn)行和生產(chǎn)維護(hù)管理。實踐證明，尋求最小的事故率、最小的損失和最優(yōu)的安全投資效益，是保證油田集輸管道安全運(yùn)行的重要手段。

油氣集輸管道；外檢測；風(fēng)險評價

集輸管道是油氣輸送的主要物流渠道，廣泛而又復(fù)雜地分布于油田各個區(qū)塊,是油田生產(chǎn)的基礎(chǔ)保障。隨著油田建設(shè)的不斷發(fā)展，管道數(shù)量日趨增多。據(jù)不完全統(tǒng)計，中國石油長慶油田分公司（以下簡稱長慶油田）油氣集輸管道約78 000 km。這些管道途經(jīng)山坡、旱地、沙灘，穿越河道、水田，地形地貌復(fù)雜。隨著服役時間的增加，管道老化問題日益突出，油氣泄漏、環(huán)境污染事件時有發(fā)生。不僅造成資源浪費(fèi)，甚至?xí)＜暗街車罕姷纳敭a(chǎn)安全。開展油氣集輸管道檢測和風(fēng)險評價，有計劃的維護(hù)和修理，能延長管道使用壽命，降低管道運(yùn)行成本，保證管道安全運(yùn)行。

目前管道的檢測方法有內(nèi)檢測、外檢測、專項檢測以及其他經(jīng)過驗證和認(rèn)可能夠確認(rèn)管道完整性的項目與方法[1]。在內(nèi)檢測時因管內(nèi)結(jié)蠟或管線變形極易造成堵管，清管時管內(nèi)的原油無法存放,被油品污染的水排放和處理難度大，且停產(chǎn)周期長，檢測成本高。外檢測可隨時檢測管道的任何部分，不需要與管道內(nèi)介質(zhì)接觸，是油氣集輸管道檢測的常用方法。

1 埋地管道外檢測

1.1 資料調(diào)查與數(shù)據(jù)收集

收集管道設(shè)計、安裝、運(yùn)行、維護(hù)資料以及介質(zhì)成分等數(shù)據(jù)資料，如管道規(guī)格、輸送壓力、介質(zhì)腐蝕性、外防腐層類型、管道運(yùn)行年限，是否采取陰極保護(hù)，以及管道運(yùn)行歷史中管道失效的初步原因及失效位置分布等，并對資料數(shù)據(jù)進(jìn)行審查分析，記錄防腐層破損點的數(shù)量、位置、面積。統(tǒng)計、分析管道泄漏的位置、原因、次數(shù)、處理過程、效果等。找出管道露管、淺埋、塌陷等回填不正確導(dǎo)致的問題，以便劃分管線地區(qū)等級，確定風(fēng)險管段，為檢測評價工作提供原始數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)收集的完整程度和準(zhǔn)確性將直接影響到檢測工具的選擇和管道分段，收集的數(shù)據(jù)要滿足管道分段的最少要求，且及時進(jìn)行更新，保存錄入到管道數(shù)據(jù)庫中。

1.2 敷設(shè)環(huán)境調(diào)查

敷設(shè)環(huán)境調(diào)查主要調(diào)查管道走向、位置和埋深，以及管道沿線人口密度、周圍覆土流失、公路、鐵路、穿跨越、占壓、鄰近建筑物、第三方破壞、土壤顏色、地質(zhì)、剖面分層、干濕度、松緊程度、植物根系、地下水位等。

1.3 環(huán)境腐蝕性檢測

土壤環(huán)境是造成埋地管道外腐蝕的主要原因，一般選擇有代表性的位置進(jìn)行土壤質(zhì)地檢查和土壤電阻率測試。對于已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的腐蝕活性點可測試其附近土壤的腐蝕電流密度，必要時進(jìn)行管道自然腐蝕電位、氧化還原電位、管地電位、雜散電流等參數(shù)測試，或?qū)μ娇犹幍耐寥罉悠愤M(jìn)行土壤pH值、土壤含水量、土壤含鹽量、土壤含量測定，綜合評價土壤的腐蝕性。

對可能存在交、直流干擾影響的管道，如距離管道較近的第三方管線陰極保護(hù)系統(tǒng)、電氣化鐵路、平行走向的交流高壓輸電線和其他工作電源等區(qū)域，應(yīng)調(diào)查干擾來源，測試雜散電流的大小和方向，查明干擾分布和變化規(guī)律，判斷其對管道的影響。

秀容母親說：“喬瞧咋咋呼呼，沒半點規(guī)矩，這樣的兒媳婦，我不要！她學(xué)什么不好，偏要跟父親學(xué)醫(yī)，她又不想當(dāng)接生婆。我聽人說過，有一回抬來一個病人，她說，我爹不在家，我來治吧，三兩下就把那人衣服撕了……我知道，她是想救人，那人胸口被蛇咬了，得趕緊把毒血擠出來，但她一個姑娘家，怎能把陌生男人的衣服撕開來？”看著兒子焦急的面孔，秀容母親放緩了語氣：“其實，西大街另有一位好姑娘，你若娶了她，娘倒是很滿意。”

1.4 防腐層狀況檢測

防腐層完整性檢測一般采用多頻管中電流法（PCM）[2]，測試前應(yīng)熟悉被測管道的基本情況，了解管道相關(guān)設(shè)施，避免干擾。測試應(yīng)避開變坡點，在相對平穩(wěn)的位置測試。測試過程應(yīng)借助管道陰極保護(hù)測試線、暴露的管體、閥井處和裸露在外部的金屬設(shè)施發(fā)射和接受訊號，但要注意管道分支。接地極一般設(shè)在距檢測管線垂直方向30～50 m以外之處，可選取沿線的犧牲陽極或者單獨設(shè)置，在土壤濕度較大，沒有并行、交叉管道、高壓線、變壓器、地下電纜、鐵路等干擾時,準(zhǔn)確度較高，土壤干燥的區(qū)域，則需加水降低土壤的電阻率，促使接地極和土壤良好接觸。

測試中發(fā)射機(jī)提供的管道中信號電流大小應(yīng)依據(jù)時間情況確定，如防腐層老化嚴(yán)重，電流衰減快，需要加大信號的輸出，否則發(fā)射信號范圍短，影響檢測效率。一般情況下，PCM接收機(jī)檢測到信號小于10 mA時，應(yīng)更換信號輸入點。測試中若發(fā)現(xiàn)前后兩次電流測試結(jié)果出入較大，應(yīng)進(jìn)行加密測試，找到最接近衰減最大的位置進(jìn)行記錄。遇有穿跨越地段，必須在同一信號下測試兩頭電流數(shù)據(jù)。測試要有連續(xù)性，發(fā)現(xiàn)衰減應(yīng)分析原因，如破損點、與其他管道交叉或平行、有閥室閥井等。存在多條平行或交叉管線，將發(fā)射機(jī)接地線接在目標(biāo)管線的兩端，立體管網(wǎng)使用小功率發(fā)射，以減少發(fā)射信號與非目標(biāo)管線的耦合。

防腐層破損點檢測一般采用交流電位梯度法，檢測時A字架插入地表后應(yīng)等待儀器顯示穩(wěn)定，記錄的電位梯度應(yīng)為檢測時讀取到的最大值，為了準(zhǔn)確定位破損點，工作人員應(yīng)垂直于管道方向，在破損點前后、左右進(jìn)行測試。如發(fā)現(xiàn)在埋深2倍的間距內(nèi)儀器信號持續(xù)顯示破損點,則把此點定為特殊破損點，應(yīng)把開挖尺寸增加到埋深的2倍左右，防止破損點漏檢。另外防腐層破損點檢測還要考慮管道埋深、地形地貌影響和土壤電阻率的影響。記錄必須詳細(xì)、準(zhǔn)確，應(yīng)包括相對距離、管道埋深，地表形態(tài)及相關(guān)環(huán)境描述等。

為了準(zhǔn)確定位，輸油管道或外輸干線，如采用了陰極保護(hù)，可用DCVG（交流電位梯度法）、CIPS（密間隔電位測試）和變頻—選頻法聯(lián)合檢測，不僅能準(zhǔn)確找到防腐層破損點，同時也可消除電流在防腐層中流動所形成的電阻壓降（IR）的影響。對于集油、集氣管道，由于站間管道很多，一旦檢測到信號，電流就會從損點流入其他帶有破損點的管道上，很難判斷管道的真實走向，所以對帶有采用陰極保護(hù)的并行管道，可用DCVG、CIPS法或與PCM法聯(lián)合檢測，在密集區(qū)通過PCM探管功能中的靈值法就能準(zhǔn)確的找到所需要檢測的管道。對于出油、采氣管線，可以用PCM法或Pearson法檢測，檢測時發(fā)射機(jī)信號應(yīng)加在單井上，最好不要加在計量間，因為計量間管道多，容易分走電流，導(dǎo)致接收信號不強(qiáng)。

1.5 開挖驗證

開挖的目的是收集足夠的數(shù)據(jù)來確定管道上可能存在的腐蝕缺陷特性，驗證間接檢測的有效性。開挖點應(yīng)選擇在電流突降部位，且排除高壓線、發(fā)射塔等干擾信號源，無分流管線、犧牲陽極埋設(shè)等因素。但是管線拐彎處、井場分離器等設(shè)備地點，為電流信號的正常突降，不做為開挖依據(jù)。開挖應(yīng)分類、分步進(jìn)行。先是對第一類可能已經(jīng)造成危害的部位全部開挖；其次是第二類可能不會造成危害的部位選擇2處抽查，如果已經(jīng)危害到管道安全運(yùn)行，則再抽查2處；對于第三類不會造成危害的部位一般不需要開挖，全部為第三類時每千米至少開挖一處。

西北地區(qū)干旱少雨，土壤含鹽量極高，在防腐層破損區(qū)域開挖的基礎(chǔ)上，應(yīng)對低洼地、潮濕地（如集輸井站）、地下水位較高區(qū)域等容易遭受腐蝕的部位，以及穿跨越彎頭出入地管段、事故多發(fā)地、高后果區(qū)、防腐層老化嚴(yán)重的管段、應(yīng)力集中和人口相對稠密段進(jìn)行重點開挖[3]。

開挖檢測應(yīng)考慮管道的投運(yùn)年限及走線調(diào)查情況，如泄漏次數(shù)多（排除人為因素）、管道投運(yùn)初期或接近設(shè)計使用壽命，應(yīng)增加開挖點的數(shù)量以檢測管道內(nèi)腐蝕或安裝質(zhì)量；如果管道投產(chǎn)較晚，又未發(fā)現(xiàn)泄漏，防腐層狀況良好，可減少開挖點的數(shù)量。

1）防腐層外觀檢查和黏結(jié)力檢測。對開挖出的防腐層進(jìn)行檢測，觀察保溫層和防腐層表面是否平整、搭接均勻，表面有無氣泡、蝕坑、破損、裂紋、剝離等現(xiàn)象。用刀尖沿鋼管軸線方向刻劃兩條相距l(xiāng)0 mm的平行線，再劃兩條相距10 mm并與前兩條線相交成30°角的平行線，要求各條刻線必須劃透涂層。然后把刀尖插入平行四邊形各內(nèi)角的涂層下，施加水平推力。防腐層成碎末狀剝離，表明黏結(jié)力良好；成片狀剝離，表明黏結(jié)差。

2）防腐層破損及管體腐蝕檢測。對開挖點的管道清除破損防腐層后，檢測記錄管道金屬表面的腐蝕產(chǎn)物、腐蝕狀況、腐蝕成分以及腐蝕坑深度和面積等，描述金屬腐蝕的部位，根據(jù)產(chǎn)物顏色判別腐蝕產(chǎn)物類型，記錄腐蝕形狀、位置，判定腐蝕類型，測量腐蝕區(qū)域深度、長度、寬度。

原油集輸管道的腐蝕主要集中在出油和集油管道的管體中下部或焊縫附近，除對保溫層損壞段開挖檢查、檢測外，應(yīng)對外露管段和介質(zhì)的死角部位用超聲波測厚儀進(jìn)行壁厚測定，測定時應(yīng)沿管子軸向、徑向平移，按時鐘位置布點確定其最小值。由于開挖點并不見得是實際腐蝕最嚴(yán)重的部位，管線開挖后可借助超聲導(dǎo)波檢測儀、漏磁檢測儀、TOFD檢測儀等對管道內(nèi)腐蝕情況進(jìn)行檢測。

3）其他檢測。對于已經(jīng)接近或超過設(shè)計壽命的管道，應(yīng)選擇有代表性的部位進(jìn)行金相或硬度檢驗，以確定材料性能是否劣化。當(dāng)母材或焊縫硬度超過200 HB時應(yīng)進(jìn)行無損檢測或金相檢驗。對跨越段、裸露段進(jìn)行超聲導(dǎo)波檢測，對開挖處有懷疑的焊接接頭進(jìn)行超聲、射線、磁粉檢測等。對有強(qiáng)制電流陰極保護(hù)的管道，盡量用CIPS密間距電位檢測儀檢測陰極保護(hù)效果。如果用數(shù)字萬用表測試電位，測試數(shù)據(jù)要扣除IR降的影響，否則會發(fā)生誤判，測試時參比電極要插入管道正上方的土壤中，測試過程中要保證電極與土壤接觸良好。對閥門、法蘭、接地裝置、壓力表、緊急切斷裝置等進(jìn)行檢查。

1.6 后評價

主要是通過外檢測分析管道的腐蝕趨勢，預(yù)測缺陷增長率、制定修復(fù)響應(yīng)計劃、提交整改建議，指導(dǎo)管道的安全運(yùn)行與質(zhì)量維護(hù)，確定再次檢測的時間間隔。后評價主要包括外腐蝕評價、內(nèi)腐蝕評價、土壤腐蝕性評價、防腐層性能評價、陰極保護(hù)有效性評價、缺陷適用性評價和管材適用性評價等。

2 管道風(fēng)險評價

風(fēng)險評價的目的是最大限度地減少事故發(fā)生率和盡可能的延長管道使用壽命，掌握高風(fēng)險管段的確切位置，及時監(jiān)護(hù)或提前維修。管道風(fēng)險評價方法很多，應(yīng)根據(jù)管道系統(tǒng)特點、危害因素識別結(jié)果及所需數(shù)據(jù)的完整性和數(shù)據(jù)質(zhì)量等選擇一種或幾種方法綜合評價。評價方法的選擇取決于風(fēng)險評價的目的、經(jīng)濟(jì)投入、可以得到的數(shù)據(jù)完整程度等因素[4]。管道風(fēng)險評價程序一般應(yīng)包括準(zhǔn)備階段、危險因素的識別、定性分析或定量分析、提出安全對策措施以及形成評價結(jié)論和建議。

2.1 準(zhǔn)備階段

有針對性地搜集引起事故的相關(guān)資料，如材質(zhì)、最大設(shè)計壓力、運(yùn)行壓力、采取的防腐措施、輸送介質(zhì)、周圍的環(huán)境狀況等信息，對管道進(jìn)行分段。管道分段要合理，太少會降低評價精度，太多則會增加數(shù)據(jù)采集、處理和維護(hù)成本。劃分次序依次為人口密度、土壤情況、防腐層狀況、管齡等，出油、采氣管線以單井作為評價單元，集輸油、輸氣管線以轉(zhuǎn)油站、集氣站作為評價單元。

2.2 危險因素識別

管道風(fēng)險主要有輸送介質(zhì)與土壤環(huán)境引發(fā)的管道內(nèi)外腐蝕減薄、打孔盜油第三方破壞、設(shè)計施工缺陷、運(yùn)行與維護(hù)操作、自然與地質(zhì)災(zāi)害等。通過收集的信息資料對失效的因素和后果進(jìn)分析，建立失效后果評分模型，模型中的風(fēng)險變量可根據(jù)管道泄漏的歷史數(shù)據(jù)與失效模式做出必要的調(diào)整，以適應(yīng)評價對象的特定環(huán)境。

2.3 定性定量分析

對評價管段各種危害安全的因素和可能的后果逐項分析、評分。

2.4 失效后果評價

根據(jù)管道失效后果評分模型及層次關(guān)系、評分項的權(quán)重和評分細(xì)則進(jìn)行評分[5]，計算管道風(fēng)險值，進(jìn)行風(fēng)險等級劃分。對于高風(fēng)險絕對等級或高風(fēng)險相對等級的區(qū)段，應(yīng)分析其風(fēng)險的主要來源，并針對風(fēng)險因素提出減緩措施建議，同時還應(yīng)考慮潛在的危險因素，使風(fēng)險盡可能的降低至可接受的范圍。如果采取措施已經(jīng)降低管線風(fēng)險、管道經(jīng)過修理改造或管道沿線環(huán)境發(fā)生重大變化時，應(yīng)重新進(jìn)行風(fēng)險評價。

3 結(jié)論

管道外檢測與風(fēng)險評價是一種綜合性的檢測、評價方法，可以根據(jù)管道的實際情況選擇合適的檢測方法，能有效排除管道安全隱患，有針對性地開展維護(hù)和修理，減少對低風(fēng)險管道的管理投入，尋求最小的事故率、最小的損失和最優(yōu)的安全投資效益，是保證油田集輸管道安全運(yùn)行的重要手段。

[1]何仁洋.油氣管道檢測與評價[M].北京：中國石化出版社, 2010.

[2]周德敏,何仁洋,楊永,等.埋地管道檢測方法及要點解析[J].腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù),2012,24(4)：349-351.

[3]劉海峰,胡劍,楊俊.國內(nèi)油氣長輸管道檢測技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].天然氣工業(yè),2004，24(11)：147-150.

[4]石油管材專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會.油氣輸送管道風(fēng)險評價導(dǎo)則：SY/T 6859—2012[S].北京：石油工業(yè)出版社,2012.

[5]全國鍋爐壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會.埋地鋼質(zhì)管道風(fēng)險評估方法：GB/T 27512—2011[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2011.

External detection is to judge the corrosion status of buried pipeline through the detection evaluation of outer covering layer and cathodic protection effect of the buried pipeline without excavation,so as to carry out targeted maintenance,repair and management and to avoid the occurrence of pipeline accidents.The process,method and contents of pipeline external inspection and risk evaluation are introduced in order to improve the inspection accuracy of oil and gas gathering and transportation pipeline,which is beneficial to the safe and smooth operation and the maintenance management of oil and gas gathering and transportation pipeline.Practice has proved that seeking the smallest accident rate,the smallest loss and the best safety investment benefit is an important means to ensure the safe operation of the oilfield gathering and transportation pipeline.

oil and gas gathering pipeline;external detection;risk assessment

2017-05-11

邢金濤（1982-），男，工程師，現(xiàn)主要從事特種設(shè)備檢驗工作。