李 俠

（中國工業(yè)防腐蝕技術(shù)協(xié)會，北京 100101）

0 引言

輸送石油、天然氣為主要任務(wù)的油氣管道，是我國能源發(fā)展的“血脈”，是國家生命線工程，關(guān)乎國家能源安全。目前，世界上超過85%的原油和100%的天然氣運(yùn)輸通過管道實(shí)現(xiàn)[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2019年底，中國油氣長輸管道總里程達(dá)到13.9萬千米，其中天然氣管道約8.1萬千米，原油管道約2.9萬千米，成品油管道約2.9萬千米[2]。油氣管道運(yùn)輸已成為同公路、鐵路、航空、水路運(yùn)輸并列的五大運(yùn)輸方式之一。然而，伴隨我國大部分主力油氣田開采已到了中后期，油氣管道的應(yīng)用周期也比較長，油氣管道應(yīng)用過程中，受到內(nèi)部介質(zhì)及外界環(huán)境的影響，存在不同程度的腐蝕和損壞。管道穿孔、泄露及破裂等問題的發(fā)生幾率增高，對管線的正常運(yùn)行產(chǎn)生了嚴(yán)重不良影響，也威脅著人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。

1 油氣管道腐蝕因素及特征

對油氣運(yùn)輸過程中各類事故發(fā)生的原因進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)腐蝕屬于導(dǎo)致事故發(fā)生的最主要因素。導(dǎo)致油氣管道腐蝕的原因有很多種，根據(jù)輸送介質(zhì)和輸送管線所處環(huán)境的不同，以及集輸管線自身存在缺陷問題，外壁及內(nèi)壁所接觸的環(huán)境存在差異性，致蝕原因和致蝕程度也有明顯的差異。管道腐蝕因素主要有：（1）化學(xué)因素，包括土壤中的化學(xué)腐蝕、CO2腐蝕、H2S腐蝕、氧腐蝕等；（2）電化學(xué)因素，局部的電化學(xué)分布不均勻會導(dǎo)致與其接觸的金屬管道產(chǎn)生微電池，從而發(fā)生電化學(xué)腐蝕反應(yīng)；（3）生物因素，例如鐵細(xì)菌和硫酸還原菌，能參與或促進(jìn)金屬腐蝕過程；（4）管道材料不均勻的因素；（5）物理因素，例如土壤的應(yīng)力腐蝕和油砂的沖蝕。

分析管道腐蝕因素，主要由于管材自身性質(zhì)問題、管線布局走向問題、介質(zhì)輸送問題、周圍土壤環(huán)境問題、防腐補(bǔ)口問題等多種因素誘發(fā)，均可能在一定程度增加管線腐蝕程度。由于腐蝕情況自身屬于自然破壞的一個過程，是管道應(yīng)用過程中極易出現(xiàn)的自然現(xiàn)象，所以腐蝕問題無法避免，需順應(yīng)腐蝕發(fā)展規(guī)律，合理采取措施對腐蝕進(jìn)行控制和規(guī)避，以降低由于腐蝕而產(chǎn)生的危害[3]。

2 油氣管道腐蝕的檢測技術(shù)

2.1 埋地管道外防腐層檢測技術(shù)

需要定期開展埋地油氣管道外層腐蝕情況的檢查，依據(jù)檢查結(jié)果評估管道防腐層的腐蝕狀況，以更好的修復(fù)防腐層。埋地管道外防腐層破損點(diǎn)檢測技術(shù)主要包括磁場分布、等效電流梯度、電位梯度和電位分布法等。

（1）磁場分布法

在開展檢測過程中，無需開展接地檢測，也不會受到土壤介質(zhì)均勻程度的影響，但是檢測過程中極易受到管道埋地深度影響對檢測結(jié)果產(chǎn)生負(fù)面作用。磁場分布法檢測點(diǎn)會直接對檢測結(jié)果產(chǎn)生影響，合理選擇觀測點(diǎn)距，可對抽樣點(diǎn)位置進(jìn)行明確，其也關(guān)系到檢測曲線的最終形狀。地貌的變化對管道埋地深度產(chǎn)生著直接影響，極易出現(xiàn)磁場曲線異常變化情況的發(fā)生，所以這一方法應(yīng)用比較少。

（2）等效電流梯度法

應(yīng)用過程中，主要是在管道上進(jìn)行交變電流信號的疊加，使電流能夠沿著管道方向不斷向更遠(yuǎn)的方向傳播。若是在管道周圍存在電磁場，依照檢測儀之中的接收器，即可對管道中的等效電流數(shù)值進(jìn)行測定，若是埋地管道的外防腐層出現(xiàn)破損，電流就會在破損位置不斷流失，導(dǎo)致破損位置的斷流數(shù)值不斷降低，從電流下降程度開展定性分析，可有效對防腐層的破壞程度進(jìn)行確定，也可準(zhǔn)確定位破損的位置。這一方法操作簡單，且檢測過程中不會受到管道深度的影響，但是相對于定位的精確程度來說，具備一定缺陷[4]。

（3）電位分布及電位梯度法

指的是給管道增加一個特定的檢測信號后，令信號沿著管道進(jìn)行傳播，若是管道外防腐層中出現(xiàn)破損點(diǎn)時，需以破損點(diǎn)為中心，于管道周圍位置生成疊加情況的點(diǎn)源電場，此時若是土壤電阻率均勻，可以依靠尋找電場點(diǎn)源及電場強(qiáng)度測量方式，于地面進(jìn)行投像，以更好的尋找破損點(diǎn)所處位置。電位梯度法操作方式簡便，應(yīng)用效率較高，且應(yīng)用成本比較低，應(yīng)用過程中，能夠直接尋找破損點(diǎn)所處位置，但是極易受到地貌和地形影響對電場及電位的分布情況產(chǎn)生不利影響。

2.2 埋地管道管體腐蝕檢測技術(shù)

在開展埋地管道管體腐蝕技術(shù)檢測過程中，大都以以下幾種方式開展檢測：

（1）以目視法進(jìn)行檢測。依靠經(jīng)驗(yàn)豐富的人員利用簡單的儀器、肉眼以及簡單工具，對管壁外部存在腐蝕的位置進(jìn)行探查，以直觀的對缺陷位置進(jìn)行定位，這一檢測方式應(yīng)用簡單，但是缺少檢測的精準(zhǔn)程度，無法對檢測結(jié)果進(jìn)行定量。

（2）以滲透法進(jìn)行檢測。在被檢測的管道表面進(jìn)行熒光染料滲透液的涂抹，經(jīng)過染料的滲透作用，受到毛細(xì)管的直接作用，導(dǎo)致滲透液進(jìn)入到表面開口的缺陷之中，待檢測表面的滲透液干燥以后，在被檢測的管道表面涂抹顯像劑，依靠光源作用，缺陷處的滲透液痕跡被顯示出，就可以檢測出缺陷形狀和缺陷分布狀況。這一方法應(yīng)用簡單，可直觀對缺損位置進(jìn)行確定，但是檢驗(yàn)時間相對較長[5]。

（3）磁漏檢測法。對管道材料進(jìn)行鐵磁磁化處理后，依靠鐵磁材料導(dǎo)磁率及其空氣及內(nèi)部位置導(dǎo)磁率之間的差異性，對管道表面漏磁位置進(jìn)行觀察，即可對缺陷發(fā)生的位置進(jìn)行確定，但是這一方法僅適用于鐵磁材料表面的檢測，具有較小的適用性。

（4）超聲波檢測法。可依靠晶體轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生極高的高頻聲波，以此穿過材料，依靠測量回聲方式令其返回探頭，以此對管道缺陷情況進(jìn)行確定。此方法簡便、應(yīng)用范圍廣，但誤差較高。

埋地管道管體腐蝕情況檢測也可依靠管道內(nèi)壁竊鏡檢查形式及管內(nèi)檢測方式開展。此外，長距超聲波反射、等效電流中心偏移、視綜合參數(shù)異常及金屬蝕失量評價等方式均屬于重要的檢測方法。

3 油氣管道腐蝕的修復(fù)技術(shù)

3.1 緩蝕劑技術(shù)

在油氣管道部件制造過程中，進(jìn)行緩蝕劑的添加，可保障油氣管道內(nèi)部部件防腐蝕能力的提高，確保油氣管道輸油氣水平。在管道中開展油氣防腐蝕工作，由于金屬腐蝕情況的復(fù)雜性，選用協(xié)同作用良好的多種緩蝕劑復(fù)配使用，較單一的緩蝕劑緩蝕作用效果顯著，可促進(jìn)防腐蝕質(zhì)量的提升。

3.2 管材鍍層技術(shù)

管材表面鍍上保護(hù)鍍層形式，有利于對腐蝕介質(zhì)及管材進(jìn)行隔離，可促進(jìn)運(yùn)輸管道材料應(yīng)用過程中耐腐蝕效果的提升。按防護(hù)層材料的類型，可分為金屬鍍層和非金屬鍍層。 金屬鍍層是將耐蝕性的金屬滲入或電鍍到鋼材表層，形成高抗腐蝕性的金屬層或合金層。非金屬鍍層是采用高抗腐蝕的非金屬材料在鋼材表面形成一層覆蓋層，以提高鋼材的耐蝕性和裝飾性。應(yīng)用鍍層防腐蝕技術(shù)，必須合理把控電鍍工藝及鍍層材料，以確保防腐蝕效果的優(yōu)化。

3.3 碳鋼管材技術(shù)

將碳鋼管材作為輸送管道的主要管材，可保障管柱、套管及油管能夠及時被更換和應(yīng)用，依據(jù)管道腐蝕狀況，更換普通碳鋼管材，可有效管理管道的腐蝕狀況，保障腐蝕被控制在合理的范圍內(nèi)。

3.4 耐腐蝕合金管材技術(shù)

合金管材在對管道進(jìn)行保護(hù)與防腐蝕的過程中，其由于自身防腐蝕能力較強(qiáng)，具有較高的防腐蝕效果，可促進(jìn)油氣輸送管道應(yīng)用安全性的提升，有效進(jìn)行油氣管道的保護(hù)。由于耐腐蝕合金管材自身的防腐蝕能力比較強(qiáng)，可從根本上保障輸送管道應(yīng)用的安全性，且該材料的應(yīng)用并不會對整體油氣工程產(chǎn)生不利影響[6]。

3.5 外管壁防腐蝕技術(shù)

（1）石油瀝青技術(shù)

該技術(shù)應(yīng)用成本比較低，保養(yǎng)具有方便性，維護(hù)方式簡單，依靠石油瀝青，可促進(jìn)石油管道防腐蝕效果的增長。但是石油瀝青應(yīng)用過程中吸水率較高，受到微生物的影響比較嚴(yán)重，所以必須綜合考量油氣管道應(yīng)用的周圍情況，依照地域狀況，合理應(yīng)用該技術(shù)進(jìn)行防腐蝕。

（2）聚乙烯膠粘帶技術(shù)

這一技術(shù)的應(yīng)用方式簡單，可依靠聚乙烯膠粘帶對外界環(huán)境進(jìn)行隔離，具有絕緣電阻高以及便于施工的特點(diǎn)。但是具有較低的抗土壤應(yīng)力作用，管道搭接位置極易失效，所以必須合理考慮膠粘帶的應(yīng)用位置，確保更好的進(jìn)行管件防腐蝕和管道修復(fù)。

（3）聚氨酯硬泡

其在應(yīng)用過程中，具有耐腐蝕性較強(qiáng)、吸水率較低、不易破壞以及較低的導(dǎo)熱系數(shù)等一系列優(yōu)點(diǎn)。但是應(yīng)用聚氨酯硬泡，其生產(chǎn)成本較高，且生產(chǎn)過程復(fù)雜度比較高，應(yīng)用專業(yè)性能比較強(qiáng)，所以并未廣泛推廣。

4 結(jié)語

綜上所述，由于油氣管道的應(yīng)用關(guān)系到油氣資源的順利運(yùn)輸，關(guān)系到周圍群眾的生命和財(cái)產(chǎn)安全，而腐蝕問題不可避免，這就需要科學(xué)、合理應(yīng)用腐蝕檢測技術(shù)進(jìn)行腐蝕情況檢測，并采用修復(fù)技術(shù)進(jìn)行腐蝕情況的修復(fù)，以此保障油氣管道應(yīng)用的安全性，創(chuàng)造出更多的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。