王 海 孫宗騰 李文言 劉國良

（中海油常州涂料化工研究院有限公司上海海鎧防腐工程技術(shù)分公司，天津 300452）

0 引言

油氣開采過程中由于多相流的強(qiáng)烈腐蝕性使得各種監(jiān)檢測手段應(yīng)運(yùn)而生，海上平臺工藝管線也常年進(jìn)行各種腐蝕監(jiān)檢測。然而腐蝕環(huán)境復(fù)雜多樣，針對不同的管線材質(zhì)、腐蝕介質(zhì)等就需要制定相應(yīng)的檢測方案，只有采取了恰當(dāng)?shù)臋z測手段，才能給出有效的防護(hù)手段“對癥下藥”，從而滿足安全生產(chǎn)要求?？梢姼g檢測方案的制定至關(guān)重要。

隨著科技的發(fā)展，針對腐蝕減薄、穿孔、裂紋、焊接缺陷及變形等問題，常用的檢測手段包括腐蝕掛片、腐蝕探針、水相分析、細(xì)菌檢測、二價鐵檢測、H2S和CO2檢測等常規(guī)手段和超聲波測厚、磁粉檢測、滲透檢測、焊縫區(qū)超聲檢測、渦流檢測以及超聲導(dǎo)波檢測等非常規(guī)手段得到廣泛應(yīng)用[1-4]，以對被檢測對象的安全性和可靠性進(jìn)行評價。各類檢測方法的適用場景有所差異，只有在充分了解各種檢測方法優(yōu)缺點(diǎn)的情況下，才能通過結(jié)合某幾種檢測方法制定出指定工況下最適用的檢測方案。

面對常規(guī)腐蝕檢測方法單一、效率低下、應(yīng)用范圍受限等缺點(diǎn)，本文通過綜合無損檢測方案的應(yīng)用來實(shí)現(xiàn)高效率、高精度的全面腐蝕檢測。

1 綜合無損檢測方案的制定和實(shí)施

1.1 工藝管線實(shí)際工況

本文選取的工藝管線實(shí)際參數(shù)如表1所示。天然氣中H2S分壓并未超過0.0003MPa的臨界值，CO2分壓也未超過0.021MPa的臨界值，但高壓環(huán)境使得水分更易液化，勢必引發(fā)電化學(xué)腐蝕。

1.2 方案制定

在對某段工藝管線進(jìn)行腐蝕檢測方案制定時，主要考慮能否對其進(jìn)行比較全面的檢測。而常規(guī)檢測手段更多的關(guān)注于腐蝕介質(zhì)的嚴(yán)苛程度以及掛片等的腐蝕速率，對于管線實(shí)際情況了解甚微。立足于對管線進(jìn)行全方位的檢測以及得到缺陷精確的數(shù)據(jù)，綜合無損檢測方案的應(yīng)用應(yīng)運(yùn)而生。

盡管超聲導(dǎo)波檢測能對整個管段尤其是對人員不容易到達(dá)或被保溫層包覆的管段實(shí)施100%的全面檢測[1,2]，但它對缺陷的識別信息需要有經(jīng)驗人員進(jìn)行解讀；受管徑和壁厚的影響，對某些缺陷（如減薄量）不能獲得精確的測量值；存在多重缺陷時可能會產(chǎn)生疊加效應(yīng)等局限性。

針對天然氣管道的腐蝕特點(diǎn)，除特別關(guān)注彎頭處及焊縫處腐蝕外，對于長的直管段的檢測，一般情況下，首先進(jìn)行超聲導(dǎo)波檢測對管段進(jìn)行全面檢測，獲得缺陷的區(qū)域位置。如果是焊縫，接下來對焊接區(qū)域進(jìn)行焊縫表面的磁粉檢測和焊縫內(nèi)部的超聲波檢測[5]；如果是管壁缺陷（如腐蝕穿孔、裂紋、腐蝕減薄等），后續(xù)進(jìn)行目視檢測和超聲波測厚等。

表1 工藝管線參數(shù)

表2 檢測方法詳情

1.3 檢測方法

本文使用的檢測手段所用儀器及測試參數(shù)或方法如表2所示。

圖1 超聲測厚檢測區(qū)劃分圖示

1.4 腐蝕檢測現(xiàn)場及過程

超聲導(dǎo)波檢測、超聲測厚、超聲焊縫檢測、磁粉檢測現(xiàn)場施工如圖2所示。首先進(jìn)行選點(diǎn)去除保溫層，然后安裝導(dǎo)波探頭環(huán)并連接主機(jī)及計算機(jī)進(jìn)行檢測，最后根據(jù)導(dǎo)波信號對特征位置去除保溫觀察并進(jìn)行超聲測厚或磁粉檢測等，對已知焊縫直接去除保溫進(jìn)行磁粉檢測、超聲檢測等。

圖2 （a）超聲導(dǎo)波檢測；（b）超聲測厚；（c）焊縫超聲檢測；（d）磁粉檢測施工現(xiàn)場

2 腐蝕數(shù)據(jù)分析

在對1#管線分段進(jìn)行導(dǎo)波檢測后發(fā)現(xiàn)，其分段代號為1～3和1～8的管線段導(dǎo)波檢測結(jié)果出現(xiàn)缺陷信號，結(jié)果如圖3所示。特征位置信息如表3所示。

圖3 （a）1～3管段；（b）1～8管段

圖4 1～4管段超聲導(dǎo)波包絡(luò)信號曲線

表3 導(dǎo)波檢測特征位置

通過圖3和表3可以發(fā)現(xiàn)導(dǎo)波檢測比較精確的檢測出缺陷的位置，大大提高了檢測效率，方便了后續(xù)點(diǎn)對點(diǎn)檢測。另外通過信號曲線還可以大致估算缺陷軸向尺寸，如圖3（a）中可以通過計算缺陷（Ⅰ）的波峰寬度大致估算缺陷軸向尺寸，這受限于儀器的精度。

針對導(dǎo)波檢測的結(jié)果，我們需要缺陷更詳細(xì)的信息，對特征位置去除保溫層后，直接采取超聲測厚檢測手段對缺陷處進(jìn)行檢測，結(jié)果如表4所示。

表4 超聲測厚檢測結(jié)果

通過計算得到相對于設(shè)計尺寸的平均減薄率分別為69.79%、71.51%，均為嚴(yán)重腐蝕，由SH/T 3059-2012《石油化工管道設(shè)計器材選用規(guī)范》可知對DN≤100mm的碳素鋼管道，最小壁厚為2.4mm。盡管超聲測厚得到的結(jié)果中的最小值仍然＜2.4mm，但管道由于腐蝕造成的壁厚減薄會使管道剩余強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于許用應(yīng)力值。

圖4為1～4管段導(dǎo)波檢測信號曲線，對特征處除去保溫層后發(fā)現(xiàn)為焊縫，針對焊縫及熱影響區(qū)的超聲檢測和磁粉檢測結(jié)果如表5所示。現(xiàn)場檢測得出該管段焊縫處無缺陷。

表5 焊縫及熱影響區(qū)超聲探傷和磁粉檢測結(jié)果

3 結(jié)語

無損檢測技術(shù)相對于傳統(tǒng)的常規(guī)檢測具有明顯的優(yōu)勢，一方面提高了檢測的全面性和準(zhǔn)確性，能得到不同類型缺陷的詳細(xì)信息，這對后續(xù)制定防護(hù)措置至關(guān)重要；另一方面，提高了檢測效率，在生產(chǎn)任務(wù)繁重、腐蝕問題日益凸顯的情況下，傳統(tǒng)常規(guī)檢測手段越來越無法達(dá)到快節(jié)奏的需求，綜合無損檢測的普及應(yīng)用迫在眉睫。