控制注汽管道壁厚減薄的方法

控制注汽管道壁厚減薄的方法

劉金濤

河南油田設(shè)計(jì)院

河南油田控制注汽管道壁厚減薄的方法主要有：在設(shè)計(jì)中將井場區(qū)域內(nèi)的單井注汽管道敷設(shè)高度由原來的300 mm提高到500 mm，保證管道處于干燥狀態(tài)，以減緩單井注汽管道壁的外腐蝕；對注汽管道內(nèi)蒸汽的流速進(jìn)行計(jì)算，在保證不發(fā)生沖蝕的前提下，合理確定蒸汽流速；施工單位在安裝注汽管道時(shí)應(yīng)對注汽管道的實(shí)際壁厚進(jìn)行測量并存檔備查，為壓力容器檢驗(yàn)部門日后推算注汽管道的腐蝕速率提供可靠的原始數(shù)據(jù)，保證推算壁厚腐蝕速率的準(zhǔn)確性；建立稠油熱采注汽管道壁厚評價(jià)技術(shù)體系，從而為注汽管道的設(shè)計(jì)、管理提供技術(shù)支撐。

注汽管道；壁厚減薄；蒸汽流速；腐蝕速率；措施

1 現(xiàn)狀與問題

河南油田注汽管道材質(zhì)均采用無縫鋼管（GB/ T6310），該種管材可在溫度為430℃以下長期使用。注汽管道的壁厚可根據(jù)注汽鍋爐蒸汽的溫度、壓力等計(jì)算確定，壁厚的腐蝕余量一般設(shè)為0.5～1.5 mm。注汽管道的管徑根據(jù)注汽量、注汽鍋爐出口壓力、注汽井口壓力、注汽管線長度等計(jì)算確定。計(jì)算注汽管道的管徑時(shí)要對管道內(nèi)的蒸汽沖蝕速度進(jìn)行驗(yàn)算，保證注汽管道內(nèi)蒸汽流速小于注汽管道的沖蝕速度，以避免蒸汽對注汽管道的彎頭部位產(chǎn)生沖蝕，加快注汽管道的壁厚減薄。由于2004年該油田引進(jìn)17 MPa注汽鍋爐及2009年燃煤注汽鍋爐的投產(chǎn)，使得注汽管道的設(shè)計(jì)壓力、溫度也隨著注汽鍋爐的變化而變化。過熱蒸汽管道的設(shè)計(jì)壓力為11.27 MPa，設(shè)計(jì)溫度為400℃。與17.2 MPa注汽鍋爐相連的注汽管道的設(shè)計(jì)壓力為19.8MPa，設(shè)計(jì)溫度為365℃。與燃煤注汽鍋爐、燃油注汽鍋爐同時(shí)相連的注汽管道的壁厚核算壓力、溫度應(yīng)以計(jì)算壁厚較大的溫度、壓力進(jìn)行核算。

注汽管道的保溫采用復(fù)合硅酸鋁鎂管殼+巖棉管殼的保溫方式。保溫層的捆扎方式采用捆扎帶，對兩層保溫層分別進(jìn)行捆扎，目的是增加保溫層的使用時(shí)間，提高保溫效果。但實(shí)際捆扎采用的是鍍鋅鐵絲，隨著時(shí)間的延長，該捆扎方式會(huì)發(fā)生管道保護(hù)層破損及保溫層脫落現(xiàn)象，失去防水、保溫的功能。

注汽管線的防腐層設(shè)計(jì)為可耐450℃高溫的防銹漆。實(shí)際上，現(xiàn)場注汽管道的防銹漆在高溫的作用下大部分發(fā)生燒蝕現(xiàn)象，失去了防腐功能。

在井場附近的注汽管線采用低支墩敷設(shè)方式，管道距地面的設(shè)計(jì)距離為300 mm，實(shí)際上部分管道的保溫層緊貼地面，甚至有部分管道埋在土中。由于注汽管道長期處于潮濕狀態(tài)，管道的外腐蝕非常嚴(yán)重。

2 方法與措施

（1）增加單井注汽管道敷設(shè)高度。河南油田稠油熱采單井注汽管道的腐蝕速率大于注汽干管的腐蝕速率，因此單井注汽管道壁厚減薄的主要原因是管道外表面腐蝕較為嚴(yán)重。在設(shè)計(jì)中將井場區(qū)域內(nèi)的單井注汽管道敷設(shè)高度由原來的300 mm提高到500 mm，使注汽管道的保溫層與地面保持一定的距離，并且將管道的外保護(hù)層由原先的一層油氈紙加兩道玻璃布改為現(xiàn)在的玻璃鋼管殼，以提高注汽管道外保護(hù)層的防水能力，保證管道處于干燥狀態(tài)，以減緩單井注汽管道壁的外腐蝕。

（2）合理確定蒸汽流速。雖然測量結(jié)果顯示，在一定的蒸汽流速范圍內(nèi)，蒸汽流速的差別對注汽管道的沖蝕作用并不明顯，但隨著流速的增加，對注汽管道的沖蝕作用會(huì)明顯增強(qiáng)。蒸汽流速過大會(huì)對管道產(chǎn)生沖蝕作用，增加蒸汽流動(dòng)的阻力；流速過小則需加大管徑，這會(huì)增加注汽管道的建設(shè)費(fèi)用。因此，需要對注汽管道內(nèi)蒸汽的流速進(jìn)行計(jì)算，在保證不發(fā)生沖蝕的前提下，合理確定蒸汽流速，以減小蒸汽對管壁的沖蝕。

（3）設(shè)計(jì)中規(guī)定彎頭壁厚。在以往的設(shè)計(jì)圖紙中，只注明注汽管道彎頭的使用溫度、材質(zhì)、公稱直徑、設(shè)計(jì)壓力、彎曲半徑等參數(shù)，而對注汽管道彎頭的壁厚并未做出規(guī)定，彎頭的壁厚主要由管件生產(chǎn)廠家根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)自行計(jì)算。由于不同的廠家對彎頭壁厚腐蝕余量的取值各不相同，造成同一型號彎頭的壁厚也各不相同，給注汽管道壁厚的測試和使用帶來了較大的影響。為了改善這種狀況，在注汽管線的設(shè)計(jì)中應(yīng)對彎頭壁厚進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)定，并將其注明在工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目中，保證注汽管道的使用年限。

（4）選取耐高溫防銹漆?，F(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，注汽管道的防腐漆大部分已被高溫蒸汽燒蝕，間歇運(yùn)行的注汽管道也失去了防腐層。因此在設(shè)計(jì)中篩選耐高溫能力較強(qiáng)的防銹漆很重要。

（5）加強(qiáng)彎頭質(zhì)量檢查。嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)規(guī)定選用或制作注汽管道彎頭，并對注汽管道彎頭質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的檢查，以保證注汽管道的正常使用。

（6）施工單位應(yīng)存檔管道實(shí)際壁厚。施工單位在安裝注汽管道時(shí)應(yīng)對注汽管道的實(shí)際壁厚進(jìn)行測量并存檔備查，為壓力容器檢驗(yàn)部門日后推算注汽管道的腐蝕速率提供可靠的原始數(shù)據(jù)，保證推算壁厚腐蝕速率的準(zhǔn)確性。

（7）加強(qiáng)單井注汽管道的監(jiān)管。與注汽干管相比，井場區(qū)域單井注汽管道的腐蝕情況較為嚴(yán)重，單井管線的數(shù)量也遠(yuǎn)多于注汽干管的數(shù)量。在管理上應(yīng)更加重視對單井注汽管道的監(jiān)管，加強(qiáng)對單井注汽管道的壁厚測量，并根據(jù)情況采取相應(yīng)的措施，以保證注汽管道的安全使用。

（8）嚴(yán)格控制鍋爐給水指標(biāo)。嚴(yán)格控制鍋爐給水的溶解氧、氯離子含量、pH值等給水指標(biāo)，以降低注汽管道的內(nèi)表面腐蝕速率。

（9）保證管道的除銹及涂刷質(zhì)量。管道防銹漆是否脫落直接關(guān)系到管道是否產(chǎn)生外腐蝕。規(guī)范和設(shè)計(jì)中對管道的除銹及涂刷等均進(jìn)行了較嚴(yán)格的規(guī)定，施工單位應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范及設(shè)計(jì)規(guī)定執(zhí)行。在防銹漆的采購中應(yīng)保證防銹漆的質(zhì)量。

（10）嚴(yán)格按照規(guī)范捆扎保溫及保護(hù)層。在設(shè)計(jì)管道的保溫層及保護(hù)層時(shí)，為了保證保溫層及保護(hù)層的使用年限，防止保溫層及保護(hù)層的脫落、下垂，對保溫層的捆扎做了較嚴(yán)格的規(guī)定。但是在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，保溫層及保護(hù)層的捆扎并沒有按設(shè)計(jì)規(guī)定執(zhí)行，如捆扎材料、捆扎間距、捆扎次數(shù)等均不符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，直接造成了保溫層及保護(hù)層過早脫落，從而加快了管道的腐蝕。因此必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)及規(guī)范所制定的標(biāo)準(zhǔn)捆扎保溫層及保護(hù)層。

（11）嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)規(guī)定制作彎頭。設(shè)計(jì)中對管道彎頭的制作方法及制作彎頭的管道壁厚等做了規(guī)定，但施工時(shí)彎頭的制作方法及制作彎頭直管的壁厚和設(shè)計(jì)有一定的出入，直接影響了彎頭的使用年限。因此需要對管道彎頭進(jìn)行嚴(yán)格的檢查，以保證注汽管道的使用年限。

3 結(jié)論及建議

（1）河南油田應(yīng)建立稠油熱采注汽管道壁厚評價(jià)技術(shù)體系。應(yīng)根據(jù)注汽管道的使用年限、注汽管道內(nèi)蒸汽的速度以及注采方式的不同對注汽管道進(jìn)行分類，并根據(jù)分類建立注汽管道的壁厚監(jiān)測系統(tǒng)，對注汽管道壁厚減薄情況進(jìn)行監(jiān)測，力求取得較可靠的監(jiān)測數(shù)據(jù)，從而為今后注汽管道的設(shè)計(jì)、施工和管理提供依據(jù)，同時(shí)可準(zhǔn)確地測量注汽管道的壁厚及其腐蝕速率，為注汽管道的設(shè)計(jì)、管理提供技術(shù)支撐。

（2）實(shí)踐證明，河南油田稠油熱采注汽管道腐蝕速率應(yīng)控制在0.12 mm/a以內(nèi)。

（欄目主持 樊韶華）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.3.062