天然氣長輸管道防腐檢測及安全防護

陳一郎（福建省雄偉安全技術(shù)咨詢有限責(zé)任公司，福建 泉州362012）

根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計，我國由于腐蝕原因造成管道失效問題在總是效率中的比重為60%，因此，需要做好防腐檢測以及防護等工作。影響管道腐蝕的因素較多，比如跨越溫度帶、產(chǎn)生電化學(xué)電池、土壤微生物以及雜散電流等均會腐蝕管道，相關(guān)人員需要多加注意。

1 管道腐蝕機理

1.1 雜質(zhì)氣體

天然氣管道中存在水蒸氣、二氧化硫以及二氧化碳等氣體，基于壓力和溫度影響，水蒸氣基于冷凝作用會在流管中形成液態(tài)水，之后與二氧化硫和二氧化碳反應(yīng)形成亞硫酸與碳酸以及其他酸性液體，對管道造成腐蝕[1]。

1.2 土壤含氧量

土壤和空氣中氧氣是通暢環(huán)境，促使土壤中氧與外壁產(chǎn)生反應(yīng)，同時與防腐層電解質(zhì)溶液放映，使得管壁腐蝕問題加劇。在溶解氧含量逐漸增多過程中，使得電化學(xué)反應(yīng)速率增加，進而增加腐蝕程度。同時土壤孔隙會影響溶解氧含量。通常管道埋設(shè)回填土壤壓實效果較差，孔隙度比較大，使得氧氣溶解能力增加。相關(guān)調(diào)查結(jié)果表明，以現(xiàn)場腐蝕物形貌角度分析，其主要成分為鐵氧化物，因此，氧腐蝕是管道外腐蝕主要影響因素。在管道與水膜或是含水突然接觸時，溶解氧會形成去極化反應(yīng)，形成微小腐蝕坑。見下圖。

圖1 外防腐層腐蝕機理

1.3 土壤硫化物

管道氫膜和土壤硫化物產(chǎn)生反應(yīng)，造成氫膜損耗，使得管道出現(xiàn)腐蝕問題。同時，土壤溫度與酸堿度會對腐速率造成直接影響，若是土壤PH值在7左右，溫度在27℃情況下，腐蝕程度達到最大狀態(tài)。

2 管道腐蝕檢測技術(shù)

2.1 埋地管道外檢測技術(shù)

（1）PCM 技術(shù)，主要對管道電流衰減梯度進行檢測。外防腐層情況通常借助其破損點分布、電阻率以及電流衰減率等情況展開評估。該方法工作原理如下：設(shè)置測試樁，并通入電流信號，在測試樁周圍會形成電磁場，按照載流導(dǎo)線磁場原理進行等效電流換算。管道電流值和等效電流之間為正比關(guān)系，可以通過接收端磁場分量對信號電流值進行測定，若是防腐層沒有損壞，則管道周邊磁場較為穩(wěn)定，在損壞點施加距離增大過程中，等效電流的信號會隨之降低，根據(jù)指數(shù)規(guī)律衰減呈現(xiàn)平穩(wěn)變化，就是I=IOe-ax，其中a代表衰減系數(shù)。若是防腐層出現(xiàn)損壞現(xiàn)象，其破損點電流會向土壤中傳輸，導(dǎo)致管道電流出現(xiàn)異常情況，衰減現(xiàn)象明顯。若是想要評估防腐層情況，可以對電流衰減規(guī)律進行連續(xù)測量和分析，同時根據(jù)A 字架，定位破損點，見圖2。

圖2 PCM法原理

該方法不需要將管道挖開，具有可靠性突出、準(zhǔn)確性突出、操作簡單以及檢測快速等特點，與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)結(jié)合能夠獲得直觀檢測結(jié)果。然而該方法在凍土季節(jié)效果并不理想，同時測試距離有限，在三通與彎頭等特殊部門并適用，同時無法對防腐層剝離情況進行檢測[2]。

（2）GIPS 檢測技術(shù)，該方法能夠?qū)﹃帢O保護體系應(yīng)用效果進行有效評價。檢測原理為，應(yīng)用電纜連接采集器與測試樁，采集器另一端與參比電極連接，管道電位測量、采集間距為2m左右。測量過程中獲得兩種電位，①Von，該電位是陰極保護開啟時產(chǎn)生的電位；②Voff，該電位是關(guān)閉陰極保護時產(chǎn)生的電位，其中，Voff為將土壤IR消除后產(chǎn)生的。

該方法主要有點在于可以對管道陰極的保護電位進行有效檢測，進而對陰極保護效果進行準(zhǔn)確評價。該方法還可以對腐蝕隱患部位進行精準(zhǔn)定位，同時能夠確定破損點是否需要進行修補。缺點就是在城市建設(shè)與地磁場不斷運動過程中，會產(chǎn)生一些雜散電流，對檢測精準(zhǔn)性產(chǎn)生一定影響，若是無條件斷開陰極保護，則無法測試斷電電位。

2.2管q道內(nèi)檢測技術(shù)

（1）超聲波檢測。該方法借助脈沖發(fā)射的時間間隔對管壁厚度進行測量。開展測量作業(yè)時，探頭應(yīng)該依次接收管內(nèi)外壁相關(guān)反射波，并通過計算獲得管壁實際厚度。超聲波檢測較為便捷，管道壁厚以及材料等不會影響檢測結(jié)果，同時能夠?qū)艿纼?nèi)外壁腐蝕以及變形情況進行檢測，屬于一種直接檢測管道腐蝕程度與腐蝕位置等手段。基于該方法檢測數(shù)據(jù)非常簡單，同時不需要進行教研，因此可用于管道輸送壓力最大允許值計算中，能夠為管道使用壽命以及維護方案確定與制定等提供保障。同時，超聲波法在管道內(nèi)缺陷檢測以及應(yīng)力腐蝕檢測等方面有著良好適應(yīng)性。其缺點就是衰減速度快，開展檢測作業(yè)時，需要水、油等作為聲波傳播媒介。

（2）漏磁通檢測技術(shù)。該方法原理就是借助鐵磁材料的高導(dǎo)磁率，基于磁場作用，管道會出現(xiàn)磁化反應(yīng)，與管道腐蝕缺陷位置導(dǎo)磁率相比，鋼管導(dǎo)磁率更加突出。若是管道沒有發(fā)生腐蝕缺陷，則通過管道的磁力線分步較為均勻；若是管道存在腐蝕缺陷，則磁力線會泄露一部分，出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象。漏磁通技術(shù)能夠中中小型管壁缺陷進行有效檢測，其優(yōu)點是能夠有效避免漏檢問題，并且沒有耦合劑也可以開展檢測活動。缺點在于檢測范圍僅限于近表面區(qū)域以及材料表面，同時管壁厚度需要在12mm以內(nèi)，外界因素極易對其產(chǎn)生干擾，空間分辨率較差。同時，基于壁厚與檢測準(zhǔn)確度屬于反比關(guān)系，就是在深而小的缺陷位置中磁漏信號較大，需要對檢測數(shù)據(jù)進行校驗。開展檢測工作時，若是相關(guān)材料有雜質(zhì)混入時，會影響數(shù)據(jù)真實性，可以對檢測速度加以控制，則可以提高檢測準(zhǔn)確性。

3 管道防護策略

3.1 涂層防護

當(dāng)前，涂層防護手段屬于一種經(jīng)濟、廣泛的防護手段，可以有效提高管道耐腐蝕性能。采用該方法時，應(yīng)該根據(jù)管道所處環(huán)境與內(nèi)外壁情況等合理選擇調(diào)料。對于埋地管道的外壁，主要是防范土壤微生物以及水等腐蝕影響因素，需要保證涂料具有良好的耐水性能以及耐酸堿性能等，另外，可以進行長時間保護，可以選擇擠壓聚烯烴/多層環(huán)氧涂層[3]。同時，地上管道在長期陽光照射過程中會產(chǎn)生溫度差異，沿海部分會受到鹽霧以及雨水等影響，需要防護涂料具有良好的耐鹽霧性能與耐候性能等，可以選擇G3環(huán)氧煤瀝青涂料。需要注意，天然氣與管道內(nèi)壁直接接觸，在天然氣輸送中會有溶解氧、二氧化碳等腐蝕性物質(zhì)，并基于流速以及溫度等影響產(chǎn)生腐蝕問題，需要采取天然氣流體與內(nèi)部隔離措施，以控制其對管道內(nèi)壁的影響。

3.2 陰極保護

對于管道防護手段，陰極防護具有顯著成效。該方法涵蓋強制電流與犧牲陽極兩種形式。對犧牲陽極法，其優(yōu)勢就是電流利用率突出、維護成本低、外界干擾小以及施工便捷等；缺點在于活躍金屬反應(yīng)產(chǎn)物會污染周圍環(huán)境、材料成本高以及使用期限固定等，主要用于小范圍滿地管道中。對于強制電流，優(yōu)點在于可以調(diào)解輸出電流、使用周期長、成本低、適用范圍廣等；缺點在于危險性較高、需要嚴(yán)格控制輸出電流以及需要定期開展維護工作，在長輸管線防護中較為常用。實際應(yīng)用中可以選擇強制電流形式，其經(jīng)濟性能突出，對環(huán)境影響較小。

3.3 強化管道技術(shù)監(jiān)管

對于埋地管道會存在一些隱蔽問題，若是產(chǎn)生異?，F(xiàn)象無法及時發(fā)現(xiàn)，更加無法進行處理。對此，應(yīng)該積極引入自動化控制體系，可以實時監(jiān)控管道運行狀態(tài)，同時及時發(fā)現(xiàn)管道腐蝕問題，促使管道運行安全性得到有效強化，另外可以延長管道使用期限[4]。同時相關(guān)部門需要科學(xué)制定監(jiān)管制度，借助現(xiàn)代化管理手段全面管理管道，同時引進監(jiān)視控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)強化管道電子巡檢工作。定期展開質(zhì)量檢測工作，進而充分避免安全隱患問題，預(yù)防腐蝕缺陷。同時，應(yīng)該積極對比鋼管安全系數(shù)，若是發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象，需要及時制定處理策略，確保管道密封性。

3.4 嚴(yán)格審核設(shè)計圖紙，優(yōu)化管道周邊環(huán)境

在設(shè)計長輸管道時應(yīng)該對相關(guān)影響因素進行綜合考慮，比如，現(xiàn)場地質(zhì)條件、氣候條件以及環(huán)境條件等。在全方位考察之后，為設(shè)計工作提供基礎(chǔ)保障，認(rèn)真編制調(diào)研報告，結(jié)合相關(guān)資料數(shù)據(jù)綜合分析管道潛在安全影響因素，合理制定方案，進而提高設(shè)計合理性[5]。另外，施工人員和設(shè)計人員需要建立良好溝通，參建人員應(yīng)該互相配合，進而提高管道設(shè)計科學(xué)性。施工時，應(yīng)該嚴(yán)格把控材料質(zhì)量，通過質(zhì)量跟蹤方式，提高施工質(zhì)量。

另外，對于長輸管道防護，應(yīng)該注意周邊環(huán)境?；诠艿雷陨硖匦?，空氣濕度極易對其產(chǎn)生影響，對著濕度增加管道腐蝕程度也會更加嚴(yán)重，需要降低腐蝕媒介濃度，以促進防腐效果，延長管道使用壽命，進而實現(xiàn)防腐目標(biāo)。

3.5 天然氣凈化

對于天然氣，會存在較多雜質(zhì)，對運儲工作產(chǎn)生一定影響，另外，會腐蝕管道，因此，相關(guān)企業(yè)開展生產(chǎn)活動時對天然氣凈化較為重視。要想實現(xiàn)凈化目標(biāo)，需要引進先進設(shè)備開展凈化處理，并嚴(yán)格根據(jù)相關(guān)流程與處理方法進行操作，確保相關(guān)工藝效能得到充分發(fā)揮，以保證管道運行安全性得到強化。

4 結(jié)語

綜上所述，管道腐蝕影響因素為：雜質(zhì)氣體、土壤含氧量、土壤硫化物等因素影響。為了降低管道耗損與生產(chǎn)成本，相關(guān)企業(yè)需要積極開展防腐檢測以及安全防護等工作，可以借助PCM技術(shù)、GIPS檢測技術(shù)、超聲波檢測、漏磁通檢測技術(shù)等技術(shù)對管道內(nèi)外壁進行防腐檢測。同時借助涂層防護、陰極保護、強化管道技術(shù)監(jiān)管、嚴(yán)格審核設(shè)計圖紙優(yōu)化管道周邊環(huán)境、天然氣凈化等措施開展管道安全防護工作。