某輸氣站場(chǎng)彎頭和三通腐蝕檢測(cè)分析及措施

費(fèi)普鴻,陳建興,侯國(guó)強(qiáng),時(shí)春利,唐 艷,楊春梅

(中石油北京天然氣管道有限公司天津輸氣管理處，河北 廊坊 065000)

輸氣站場(chǎng)管道鋪設(shè)復(fù)雜、口徑不一，含彎頭、支管和三通的管段較多，為了防雷、防靜電專門設(shè)計(jì)了龐大的接地系統(tǒng)。與干線管道相比較，站場(chǎng)管道(特別是埋地管道)的腐蝕控制要復(fù)雜得多，腐蝕問題更突出。抑制管道外部腐蝕的有效手段之一是在管道外表面涂敷外涂層[1]。管道防腐蝕涂層應(yīng)該具備良好抗?jié)B透性、絕緣性和抗沖擊性，能有效阻止管道周邊環(huán)境中的腐蝕性介質(zhì)及水分進(jìn)入，從而達(dá)到防腐蝕的目的[2]。目前，在國(guó)內(nèi)站場(chǎng)埋地管線發(fā)生的腐蝕穿孔中，大多數(shù)是由管道涂層局部破損引起的[3]。一般來說，在輸氣站場(chǎng)工藝管網(wǎng)下部或立管彎頭位置易發(fā)生腐蝕[4]。

某輸氣站場(chǎng)自建站以來經(jīng)過多次改擴(kuò)建施工，有較多的立管與埋地管道連接，為及時(shí)掌握該輸氣站場(chǎng)彎頭和三通腐蝕狀況，保障管道的安全運(yùn)行，選取埋地管線彎頭、三通等21處不同點(diǎn)位開挖調(diào)研，掌握了腐蝕現(xiàn)狀，以便指導(dǎo)開展后期防腐蝕工作。

1 站場(chǎng)情況及土壤腐蝕性

某輸氣站場(chǎng)從1997年以來一直進(jìn)行改造擴(kuò)建，工藝系統(tǒng)復(fù)雜、壓力等級(jí)多，管線已實(shí)現(xiàn)“七進(jìn)十出”。選擇該站出入地彎頭3處、地下彎頭10處和地下三通8處，共計(jì)21處開展腐蝕調(diào)研，分布于1997年至2010年間建設(shè)的10條管線上。

采用溫納四極法對(duì)21處調(diào)查點(diǎn)進(jìn)行了土壤電阻率測(cè)量，電阻率為47 Ω·m左右，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，土壤腐蝕性分級(jí)屬于中等。

2 陰極保護(hù)情況

該站共有2臺(tái)恒電位儀用于站內(nèi)區(qū)域陰極保護(hù)。采用瞬間斷電法，在區(qū)域陰極保護(hù)恒電位儀上加斷路器，測(cè)試21處調(diào)研點(diǎn)管道的通斷電電位。檢查結(jié)果表明：該21處調(diào)研點(diǎn)區(qū)域陰極保護(hù)效果良好，各管線接地電位均達(dá)到GB/T 21447—2018《鋼質(zhì)管道外腐蝕控制規(guī)范》和GB/T 21448—2017《埋地鋼質(zhì)管道陰極保護(hù)技術(shù)規(guī)范》規(guī)定的最小保護(hù)電位水平。

3 防腐層檢測(cè)

3.1 防腐層外觀檢測(cè)

防腐層外觀檢測(cè)主要包括玻璃絲布防腐層和聚烯烴膠粘帶防腐層兩種，對(duì)防腐層進(jìn)行100%目測(cè)檢查，觀察防腐層表面是否平整和搭接均勻，表面有無氣泡、蝕坑、破損、裂紋和剝離等現(xiàn)象。

檢測(cè)結(jié)果顯示，以玻璃絲布和玻璃絲布+底漆為防腐層的管道，防腐層完全剝離，且在防腐層剝離位置有水進(jìn)入。以玻璃絲布+環(huán)氧涂料為防腐層的管道，防腐層外觀平整完好，無明顯損傷。

防腐層外觀檢測(cè)發(fā)現(xiàn)：在開挖21處調(diào)研點(diǎn)中，16處彎頭或三通防腐層為聚烯烴膠粘帶，與這些彎頭或三通連接的主管道的防腐層主要是3PE防腐層，大部分聚烯烴膠粘帶防腐層整體外觀平整，無明顯損傷缺陷。

3.2 防腐層厚度檢測(cè)

按照SY/T 0066—1999《鋼管防腐層厚度的無損測(cè)量方法(磁性法)》，采用涂層測(cè)厚儀進(jìn)行測(cè)量。彎頭的防腐層厚度檢測(cè)見圖1。圖1中的1，2，3，4和5分別代表檢測(cè)的位置。三通的防腐層厚度檢測(cè)見圖2。圖2中的1，2，4，5，6和7分別代表檢測(cè)位置，以最薄點(diǎn)來評(píng)價(jià)防腐層厚度是否滿足要求。

圖1 彎頭防腐層厚度檢測(cè)位置

圖2 三通防腐層檢測(cè)位置

根據(jù)SY/T 0414—2017《鋼制管道聚烯烴膠粘帶防腐層技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》，防腐層最小厚度為0.7 mm。

厚度檢測(cè)結(jié)果顯示，該站場(chǎng)開挖的21處彎頭或三通管道中，大多數(shù)檢測(cè)點(diǎn)的防腐層厚度滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，僅有3處(1處為玻璃絲布、1處為玻璃絲布+環(huán)氧涂料、1處為聚烯烴膠粘帶)防腐層最小厚度不滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.3 防腐層電火花掃描

根據(jù)不同防腐層的標(biāo)準(zhǔn)厚度要求，按SY/T 0063—1999《管道防腐層檢漏試驗(yàn)方法》計(jì)算電壓，采用電火花檢漏儀進(jìn)行檢測(cè)。檢查時(shí)，探頭應(yīng)接觸防腐層表面，探頭移動(dòng)速度不大于0.3 m/s。電火花檢測(cè)儀根據(jù)防腐層厚度不同設(shè)置電壓，記錄漏點(diǎn)數(shù)及漏點(diǎn)分布情況。

調(diào)研結(jié)果顯示，2005年以前建設(shè)的管道防腐層破損點(diǎn)較多。

3.4 防腐層剝離強(qiáng)度檢測(cè)

防腐層附著力檢測(cè)屬于破壞性檢測(cè)，測(cè)量點(diǎn)的數(shù)量和位置應(yīng)根據(jù)當(dāng)時(shí)施工的記錄、防腐形式、現(xiàn)行的防腐記錄以及防腐層質(zhì)量來確定。對(duì)于纏繞型防腐層：用刀環(huán)向劃開10 mm寬、長(zhǎng)度大于100 mm的膠粘帶層，直至管體。然后用彈簧秤與管壁成90°角拉開，拉開速度應(yīng)不大于300 mm/min。

根據(jù)SY/T 5918—2017《埋地鋼制管道外防腐層保溫層修復(fù)技術(shù)規(guī)范》，聚乙烯防腐層剝離強(qiáng)度不應(yīng)小于25 N/cm；根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 23257—2017《埋地鋼制管道聚乙烯防腐層》，3PE(聚乙烯)防腐層剝離強(qiáng)度不應(yīng)小于70 N/cm。

檢測(cè)結(jié)果表明，除1個(gè)彎頭處聚烯烴膠粘帶防腐層滿足附著力要求外，其余20處彎頭或三通處的防腐層剝離強(qiáng)度均不滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

4 管體檢測(cè)

管體檢測(cè)結(jié)果表明：有兩處管體腐蝕嚴(yán)重，分別為玻璃絲布和玻璃絲布+底漆作防腐層的管道，其防腐層完全剝離且厚度不足。防腐層電火花掃描發(fā)現(xiàn)破損點(diǎn)較多，防腐層剝離強(qiáng)度不符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

該站調(diào)研的21處埋地管道，主要腐蝕類型為均勻腐蝕，部分管道存在坑蝕。腐蝕坑最大深度約為0.54 mm。根據(jù)腐蝕坑深度與管道運(yùn)行時(shí)間計(jì)算腐蝕速率，最大腐蝕速率約為0.036 mm/a。

5 應(yīng)對(duì)措施

5.1 優(yōu)化防腐層材料

管道的外防腐層在減緩管道的腐蝕方面起著至關(guān)重要的作用。站場(chǎng)埋地管道防腐層在施工期間，遇到風(fēng)、雨、雪等自然環(huán)境影響及管材的表面處理不當(dāng)?shù)惹闆r將嚴(yán)重影響防腐效果。選擇恰當(dāng)?shù)姆栏g材料并嚴(yán)格控制防腐蝕施工質(zhì)量，會(huì)大大延長(zhǎng)埋地管道防腐層使用壽命[5]。粘彈體防腐膠帶技術(shù)操作簡(jiǎn)單、對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工要求低，還具備液體特性，在損壞時(shí)具有一定程度的自愈合能力，在站場(chǎng)管道和設(shè)施的防腐中應(yīng)用廣泛[6]。國(guó)內(nèi)青海油田仙翼輸氣管道、西氣東輸二線站場(chǎng)管道都有用粘彈體進(jìn)行修復(fù)的實(shí)例[7-8]。最后采用鋁箔膠粘帶纏繞在粘彈體防腐膠帶外層作為保護(hù)。

5.2 加強(qiáng)防腐有效性評(píng)價(jià)

定期檢測(cè)防腐絕緣層情況和陰極保護(hù)的相關(guān)數(shù)據(jù)，加強(qiáng)長(zhǎng)輸管道工藝站場(chǎng)埋地管線外腐蝕評(píng)價(jià)，由防腐工程師對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理，確保站場(chǎng)埋地管線安全運(yùn)行。外腐蝕評(píng)價(jià)方法是將設(shè)施資料與管道的物理特性、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和檢測(cè)結(jié)果相結(jié)合對(duì)防腐效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，且需通過開挖等直接檢查方式驗(yàn)證評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性[9]。

6 總結(jié)和建議

(1)玻璃絲布和玻璃絲布+底漆防腐層質(zhì)量較差，存在嚴(yán)重的剝離、破損等缺陷，導(dǎo)致管道腐蝕嚴(yán)重。建議對(duì)站場(chǎng)內(nèi)已經(jīng)采取這兩種防腐層保護(hù)的管道重新開展防腐有效性評(píng)價(jià)，并根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果，選擇恰當(dāng)?shù)姆栏牧现匦伦龇栏瘜印?/p>

(2)站場(chǎng)區(qū)域陰極保護(hù)是減緩埋地管道腐蝕的有效措施。將常規(guī)防腐涂層與區(qū)域性陰極保護(hù)技術(shù)結(jié)合使用，能夠有效抑制腐蝕介質(zhì)對(duì)金屬管道的侵蝕。