油氣管道腐蝕的檢測與修復(fù)技術(shù)
2020-02-10 08:05:13
hualin
隨著我國石油、天然氣及其下游煉化產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，縱橫交錯(cuò)的油氣管道也存在不同程度的腐蝕和損壞，泄漏的油氣易燃易爆，嚴(yán)重影響油氣企業(yè)的正常生產(chǎn)，也污染了環(huán)境。這些油氣管道不僅建設(shè)時(shí)間不同，技術(shù)類型多樣，且管道分布復(fù)雜，基礎(chǔ)資料缺失嚴(yán)重，對隱患部位、隱患程度的判斷與治理，以及管網(wǎng)安全運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)的評估等都缺乏可靠的數(shù)據(jù)分析依據(jù)，給油氣管道的運(yùn)行、維護(hù)、更新和事故處理等帶來了很大的難度。
1 油氣管道腐蝕檢測的作用
油氣管道腐蝕的檢測可以發(fā)現(xiàn)管道的安全隱患，為油氣管道所屬企業(yè)的管理提供科學(xué)的依據(jù)，對油氣管道的腐蝕隱患可以起到及時(shí)準(zhǔn)確的預(yù)警作用，確保了管道網(wǎng)絡(luò)的安全運(yùn)行。
同時(shí)油氣管道腐蝕的檢測可以摸清錯(cuò)綜復(fù)雜的油氣管道網(wǎng)絡(luò)的分布狀況和具體走向，對事故的診斷和處理可以起到積極的輔助作用，檢測還可以掌握油氣管道的腐蝕程度，并根據(jù)腐蝕情況適當(dāng)調(diào)整運(yùn)行條件，以控制腐蝕進(jìn)程，并采取合理的防護(hù)措施，將腐蝕限制在許可的范圍內(nèi)，保證油氣管道的安全運(yùn)行。
油氣管道腐蝕的檢測可以確定管道的準(zhǔn)確基礎(chǔ)資料，分析得出油氣管道腐蝕的規(guī)律，找出管道的腐蝕狀況、運(yùn)行參數(shù)和防護(hù)措施之間的關(guān)系，為油氣管道安全、高效的運(yùn)行提供數(shù)據(jù)依據(jù)。
2 油氣管道腐蝕的檢測技術(shù)
油氣管道腐蝕的檢測技術(shù)主要介紹埋地管道外防腐層檢測技術(shù)、埋地管道管體腐蝕檢測技術(shù)和埋地管道泄漏檢測技術(shù)。
2.1 埋地管道外防腐層檢測技術(shù)
通過定期對埋地油氣管道外防腐層進(jìn)行檢測，再根據(jù)檢測結(jié)果對防腐層進(jìn)行評價(jià)，可以為防腐層的使用、修復(fù)和更換提供科學(xué)的依據(jù)。埋地管道外防腐層破損點(diǎn)檢測技術(shù)主要有電位分布與電位梯度法、等效電流梯度法、磁場分布法等。
電位分布與電位梯度法就是給管道加一個(gè)特定的檢測信號，信號沿管道傳播，當(dāng)管道的外防腐層出現(xiàn)破損點(diǎn)時(shí)，以破損點(diǎn)為中心，在管道周圍形成疊加的點(diǎn)源電場，在土壤電阻率均勻的條件下，通過測量電場的強(qiáng)度和尋找電場點(diǎn)源在地面的投影，就可以找到破損點(diǎn)的位置。電位分布與電位梯度法操作簡便、效率高、成本低，直接就能找到破損點(diǎn)的位置，但電位和電場的分布受地形、地貌的影響。
等效電流梯度法就是給管道加交變的電流信號，電流沿管道向遠(yuǎn)方傳播，在管道周圍形成電磁場，從檢測儀的接收器可以得到管道中的等效電流數(shù)值，當(dāng)埋地管道外防腐層存在破損時(shí)，電流從破損處流失，這樣破損處的斷流數(shù)值就明顯下降，從電流下降的程度就能定性的分析出管道外防腐層的破損程度，同時(shí)也可以確定管道外防腐層的破損位置。該法操作簡單，檢測結(jié)果不受管道埋地深度的影響，但定位的精確性相對較差。
磁場分布法的優(yōu)點(diǎn)是檢測時(shí)不用接地，因此不受土地介質(zhì)不均勻的影響，缺點(diǎn)是檢測結(jié)果易受管道埋地深度的影響。磁場分布法的檢測點(diǎn)距對檢測結(jié)果影響較大，選擇觀測點(diǎn)距就是確定抽樣點(diǎn)，將對檢測曲線的形狀產(chǎn)生重要影響；而地貌的變化將決定管道埋地深度的變化，將導(dǎo)致磁場曲線的異常變化，目前磁場分布法的應(yīng)用并不多。
2.2 埋地管道管體腐蝕檢測技術(shù)
埋地管道管體腐蝕檢測技術(shù)主要分為管體腐蝕直接檢測技術(shù)、管體腐蝕內(nèi)檢測技術(shù)和管體腐蝕不開挖地面檢測技術(shù)。管體腐蝕直接檢測技術(shù)主要有5種方法。
（1）目視法。就是用肉眼、簡單儀器或工具找出管道外壁存在的腐蝕或損壞等缺陷的檢測方法。優(yōu)點(diǎn)是直觀、簡便；缺點(diǎn)是精確度不高，不能獲得定量的檢測結(jié)果。
（2）滲透法。將被檢測管道的表面涂熒光燃料滲透液后，經(jīng)過一定時(shí)間的滲透，在毛細(xì)管的作用下，滲透液可以滲進(jìn)表面開口的缺陷中，除去檢測表面的滲透液并干燥后，在被檢測表面涂顯像劑，同樣的道理，顯像劑將吸引缺陷中的滲透液，在光源的作用下，缺陷處的滲透液痕跡被顯示出來，就可以測出缺陷的形狀及其分布狀況。優(yōu)點(diǎn)是簡單、直觀；缺點(diǎn)是檢測時(shí)間相對較長，靈敏度比目視法要高。
（3）漏磁法。檢測管道被鐵磁性材料磁化后，利用鐵磁材料的導(dǎo)磁率與空氣及非磁性夾雜物的導(dǎo)磁率不同的特性，存在缺陷的管道表面就會(huì)出現(xiàn)漏磁場，就可以檢測出缺陷的相關(guān)情況。該法的優(yōu)點(diǎn)是對表面有裂紋的管道檢測靈敏度較高，缺點(diǎn)是只適合鐵磁材料的表面或近表面缺陷的檢測，適用范圍較窄。
（4）超聲波法。就是用晶體轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的高頻聲波穿過管道材料，通過測量回聲返回探頭的時(shí)間，就可以檢測出管道的缺陷狀況。該法的優(yōu)點(diǎn)是簡便、應(yīng)用范圍廣；缺點(diǎn)是誤差相對較大。
（5）其他檢測方法。除上述介紹的幾種檢測方法外，還有射線照相法、渦流法、聲發(fā)射法和熱像顯示法等。
埋地管道管體腐蝕內(nèi)檢測技術(shù)主要有管道內(nèi)壁竊鏡檢查法、在用管道管內(nèi)檢測法等。管體腐蝕不開挖地面檢測技術(shù)有很多，已經(jīng)取得實(shí)際應(yīng)用效果的主要有金屬蝕失量評價(jià)法、視綜合參數(shù)異常評價(jià)法、等效電流中心偏移法和長距超聲波反射法等。
2.3 埋地管道泄漏檢測技術(shù)
近年來，埋地管道泄漏檢測技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用已經(jīng)受到人們的廣泛關(guān)注，泄漏檢測已成為油氣管道企業(yè)生產(chǎn)管理的重要組成部分。
由于國外在20世紀(jì)60年代就開始管道泄漏檢測技術(shù)的研究，開發(fā)出多種成熟的檢測方法。而我國開展管道泄漏檢測技術(shù)的研究較晚，因此大部分檢測技術(shù)還處于開發(fā)研究階段，還不夠成熟，檢測方法也沒有標(biāo)準(zhǔn)化。目前，國內(nèi)外常用的管道泄漏檢測技術(shù)主要有：直接觀察法、泄漏檢測電纜法、空氣取樣法、質(zhì)量平衡法、管道模型法、壓力分布法、瞬變流模型法、負(fù)壓波法、小波變換法、聲波法、電流梯度法、磁場梯度法、管道PIG檢測法和導(dǎo)波技術(shù)檢測法等。
3 油氣管道腐蝕的修復(fù)技術(shù)
油氣管道腐蝕的修復(fù)是在檢測出管道存在失效和缺陷位置，通過管道安全性評價(jià)后而安排的相對合理的維修。一般油氣管道腐蝕的修復(fù)技術(shù)主要有管道防腐層修復(fù)技術(shù)和管體補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)。
3.1 管道防腐層修復(fù)技術(shù)
管道防腐層修復(fù)技術(shù)是指在保證管道正常運(yùn)行條件下進(jìn)行的防腐層更換技術(shù)。管道防腐層修復(fù)技術(shù)分為管道外防腐層修復(fù)和管道內(nèi)防腐層修復(fù)2類。
管道外防腐層修復(fù)：其修復(fù)程序有管道外表面舊防腐層清除、管道外表面預(yù)處理和新防腐層修復(fù)等。管道外表面舊防腐層清除主要有人工機(jī)械法、機(jī)械清除法、水力清除法；管道外表面預(yù)處理和新防腐層修復(fù)選擇的修復(fù)材料類型就決定了管道表面預(yù)處理的要求。一般在管道外防腐層修復(fù)方面使用較多的材料為石油瀝青、半預(yù)制型冷纏材料、液態(tài)冷涂固化類材料等。
管道內(nèi)防腐層修復(fù)：其修復(fù)程序有管道內(nèi)防腐層清除、管道內(nèi)表面清洗和內(nèi)防腐層修復(fù)等。管道內(nèi)防腐層清除和管道內(nèi)表面清洗技術(shù)主要有清管器細(xì)洗除垢技術(shù)、間歇浸泡細(xì)洗技術(shù)、高壓水射流清洗技術(shù)、連續(xù)雙向清洗技術(shù)、空氣爆破清洗技術(shù)等。內(nèi)防腐層修復(fù)技術(shù)主要有翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯法、塑料管穿插法、管內(nèi)涂布固化法、擠涂修復(fù)法等。
3.2 管體補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)
管體補(bǔ)強(qiáng)就是用各種技術(shù)對檢測出來的管體缺陷進(jìn)行修復(fù)和補(bǔ)充加強(qiáng)，使管體恢復(fù)原有的安全運(yùn)行參數(shù)，并保證管道的完整性，延長管道的使用壽命。管體補(bǔ)強(qiáng)方法主要分為3類。即焊接類（包括堆焊、打補(bǔ)丁、打套袖）；夾具類（包括夾具和夾具注環(huán)氧）；纖維復(fù)合材料類（包括玻璃纖維復(fù)合材料修復(fù)、碳纖維復(fù)合材料修復(fù)）等。
焊接類就是通過焊接的方法，在含有缺陷的管道上焊接補(bǔ)強(qiáng)金屬，來恢復(fù)管道的工作強(qiáng)度。該法的優(yōu)點(diǎn)是費(fèi)用較低；缺點(diǎn)是管道存在焊穿的危險(xiǎn)性、正常工作的管體與補(bǔ)強(qiáng)金屬之間的傳力均勻性與焊縫材料及母材性能匹配有一定的難度，焊接環(huán)境濕度較大及溫度較低時(shí)可能產(chǎn)生氫脆和冷脆的危險(xiǎn)性。
夾具類就是采用機(jī)械夾具的方式來恢復(fù)管道的工作強(qiáng)度。該法的優(yōu)點(diǎn)是不用在工作管體上直接進(jìn)行焊接，因此避免了焊穿和發(fā)生氫脆、冷脆的風(fēng)險(xiǎn)；缺點(diǎn)是施工設(shè)備和施工工藝較復(fù)雜，成本也相應(yīng)較高。
纖維復(fù)合材料類就是利用纖維材料在纖維方向的高強(qiáng)度特性，通過粘結(jié)樹脂對正在工作的管道外包覆一個(gè)復(fù)合材料，以此來恢復(fù)含缺陷管道的工作強(qiáng)度。該法的優(yōu)點(diǎn)是不用對正在工作的管道進(jìn)行焊接，避免了焊穿和發(fā)生氫脆、冷脆的風(fēng)險(xiǎn)性，其綜合性價(jià)比在3種類型中是最好的，復(fù)合材料補(bǔ)強(qiáng)已成為應(yīng)用最廣泛的補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)。從修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)的費(fèi)用來看，焊接類最低，纖維復(fù)合材料類居中，夾具類最高。
此外，油氣管道腐蝕的其他修復(fù)技術(shù)還有快速堵漏、裂紋型缺欠修復(fù)、更換管段等。更換管段是管體修復(fù)較好的方法，但費(fèi)用較高。對于小口徑的失效管段偏重于更換，而大口徑的失效管段則偏重于局部修復(fù)。
4 結(jié)束語
隨著電子技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)了油氣管道腐蝕檢測技術(shù)的進(jìn)步，而油氣管道腐蝕檢測技術(shù)的提高能夠準(zhǔn)確高效地預(yù)測和評價(jià)管道的腐蝕狀況，對油氣管道的日常管理和安全運(yùn)行具有重要意義。選擇性修復(fù)技術(shù)是目前油氣管道腐蝕最經(jīng)濟(jì)的維修方法，能夠快速消除管道腐蝕破壞的影響，也是油氣管道安全、穩(wěn)定和有效運(yùn)行的重要保證。