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華南某天然氣管道內(nèi)腐蝕分析

2021-03-19 11:20:27 作者：韓彬1羅杰2陳智3何仁碧1陳釩1 孟濤1 來(lái)源：中國(guó)特種設(shè)備檢測(cè)研究院 2中海廣東天然氣有限責(zé)任公司分享至：

前言

近年來(lái)，管道由于內(nèi)腐蝕造成的事故頻頻出現(xiàn)。內(nèi)腐蝕使管道局部厚度減薄，管道承壓能力降低，嚴(yán)重情況下可能發(fā)生泄漏事故，是影響管道安全的主要因素。新疆雅克拉氣田集輸管道2005年投產(chǎn)至2009年5月，發(fā)生腐蝕穿孔28次。內(nèi)檢測(cè)是發(fā)現(xiàn)管道內(nèi)腐蝕的可靠方法，不具備內(nèi)檢測(cè)的管道內(nèi)腐蝕檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)制訂。何悟忠，賀紅萍提出了慶鐵輸油管道外腐蝕的機(jī)理和腐蝕分布規(guī)律，得出了腐蝕嚴(yán)重管道分布有往坡上和坡下集中的傾向。楊鵬等提出了基于可靠性的陸上天然氣管道腐蝕失效評(píng)價(jià)方法，詳細(xì)闡述了該方法中理論模型的分析過(guò)程以及關(guān)鍵參數(shù)。李天成調(diào)研了榆濟(jì)天然氣管道輸送天然氣成分、清管記錄等服役情況，指出CO2腐蝕是造成榆濟(jì)天然氣管道內(nèi)腐蝕的主要原因。李寧全面分析了天然氣管道內(nèi)腐蝕的原理和直接評(píng)價(jià)技術(shù)，指出未來(lái)需要對(duì)管材、氣體質(zhì)量、輸送工藝和新型緩蝕劑做進(jìn)一步研究，還需對(duì)內(nèi)腐蝕評(píng)價(jià)技術(shù)進(jìn)行完善，以最大限度的減少內(nèi)腐蝕對(duì)天然氣管道的危害。本文從管道清管產(chǎn)物、管道高程的角度出發(fā)，分析了華南某天然氣管道內(nèi)腐蝕成因，提出了天然氣管道在建設(shè)、檢測(cè)和運(yùn)行維護(hù)中注意的問(wèn)題。

1 管道概況

華南某天然氣管線前半段投產(chǎn)于2007年9月，后半段完工于2014年12月，投產(chǎn)于2018年9月。長(zhǎng)度18.4km，規(guī)格φ508×9.5/11.9/12.7mm，材質(zhì)為L(zhǎng)360，設(shè)計(jì)壓力4MPa，輸送介質(zhì)為天然氣，工作溫度為常溫。某單位于2018年12月對(duì)其進(jìn)行了漏磁內(nèi)檢測(cè)帶IMU（坐標(biāo)測(cè)量），在清管過(guò)程中，泡沫球沒(méi)有吸水，其他清管器暫無(wú)發(fā)現(xiàn)有明水。

2 腐蝕統(tǒng)計(jì)分析

經(jīng)過(guò)對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)的分析發(fā)現(xiàn)93.11%的缺陷為內(nèi)腐蝕，且主要分布在里程為16公里至18公里區(qū)間內(nèi)，即管道的后半段，從管道完工到投產(chǎn)間隔4年。金屬損失程度都在20%wt以下（圖1）。

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圖1 內(nèi)腐蝕里程分布圖

內(nèi)腐蝕點(diǎn)鐘主要分布在管道兩側(cè)，以2點(diǎn)鐘和8至10點(diǎn)鐘居多（圖2和圖3）。

圖2 內(nèi)腐蝕點(diǎn)鐘分布圖

圖3內(nèi)腐蝕點(diǎn)鐘分布個(gè)數(shù)圖

3 成因分析

（1）清管產(chǎn)物分析

表1 清管產(chǎn)物組分表

（2）內(nèi)腐蝕點(diǎn)高程分析清管過(guò)程中產(chǎn)生大量的黑粉等雜質(zhì)，表1是取樣分析后的組分表。從組分表中可以看出，組分中以Fe2O3和SiO2為主。

圖4 內(nèi)腐蝕點(diǎn)高程圖

以特征點(diǎn)所在里程為橫坐標(biāo)，相對(duì)應(yīng)點(diǎn)的高程為縱坐標(biāo)得到圖4。紅色區(qū)域內(nèi)為內(nèi)腐蝕集中區(qū)域，可見(jiàn)內(nèi)腐蝕點(diǎn)在高程相對(duì)低的區(qū)域。

（3）內(nèi)腐蝕成因分析

根據(jù)產(chǎn)物成分分析，推斷Fe2O3 是由于管道與空氣中的O2發(fā)生吸氧腐蝕或者腐蝕產(chǎn)物被氧化而產(chǎn)生的。排除管線運(yùn)行投產(chǎn)前未被腐蝕，且投產(chǎn)后現(xiàn)場(chǎng)操作工藝中也不會(huì)導(dǎo)致氧的進(jìn)入。初步判定是管道在試壓用水時(shí)，試壓用水沒(méi)有除氧，管道未及時(shí)進(jìn)行置換，造成管道中氧氣存在。清管過(guò)程中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明水，判定水是在在水壓試驗(yàn)或者清管掃水后對(duì)管道干燥不及時(shí)不充分，如此本條管道殘留水在靠近管道末端高程低處形成聚集。在GB50251中11.3.1要求管道的干燥應(yīng)在試壓、清管掃水結(jié)束后進(jìn)行，但并未明確具體的時(shí)間間隔。處于水面附近管道內(nèi)表面各處由于空氣的充足程度不同而造成氧氣濃度不同，如此形成的氧濃差電池致使金屬產(chǎn)生腐蝕，電極反應(yīng)如下：

陰極：O2+H2O+4e→4OH-

陽(yáng)極：Fe-2e→Fe2+

如此就在管道末端高程低處形成了內(nèi)腐蝕集中區(qū)域，內(nèi)腐蝕點(diǎn)的點(diǎn)鐘方向在3點(diǎn)鐘和9點(diǎn)鐘附近居多。管道從建成到投用之間間隔將近4年，為內(nèi)腐蝕的發(fā)生提供了上述各種條件。由于此處管道處于水庫(kù)、魚塘集中區(qū)段，難以開(kāi)挖，在地貌改變后盡快開(kāi)挖。建議下次檢測(cè)對(duì)此區(qū)域段進(jìn)行數(shù)據(jù)比對(duì)，全面準(zhǔn)確掌握其腐蝕發(fā)展情況。

4 結(jié)論

本文通過(guò)分析內(nèi)檢測(cè)完成后天然氣管道內(nèi)腐蝕原因，對(duì)管道建設(shè)、檢測(cè)和安全運(yùn)行提出以下建議：

（1）在管道試壓用水用干凈水源，加以除氧劑等。管道干燥時(shí)間在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和施工規(guī)范中加以明確；

（2）管道檢測(cè)中高度重視內(nèi)腐蝕的危害，具體分析其產(chǎn)生的原因采取合適措施控制內(nèi)腐蝕產(chǎn)生和加重；

（3）對(duì)管道高程低等容易積水處，建議將其列為高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)進(jìn)行升級(jí)管理；

（4）管道日常清管過(guò)程中發(fā)現(xiàn)有明水情況下，增加清管頻率。

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