孙芳萍  成杰  孙银娟  罗慧娟

西安长庆科技工程有限责任公司

管道是油田生产的重要组成部分，是油田将分散的油井所生产的石油、天然气和其他产品集中起来运输的主要工具，也是油田其他生产用液体的主要运输渠道。因此，油气集输管网的安全运行是保证油田安全生产的重要保证。

随着长庆油田部分油田深入开采，采出液含水率的升高及腐蚀组分和因素的变化导致管网腐蚀加剧。为掌握管道管材失效原因和腐蚀机理，现场截取王一计集油管道和南104-南157采出水管道试样各1段，参考GB/T 8163-2008《输送流体用无缝钢管》和GB/T 30582-2014《基于风险的埋地钢质管道外损失检验与评价》等规范，针对管道试样进行了金相组织、硬度试验、化学成分分析、腐蚀产物形貌及EDS分析、拉伸试验等检测和分析。

1  相关检测和分析

1.1 宏观检测

（1）王一计集油管道

经过对钢管内外表面及端面的检测，均未发现腐蚀坑、壁厚减薄、穿孔等现象，管道仍旧保持原先的表面质量和几何尺寸，未发生普遍均匀腐蚀现象，可见“环氧粉末+黄夹克”防腐结构起到了良好保护效果。但外防腐层脱落部位，钢管外表面有腐蚀现象发生，腐蚀层均匀（如图1所示）。管道内壁未发现腐蚀坑、穿孔等现象，腐蚀产物均匀分布，属全面腐蚀的类型（如图2所示）。

图1 外表面腐蚀情况

图2  内表面腐蚀情况

（2）南104-南157采出水管道

在外防腐层与管体剥离部位，外表面存在较为严重的局部腐蚀（如图3所示）。将管体沿纵向剖开后，发现内表面的腐蚀减薄及穿孔部位有大量的腐蚀产物，内部结构较为疏松，腐蚀产物较厚且易整体从管材上剥离，同时在腐蚀产物下面有大量腐蚀坑和腐蚀沟槽（如图4所示）。

观察管道试样的横截面可以看到，管体外表面几何形状连续，保持了圆形形状，而内表面几何形状呈现不规则状，局部区域壁厚减薄现象严重。

图3 外表面腐蚀情况

图4 内表面腐蚀情况

1.2 金相组织

2段管道试样的光学金相组织照片分别见图5、图6。

图5 王一计管道试样金相组织（500×）

图6南104-南157管道试样金相组织(500×)

从图5、图6可以看出，2段试样的组织均为铁素体+珠光体的亚共析钢组织。但因生产厂家制造工艺差别，铁素体和珠光体两相组成的比例和晶粒的大小、分布有所不同，但均符合标准要求，对材料性能影响不大。

2段管道试样的内表面腐蚀坑周围的光学金相组织照片分别见图7、图8。

图7 王一计管道试样腐蚀坑周围金相组织（100×）

图8 南104-南157管道试样腐蚀坑周围金相组织 (100×)

由图7、图8可以看出，由于腐蚀的影响，在试样的内表面上铁素体和珠光体同时发生损耗，但珠光体的损失速率大于铁素体，因而在表面一定厚度范围内出现了脱碳现象。

1.3 硬度试验

2段管道试样的硬度测试结果见表1。

从试验结果看，2段管道试样的硬度值均在20#钢合理的硬度范围之内，

王一计集油管道试样的硬度较高，可能是由于金相组织中部分碳化物析出，提高了材料的硬度。

1.4 化学成分分析

2段管道试样的化学成分检测结果见表 2。

从结果可以看出，2段试样的碳、硅、锰元素含量均在标准要求的范围之内。

1.5 腐蚀产物形貌及EDS分析

2段管道试样的腐蚀产物形貌及EDS分析结果见图9、图10。

图9  王一计集油管道试样腐蚀产物形貌

从内表面腐蚀形貌可以看出，输送原油的王一计集油管道腐蚀层较为平整，腐蚀产物分布均匀，属于典型的全面腐蚀形貌。

图10 南104-南157采出水管道试样腐蚀产物形貌

由于南104-南157管道试样的输送介质为采出水，内腐蚀较为严重。腐蚀层堆积较厚，结合力低，呈松散块状分布，部分腐蚀层之间还存在着裂纹。结合宏观检查结果，该管线的腐蚀属全面腐蚀和点蚀共同作用的结果。

1.6 腐蚀产物XRD分析

2段管道试样内表面腐蚀产物成分分析结果见表3，X-射线衍射分析结果如图11所示。

图11 管道试样腐蚀产物XRD分析

从图11可以看出，试样表面腐蚀产物主要有FeOOH和Fe3O4。即2段管道的腐蚀主要为氧腐蚀。

1.7 拉伸试验

2段管道试样的拉伸试验结果见表4。

从表4可以看出，2段管道试样的屈服强度和抗拉强度均在20#钢的合理范围之内。

2  结语

（1）2段管道试样金相组织均为铁素体+珠光体，其化学成分和硬度值均在20#钢合理范围之内。

（2）根据2段管道试样表面腐蚀产物SEM、EDS和XRD分析结果，初步得出造成管道失效的主要原因为氧腐蚀。

（3）从管道内腐蚀情况可以看出，油田原油管道较采出水管道具有较好的耐蚀性。

（4）油田管道腐蚀检测目前主要以均匀腐蚀为主，但影响管道使用寿命最主要的因素是点蚀。因此，即使测到准确的均匀腐蚀，也只能定性确定点蚀的可能性，难以由此确定管道设计寿命。但通过一些条件的合理控制，在一定程度上能够预防点蚀发生。

作者：孙芳萍，女，1980年生，防腐工程师，大学本科学历，现就职于西安长庆科技工程有限责任公司从事防腐保温工作。

《管道保护》2017年第3期（总第34期）