倪曦1 文义维1 何航2

1.遵义市特种设备检验所；2.四川页岩气产业技术开发有限公司

 

摘要：电化学腐蚀作为油气管道的主要失效模式，现有防腐层破损位置管体腐蚀检测评价方法存在一些局限。本文通过管线资料调查与潜在危险分析、管体腐蚀活性初步评价、防腐层破损位置腐蚀速率测试以及对交流电位梯度法、密间隔电位法、直流电位梯度法检测的数据进行修正，提出一种油气管道外防腐层检测腐蚀活性定量分析方法，并在某输油管线检测中进行应用，为后续管道腐蚀检测提供新的方法和思路。

关键词：油气管道；外防腐层检测；腐蚀活性；定量分析

 

我国在20世纪80年代开始进行油气管道的外检测，最初仅检测管道保护电位，对于欠保护的管段采用Pearson法进行检漏。20世纪90年代末开始从国外引进DCVG（直流电位梯度法）、CIPS（密间隔电位测量法）、PCM（多频管中电流法）、ACVG（交流电位梯度法）以及最新的电化学阻抗谱技术等[1-4]，虽然目前各种检测技术都在应用，但对防腐层破损位置管道腐蚀活性的检测评价方法尚缺乏深入研究。

本文针对油气管道防腐层破损位置腐蚀活性区域的识别进行研究，在国内外已有研究成果的基础上，提出一种油气管道外防腐层检测腐蚀活性定量分析方法，并在某输油管线检测中进行应用，为后续管道腐蚀检测提供新的方法和思路。

1  管道腐蚀活性检测

1.1  常用管道防腐层破损点检测方法

当前管道检测中最常用的防腐层破损点检测方法为ACVG法（交流电位梯度法）和DCVG法（直流电位梯度法），两种检测方法优缺点对比见表 1。

表 1 管道外防腐层检测方法优缺点对比

车飞等研究人员通过管道上3处泄漏点ACVG、DCVG检测方法数值比较，以及开挖验证研究说明同一泄漏点采用两种方法检测结果未必一致，ACVG检测结果同破损点腐蚀程度可能不一致，DCVG检测结果同破损点腐蚀程度较为一致，因为DCVG检测结果结合了防腐层面积与阴极保护有效性双重因素，ACVG检测结果更侧重于防腐层的破损面积[5]。张燃等研究人员通过DCVG+CIPS技术在两佛线外检测中应用表明该方法是一种较为全面且有效的检测方法，相较以往PCM+ACVG方法可以提供较为准确的管道破损点信息、修复优先级、修复期限、阴极保护水平等，为管道维护、维修与监控提供及时、准确的科学依据[6]。

目前来说任何一种检测方法都有其优势和局限性，所取得的检测数据往往会受到一系列因素影响，且现有检测方法侧重于管道腐蚀缺陷可检出性，腐蚀活性检测评价较少。

1.2  管道腐蚀活性检测方法

基于现有检测方法的局限性，提出一种管道腐蚀活性定量分析的检测方法，检测步骤如下。

（1）管线资料调查与潜在危险分析。

收集管道基本信息、历史和当前有效数据，至少应包括管道设计、安装、内外环境、腐蚀防护系统、运行维护资料等五类数据；以往检验记录和报告或管道企业年度检查记录；管道腐蚀穿孔记录等，基于上述收集到的资料，对管道腐蚀严重区域和腐蚀机理有一定了解。

（2） 管体腐蚀活性初步评价。

首先，利用ACVG法查找防腐层破损位置，然后利用密间隔电位（CIPS）和DCVG法对防腐层破损位置的腐蚀活性进行初步判断，破损点腐蚀状态的评价原则为：阴极保护系统通/断区下阴极/阴极（C/C）、阴极/中性（C/N）、阴极/阳极（C/A）和阳极/阳极（A/A）四种类型。其中，阴极/阳极（C/A）和阳极/阳极（A/A）为腐蚀活性位置。

（3）防腐层破损位置腐蚀速率测试。

如果管道处于有效保护状态，需要查看破损点周围有无杂散电流源，无则排除腐蚀活性，如果有交流干扰源或直流干扰源，则分别用交流电流密度、土壤表面电位梯度或管地电位正向偏移评价管道破损点处的腐蚀活性。其中，交流电流密度认为大于30 A/m2具备腐蚀活性，且交流电流密度越大，腐蚀速率越快；土壤表面电位梯度大于0.5 mV/m具备腐蚀活性，且梯度值越大，腐蚀速率越快；管地电位正向偏移大于20 mV具备腐蚀活性，且正偏移值越大，腐蚀速率越快。

如果管道处于未完全有效阴极保护状态下，通过电流密度与腐蚀速率的相关性定量评价管体的腐蚀速率。在松软土壤环境或水中浸泡等工况下，电流测试探针可以放到防腐层破损位置附近测量真实的电流密度，从而定量评价管体腐蚀速率（定量）；硬质地土壤环境下，受管道埋深、防腐层破损面积、土壤电阻率等因素影响，仅能采集到地表上的电流密度，可以相对评价管道沿线管体腐蚀速率（半定量）。常用方法如下：

极化曲线法。根据管道沿线阴极保护电位检测结果，在管道沿线阴极保护电位未满足标准管段选择有代表性的典型土壤试样。求得管道沿线典型土壤下不同保护电位对应下的管道腐蚀电流密度。

现场测试法（特定工况下）。在松软土壤环境或水中浸泡等环境，为降低防腐层破损面积、管道埋深、土壤电化学参数等对防腐层破损位置电流流出的腐蚀电流密度测量的干扰，可采用100 mm2测试探头，测试时可以借助其他工具使测试探头尽可能靠近管道防腐层破损位置。

（4）防腐层破损位置腐蚀活性定量评价。

因上述检测数据（CIPS、DCVG）是瞬态变化的数据，需要根据管道杂散电流干扰、管道敷设环境和土壤季节性变化、阴极保护运行历史等进行修正。其中，阴极保护需要收集管道建成投用以来的阴极保护运行的历史记录。

基于上述检测数据，即可对防腐层破损位置的腐蚀活性进行定量分析，其流程见图 1。

图 1 防腐层破损位置腐蚀活性评价流程

2  工程应用

某输油管道总长248.5 km，设计压力6.27 MPa，管径为711.2 mm，壁厚分别为9.25 mm、8.74 mm、7.92 mm、7.14 mm，投产日期为1986年7月。选取其中的152#—153#测试桩共950 m管段进行试验验证。

2.1  管道防腐层的破损检测

采用ACVG法对防腐层破损点进行检测与定位，采用DCVG法对腐蚀活性进行初步判断。本次检测出破损点4处，平均0.42处/100 m。详细情况及腐蚀活性初判见表 2。

表 2 152#—153#测试桩管段防腐层破损点情况统计表

2.2  杂散电流测试

对4处破损点腐蚀活性初步评价，1号、3号破损点为腐蚀活性位置，结合开挖状况对1号破损点进行杂散电流测试，测试结果见表 3。

表 3 1号破损点杂散电流测试结果

2.3  阴极保护有效性测试

采用密间隔电位测试方法来评估该段管道阴极保护效果，结果见图 2，有575 m管道达到有效保护电位。

图 2 152#—153#测试桩管段CIPS测试曲线

综合分析前述测试结果，判定1号、3号破损点为腐蚀活性位置，且其腐蚀活性同交流电流密度、土壤表面电位梯度或管地电位正向偏移程度正相关。

2.4  开挖验证

结合管道检测数据，同时兼顾防腐层破损点情况等因素，共选择2处破损点进行开挖探坑检测，具体情况见表 4、图 3、图 4。

表 4 管道开挖检测结果

图 3 1号破损点开挖结果

图 4 4号破损点开挖结果

3  结论

本文基于常用管道防腐层破损点检测方法局限性提出一种管道腐蚀活性检测定量分析方法，并在某输油管线上进行工程应用，结果表明该方法具有一定的可行性，为后续油气管道腐蚀活性检测提供了一定的经验和参考。同时由于管道敷设环境、现场检测条件等因素的影响，试验样本量较少，未对3号破损点开挖验证和1号、3号破损点杂散电流测试数据对比，以及未采集4号破损点的杂散电流数据，后续还需进一步分析研究。

参考文献：

[1]武维胜.埋地钢质燃气管道外腐蚀直接评价及适用性评估研究[D].重庆大学，2013.

[2]陈敬和.管道外腐蚀直接评价技术[J].油气储运，2011，30(07)：523-527+471-472.

[3]周德敏，何仁洋，杨永，等.埋地压力管道检测方法选择的探讨[C]//合肥通用机械研究院，中国机械工程学会压力容器分会管道委员会，国家压力容器与管道安全工程技术研究中心.中国特种设备检测研究院，2010.

[4]杨永，贺小刚.外腐蚀直接评价方法的相关探讨[J].管道技术与设备，2006，(02)：33-35.

[5]车飞，高海霞，刘新鄂，等.ACVG、DCVG技术在输气管道外检测中的应用[J].管道技术与设备，2011，(03)：51-53.

[6]张燃，罗文华，王毅辉，等.DCVG+CIPS外检测技术在两佛线的应用[J].天然气工业，2008，(09)：105-107+144-145.

作者简介：倪曦，1983年生，在职研究生，高级工程师，遵义市特种设备检验所综合检验科负责人，主要从事承压类特种设备检验检测及研究工作。联系方式：13595205780，20238572@qq.com。