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油氣管道腐蝕的檢測與修復技術
發布日期：2015-06-04 預覽次數：
隨著我國石油、天然氣及其下游煉化產業的迅猛發展，縱橫交錯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，嚴重影響油氣企業的正常生產，也污染了環境。這些油氣管道不僅建設時間不同，技術類型多樣，且管道分布復雜，基礎資料缺失嚴重，對隱患部位、隱患程度的判斷與治理，以及管網安全運行風險的評估等都缺乏可靠的數據分析依據，給油氣管道的運行、維護、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現管道的安全隱患，為油氣管道所屬企業的管理提供科學的依據，對油氣管道的腐蝕隱患可以起到及時準確的預警作用，確保了管道網絡的安全運行。
同時油氣管道腐蝕的檢測可以摸清錯綜復雜的油氣管道網絡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，并根據腐蝕情況適當調整運行條件，以控制腐蝕進程，并采取合理的防護措施，將腐蝕限制在許可的范圍內，保證油氣管道的安全運行。
油氣管道腐蝕的檢測可以確定管道的準確基礎資料，分析得出油氣管道腐蝕的規律，找出管道的腐蝕狀況、運行參數和防護措施之間的關系，為油氣管道安全、高效的運行提供數據依據。
2 油氣管道腐蝕的檢測技術
油氣管道腐蝕的檢測技術主要介紹埋地管道外防腐層檢測技術、埋地管道管體腐蝕檢測技術和埋地管道泄漏檢測技術。
2.1 埋地管道外防腐層檢測技術
通過定期對埋地油氣管道外防腐層進行檢測，再根據檢測結果對防腐層進行評價，可以為防腐層的使用、修復和更換提供科學的依據。埋地管道外防腐層破損點檢測技術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特定的檢測信號，信號沿管道傳播，當管道的外防腐層出現破損點時，以破損點為中心，在管道周圍形成疊加的點源電場，在土壤電阻率均勻的條件下，通過測量電場的強度和尋找電場點源在地面的投影，就可以找到破損點的位置。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值，當埋地管道外防腐層存在破損時，電流從破損處流失，這樣破損處的斷流數值就明顯下降，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。
磁場分布法的優點是檢測時不用接地，因此不受土地介質不均勻的影響，缺點是檢測結果易受管道埋地深度的影響。磁場分布法的檢測點距對檢測結果影響較大，選擇觀測點距就是確定抽樣點，將對檢測曲線的形狀產生重要影響；而地貌的變化將決定管道埋地深度的變化，將導致磁場曲線的異常變化，目前磁場分布法的應用并不多。
2.2 埋地管道管體腐蝕檢測技術
埋地管道管體腐蝕檢測技術主要分為管體腐蝕直接檢測技術、管體腐蝕內檢測技術和管體腐蝕不開挖地面檢測技術。管體腐蝕直接檢測技術主要有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。優點是直觀、簡便；缺點是精確度不高，不能獲得定量的檢測結果。
（2）滲透法。將被檢測管道的表面涂熒光燃料滲透液后，經過一定時間的滲透，在毛細管的作用下，滲透液可以滲進表面開口的缺陷中，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。優點是簡單、直觀；缺點是檢測時間相對較長，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，利用鐵磁材料的導磁率與空氣及非磁性夾雜物的導磁率不同的特性，存在缺陷的管道表面就會出現漏磁場，就可以檢測出缺陷的相關情況。該法的優點是對表面有裂紋的管道檢測靈敏度較高，缺點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。就是用晶體轉換器產生的高頻聲波穿過管道材料，通過測量回聲返回探頭的時間，就可以檢測出管道的缺陷狀況。該法的優點是簡便、應用范圍廣；缺點是誤差相對較大。
（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、聲發射法和熱像顯示法等。
埋地管道管體腐蝕內檢測技術主要有管道內壁竊鏡檢查法、在用管道管內檢測法等。管體腐蝕不開挖地面檢測技術有很多，已經取得實際應用效果的主要有金屬蝕失量評價法、視綜合參數異常評價法、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
近年來，埋地管道泄漏檢測技術的發展和應用已經受到人們的廣泛關注，泄漏檢測已成為油氣管道企業生產管理的重要組成部分。
由于國外在20世紀60年代就開始管道泄漏檢測技術的研究，開發出多種成熟的檢測方法。而我國開展管道泄漏檢測技術的研究較晚，因此大部分檢測技術還處于開發研究階段，還不夠成熟，檢測方法也沒有標準化。目前，國內外常用的管道泄漏檢測技術主要有：直接觀察法、泄漏檢測電纜法、空氣取樣法、質量平衡法、管道模型法、壓力分布法、瞬變流模型法、負壓波法、小波變換法、聲波法、電流梯度法、磁場梯度法、管道PIG檢測法和導波技術檢測法等。
3 油氣管道腐蝕的修復技術
油氣管道腐蝕的修復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后而安排的相對合理的維修。一般油氣管道腐蝕的修復技術主要有管道防腐層修復技術和管體補強技術。
3.1 管道防腐層修復技術
管道防腐層修復技術是指在保證管道正常運行條件下進行的防腐層更換技術。管道防腐層修復技術分為管道外防腐層修復和管道內防腐層修復2類。
管道外防腐層修復：其修復程序有管道外表面舊防腐層清除、管道外表面預處理和新防腐層修復等。管道外表面舊防腐層清除主要有人工機械法、機械清除法、水力清除法；管道 外表面預處理和新防腐層修復選擇的修復材料類型就決定了管道表面預處理的要求。一般在管道外防腐層修復方面使用較多的材料為石油瀝青、半預制型冷纏材料、液態冷涂固化類材料等。
管道內防腐層修復：其修復程序有管道內防腐層清除、管道內表面清洗和內防腐層修復等。管道內防腐層清除和管道內表面清洗技術主要有清管器細洗除垢技術、間歇浸泡細洗技術、高壓水射流清洗技術、連續雙向清洗技術、空氣爆破清洗技術等。內防腐層修復技術主要有翻轉內襯法、塑料管穿插法、管內涂布固化法、擠涂修復法等。
3.2 管體補強技術
管體補強就是用各種技術對檢測出來的管體缺陷進行修復和補充加強，使管體恢復原有的安全運行參數，并保證管道的完整性，延長管道的使用壽命。管體補強方法主要分為3類。即焊接類（包括堆焊、打補丁、打套袖）；夾具類（包括夾具和夾具注環氧）；纖維復合材料類（包括玻璃纖維復合材料修復、碳纖維復合材料修復）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強金屬，來恢復管道的工作強度。該法的優點是費用較低；缺點是管道存在焊穿的危險性、正常工作的管體與補強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，焊接環境濕度較大及溫度較低時可能產生氫脆和冷脆的危險性。
夾具類就是采用機械夾具的方式來恢復管道的工作強度。該法的優點是不用在工作管體上直接進行焊接，因此避免了焊穿和發生氫脆、冷脆的風險；缺點是施工設備和施工工藝較復雜，成本也相應較高。
纖維復合材料類就是利用纖維材料在纖維方向的高強度特性，通過粘結樹脂對正在工作的管道外包覆一個復合材料，以此來恢復含缺陷管道的工作強度。該法的優點是不用對正在工作的管道進行焊接，避免了焊穿和發生氫脆、冷脆的風險性，其綜合性價比在3種類型中是最好的，復合材料補強已成為應用最廣泛的補強技術。從修復補強的費用來看，焊接類最低，纖維復合材料類居中，夾具類最高。
此外，油氣管道腐蝕的其他修復技術還有快速堵漏、裂紋型缺欠修復、更換管段等。更換管段是管體修復較好的方法，但費用較高。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。
4 結束語
隨著電子技術的發展，促進了油氣管道腐蝕檢測技術的進步，而油氣管道腐蝕檢測技術的提高能夠準確高效地預測和評價管道的腐蝕狀況，對油氣管道的日常管理和安全運行具有重要意義。選擇性修復技術是目前油氣管道腐蝕最經濟的維修方法，能夠快速消除管道腐蝕破壞的影響，也是油氣管道安全、穩定和有效運行的重要保證。