目前元壩氣田鋪設(shè)管道將近130km，根據(jù)元壩氣田介質(zhì)特性，可以判斷該氣田運(yùn)輸管道將面臨較強(qiáng)的腐蝕問(wèn)題。

    元壩氣田采用掛片＋電阻探針＋線性極化探針＋場(chǎng)指紋（Field Signature Method, FSM）＋超聲波探針＋國(guó)產(chǎn)FSM監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)聯(lián)合監(jiān)測(cè)，主要使用傳統(tǒng)檢測(cè)方法如掛片、電阻探針。

    1.FSM原理與現(xiàn)場(chǎng)安裝

    FSM最早是由H.Hangestad在1983年提出的，是一種無(wú)外界干擾的管道腐蝕及裂紋監(jiān)測(cè)技術(shù)，其測(cè)量探針和所有配套設(shè)備都安裝在被監(jiān)測(cè)對(duì)象外部。與傳統(tǒng)的腐蝕監(jiān)測(cè)方法相比較，F(xiàn)SM不需要在管道上開(kāi)安裝孔，不存在泄漏的危險(xiǎn)，且不會(huì)將雜物引入管道從而影響安全生產(chǎn)。該方法能夠在溫度范圍為-20℃-500℃的環(huán)境下工作。并且FSM在監(jiān)測(cè)過(guò)程中沒(méi)有配套設(shè)施暴露在惡劣的環(huán)境中，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，即使使用者誤操作的情況下對(duì)整個(gè)系統(tǒng)沒(méi)破壞性。

      任一對(duì)測(cè)量電極的電壓變化情況可以由指紋系數(shù)（FC值）判斷：

    （單位：ppt, Part per thousand）

    其中：Vi,j;i+1,j（t0），Vi,j;i+1,j（tx）—探針（i,j）和（i+1，j）在t0和tx時(shí)刻的電壓；Vref（t0），Vref（tx）—標(biāo)準(zhǔn)電極對(duì)在t0和tx時(shí)刻的電壓。

    元壩氣田的兩套國(guó)產(chǎn)場(chǎng)指紋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，分別位于元壩29井進(jìn)站管線環(huán)向焊接處和元壩29-1井出站管線環(huán)向焊接處。元壩29-1井管道探針安裝示意圖如圖2所示，元壩29井現(xiàn)場(chǎng)安裝示意圖如圖3所示。為了進(jìn)行更好地對(duì)比分析數(shù)據(jù)，在元壩29井和元壩29-1井國(guó)產(chǎn)FSM監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和國(guó)外FSMLog系統(tǒng)安裝在相同管道上，二者的監(jiān)測(cè)區(qū)域不超過(guò)3m。此外，該監(jiān)測(cè)管道附件也安裝有超聲波傳感器進(jìn)行監(jiān)測(cè)。元壩29井的監(jiān)測(cè)區(qū)域在地面上，且與管道平行；29-1井的監(jiān)測(cè)區(qū)域被埋地下，與地面呈20°夾角。

    圖2 元壩29-1井管道探針安裝示意圖（澆封前）

    圖3 元壩29井現(xiàn)場(chǎng)（安裝后）

    2.數(shù)據(jù)分析

    元壩氣田國(guó)產(chǎn)FSM監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集的電壓數(shù)據(jù)以行向量的方式存放在EXCEL實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)中。根據(jù)上一節(jié)所述，F(xiàn)SM系統(tǒng)采用FC值來(lái)表征管道的腐蝕狀況，在系統(tǒng)軟件中經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理之后，得到元壩29井的FC值曲線如圖4（a）所示，29-1井的FC值曲線如圖4（b）所示，為了便于觀察，圖4均只顯示了112組探針中最大的5組FC值曲線。

    從圖4（a）和（b）對(duì)比可以看到：

    （1）元壩29井的各個(gè)探針的FC值比較一致，說(shuō)明目前管道內(nèi)壁的腐蝕比較均勻，未發(fā)生明顯的坑蝕現(xiàn)象。

    （2）元壩29-1井的FC值曲線明顯與29的不同，其中探針P1-1處的FC值比其他探針的值要大，說(shuō)明這里很有可能發(fā)生了坑蝕，目前坑蝕處于緩慢發(fā)展的階段。而且29-1井的探針的FC值比29井的值要稍微大一些，說(shuō)明腐蝕稍微嚴(yán)重一點(diǎn)。

    （a）元壩29井的FC值曲線圖

    （b）元壩29-1井的FC值曲線圖

    圖4 元壩國(guó)產(chǎn)FSM腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)得到的FC值曲線圖

    在觀察FC值曲線之后，需要得到目前管道的剩余厚度和管道的腐蝕厚度，經(jīng)過(guò)后續(xù)的數(shù)據(jù)計(jì)算，29井和29-1井監(jiān)測(cè)區(qū)域的管道剩余厚度如圖5所示，腐蝕厚度如圖6所示。

    從圖5，6中可知：

    （1）監(jiān)測(cè)區(qū)域處于管道轉(zhuǎn)彎處的焊縫兩端，為了保證連接處的強(qiáng)度，一端的管道厚度明顯比另外一端要厚較多。

    （2）29井的腐蝕相對(duì)比較嚴(yán)重的多發(fā)生于管道下端，這是由于管道處于水平放置，運(yùn)輸介質(zhì)中的水分多沉淀于下面，造成管壁發(fā)生腐蝕。

    （3）29-1井的管道內(nèi)壁各部位腐蝕強(qiáng)度不均勻，靠近管道上端P1-1處的腐蝕相對(duì)最為嚴(yán)重，極有可能發(fā)生了坑蝕。

    （a）元壩29井監(jiān)測(cè)區(qū)域管道剩余厚度

    （b）元壩29-1井監(jiān)測(cè)區(qū)域管道剩余厚度

    圖5 元壩國(guó)產(chǎn)FSM腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)得到的管道剩余厚度

    國(guó)外FSM系統(tǒng)雖安裝了近11個(gè)月，但系統(tǒng)由于安裝維護(hù)問(wèn)題，以及后續(xù)數(shù)據(jù)處理的問(wèn)題，導(dǎo)致監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)讀取時(shí)反復(fù)出現(xiàn)問(wèn)題，金屬損失沒(méi)有連續(xù)性，其數(shù)據(jù)缺乏參考性。國(guó)產(chǎn)場(chǎng)指紋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可得管壁均勻腐蝕、沖蝕、坑蝕損失量和腐蝕速率。

    （a） 元壩29井監(jiān)測(cè)區(qū)域管道腐蝕厚度

    （b）元壩29-1井監(jiān)測(cè)區(qū)域管道腐蝕厚度

    圖6 元壩國(guó)產(chǎn)FSM腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)得到的管道腐蝕厚度

    國(guó)外超聲波監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（UT）投入運(yùn)行來(lái)，運(yùn)行穩(wěn)定，其監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)具有較好的參考性，和國(guó)產(chǎn)場(chǎng)指紋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在相同時(shí)間節(jié)點(diǎn)內(nèi)可進(jìn)行對(duì)比分析，表1為各監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比分析表。數(shù)據(jù)表明國(guó)產(chǎn)場(chǎng)指紋系統(tǒng)數(shù)據(jù)具有很好的精度和可靠性。

    表1 各監(jiān)測(cè)地點(diǎn)不同設(shè)備的平均腐蝕速率對(duì)比分析表

    3.結(jié)論

    （1）FC值顯示管道上的腐蝕點(diǎn)未發(fā)生偏移，腐蝕情況穩(wěn)定，未發(fā)生嚴(yán)重坑蝕。

    （2）29井的腐蝕相對(duì)比較嚴(yán)重的多發(fā)生于管道下端，這是由于管道處于水平放置，運(yùn)輸介質(zhì)中的水分多沉淀于下面，造成管壁發(fā)生腐蝕。

    （3）國(guó)產(chǎn)場(chǎng)指紋系統(tǒng)可判斷坑蝕情況，29-1井的管道內(nèi)壁各部位腐蝕強(qiáng)度不均勻P1-1處的腐蝕相對(duì)最為嚴(yán)重，極有可能發(fā)生了坑蝕。

    （4）對(duì)比UT監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，元壩29井進(jìn)站管線處和元壩29-1井出站管線處折算平均腐蝕速率偏差分別為0.002mm/a和0.009mm/a，表明國(guó)產(chǎn)場(chǎng)指紋系統(tǒng)數(shù)據(jù)滿足現(xiàn)場(chǎng)使用要求，具有較好的可靠性。

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責(zé)任編輯：王元

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