1　前　言

近幾年，隨著油氣長(zhǎng)輸管道的發(fā)展，現(xiàn)在全國在用長(zhǎng)輸管道約15 萬公里[1]，燃?xì)庑孤┮l(fā)的事故越來越多，為了保障長(zhǎng)輸管道的安全可靠運(yùn)行，須對(duì)其進(jìn)行定期檢驗(yàn)。而在影響長(zhǎng)輸管道安全運(yùn)行各因素中腐蝕是其第一要素，對(duì)天然氣長(zhǎng)輸管道的內(nèi)腐蝕檢測(cè)方法常用的有管道內(nèi)腐蝕內(nèi)檢測(cè)，但由于內(nèi)腐蝕內(nèi)檢測(cè)費(fèi)用較高，且對(duì)管道的設(shè)計(jì)和安裝有一定的要求，全國大概只有70% 的管線可以實(shí)施管道在線內(nèi)檢測(cè)，剩下的管道只有通過管道內(nèi)腐蝕外檢測(cè)技術(shù)來發(fā)現(xiàn)內(nèi)腐蝕缺陷[2]。本文研究的內(nèi)腐蝕外檢測(cè)技術(shù)在國內(nèi)外實(shí)際檢驗(yàn)中開展比較少，相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和文獻(xiàn)也較少[3]，但現(xiàn)在很多企業(yè)迫切希望能夠開展該項(xiàng)檢驗(yàn)技術(shù)，防止管道因內(nèi)腐蝕產(chǎn)生安全隱患。本文詳細(xì)介紹了管道內(nèi)腐蝕外檢測(cè)的原理和在實(shí)際檢驗(yàn)中的應(yīng)用。

2　管道內(nèi)腐蝕外檢測(cè)原理

管道內(nèi)腐蝕外檢測(cè)技術(shù)原理是通過流動(dòng)力學(xué)模型計(jì)算結(jié)果來識(shí)別管道中潛在積水或者雜質(zhì)的位置，預(yù)測(cè)各檢測(cè)區(qū)段可能發(fā)生內(nèi)腐蝕的位置，然后通過對(duì)這些位置進(jìn)行開挖檢測(cè)，在管道外部通過超聲波測(cè)厚儀等儀器來發(fā)現(xiàn)管道內(nèi)腐蝕位置及判斷其嚴(yán)重程度。內(nèi)腐蝕外檢測(cè)技術(shù)主要包括了檢測(cè)區(qū)域的劃分、臨界傾角的計(jì)算、管道實(shí)際傾角計(jì)算以及內(nèi)腐蝕位置識(shí)別和開挖驗(yàn)證等工作，其中管道的臨界角和實(shí)際傾角的計(jì)算是該項(xiàng)技術(shù)的難點(diǎn)。首先管道臨界傾角的計(jì)算可采用流動(dòng)力學(xué)模型來計(jì)算，對(duì)于輸氣管道可用式（1）來計(jì)算臨界傾角

其次在現(xiàn)場(chǎng)可利用管道探管儀對(duì)管道走向、位置與地形的信息采集如圖1，可確定管道各分段各的水平間距ΔL，各分段高程之間的高程差ΔH，通過式（2）能夠精確的計(jì)算出管道的實(shí)際傾角。

圖1　探測(cè)管道埋深和收集高程值

在臨界傾角和實(shí)際傾角計(jì)算出來后，當(dāng)實(shí)際傾角θa> 臨界傾角θc 時(shí)如圖2 所示，管道順氣流開始上波段易積液而產(chǎn)生內(nèi)腐蝕，可對(duì)這些易積液的位置進(jìn)行開挖驗(yàn)證，從而發(fā)現(xiàn)管道內(nèi)腐蝕的位置以及腐蝕程度。

圖2　傾角比較圖

3　管道內(nèi)腐蝕外檢測(cè)技術(shù)在檢驗(yàn)中的應(yīng)用

某燃?xì)夤疚挥诜州斦九c門站之間的長(zhǎng)輸管道長(zhǎng)約2 公里，因建設(shè)初期未設(shè)置收發(fā)球系統(tǒng)，導(dǎo)致無法做管道內(nèi)檢測(cè)，因此對(duì)其進(jìn)行管道內(nèi)腐蝕外檢測(cè)。其規(guī)格為DN406*7.9mm，設(shè)計(jì)壓力7.5Mpa，運(yùn)行時(shí)最低操作壓力4.0Mpa，平均溫度16℃，最大流量418kNm³/h，管道東西敷設(shè)，氣體只能單一方向輸送，管道沿途為山地丘陵地表環(huán)境。

（1）管道臨界傾角的計(jì)算

根據(jù)式（1）計(jì)算臨界傾角，參數(shù)選擇最低操作壓力P=4.0Mpa，介質(zhì)操作溫度T=16℃，最大流量Q=418kNm³/h，液體密度ρ1=1g/cm³、氣體分子量M= 取甲烷分子量16g/mol、重力加速度g=9.81m/s²，理想標(biāo)準(zhǔn)氣體常數(shù)R=8.314Pa.m³/（K.mol），氣體壓縮因子Z=0.83。

（2）現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集與管道的分段

在實(shí)際檢驗(yàn)中可以通過管道定位儀和GPS 儀器收集管道沿線的實(shí)際埋深和實(shí)測(cè)高程[4]，在收集資料中需順著氣流方向進(jìn)行如圖3 所示，同時(shí)根據(jù)管道沿線的敷設(shè)環(huán)境對(duì)管道進(jìn)行分段，一般按150-200 米的距離進(jìn)行分段計(jì)算實(shí)際傾角。由于管道每一處的埋深不一致，在全線管道數(shù)據(jù)采集完成后需對(duì)實(shí)測(cè)高程值進(jìn)行修正，實(shí)際高程= 實(shí)測(cè)高程- 管道埋深如圖4 所示。

圖3　管道GPS 采集數(shù)據(jù)

圖4　實(shí)測(cè)高程與實(shí)際高程圖

（3）實(shí)際傾角的計(jì)算

通過對(duì)管道數(shù)據(jù)的采集獲得各分段的管道敷設(shè)水平長(zhǎng)度ΔL、實(shí)際高程ΔH 后，可通過式（2）計(jì)算出各分段的實(shí)際傾角θa，以下為實(shí)際傾角和臨界傾角和實(shí)際高程的比較圖：

（4）易發(fā)生內(nèi)腐蝕開挖點(diǎn)的選擇和驗(yàn)證

根據(jù)圖5 分析可知，順氣流方向有1~3# 點(diǎn)的實(shí)際傾角大于臨界傾角，此外根據(jù)地勢(shì)選擇4# 穿越鐵路段進(jìn)行開挖驗(yàn)證，下游方向選擇最大傾角6# 開挖驗(yàn)證，每一處開挖點(diǎn)開挖范圍約3m*2m，如圖6 所示對(duì)開挖處的管道進(jìn)行超聲波檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)管道內(nèi)腐蝕的位置和判斷其腐蝕嚴(yán)重程度，驗(yàn)證結(jié)果如表1。

表1　開挖驗(yàn)證結(jié)果

從以上開挖檢測(cè)數(shù)據(jù)可以看出利用管道內(nèi)腐蝕外檢測(cè)技術(shù)對(duì)管道內(nèi)腐蝕缺陷的檢出率非常高，也易判斷管道內(nèi)腐蝕嚴(yán)重程度。由于輸氣管道的管道內(nèi)腐蝕主要是由積液或者雜散堆積造成的，腐蝕位置主要發(fā)生在管道底部，腐蝕形態(tài)為局部點(diǎn)腐，腐蝕速度相對(duì)較慢。

圖5　實(shí)際傾角與臨界傾角比較

圖6　1# 開挖點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)照片

4　結(jié)束語

綜上所述，通過長(zhǎng)輸管道內(nèi)腐蝕外檢測(cè)技術(shù)在實(shí)際檢驗(yàn)中的應(yīng)用，可知該項(xiàng)技術(shù)能在不能實(shí)施管道內(nèi)檢驗(yàn)的管道發(fā)現(xiàn)內(nèi)腐蝕缺陷，且內(nèi)腐蝕缺陷檢出率和缺陷準(zhǔn)確度都比較高。根據(jù)實(shí)際檢驗(yàn)中的經(jīng)驗(yàn)可知易發(fā)生內(nèi)腐蝕位置的開挖點(diǎn)選擇還應(yīng)遵循幾個(gè)原則：首先管道實(shí)際傾角大于臨界傾角順氣流上坡方向點(diǎn)必選，該處發(fā)生內(nèi)腐蝕幾率最大；其次應(yīng)考慮穿越鐵路、地鐵、河流等且實(shí)際傾角較大的管道，該處發(fā)生內(nèi)腐蝕幾率較大，且發(fā)生管道失效后果較大；再則管道上游部分的內(nèi)腐蝕可能性大于管道下游部分。長(zhǎng)輸管道內(nèi)腐蝕外檢測(cè)技術(shù)作為一項(xiàng)可操作性強(qiáng)、可靠高的檢測(cè)方法，值得大家推廣。

參考文獻(xiàn)

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