【技术控】油气管道腐蚀的检测与修复技术
发表时间：2017-02-09 来源：《炼油与化工》 点击次数：1111次
随着我国石油、天然气及其下游炼化产业的迅猛发展，纵横交错的油气管道也存在不同程度的腐蚀和损坏，泄漏的油气易燃易爆，严重影响油气企业的正常生产，也污染了环境。这些油气管道不仅建设时间不同，技术类型多样，且管道分布复杂，基础资料缺失严重，对隐患部位、隐患程度的判断与治理，以及管网安全运行风险的评估等都缺乏可靠的数据分析依据，给油气管道的运行、维护、更新和事故处理等带来了很大的难度。
1 油气管道腐蚀检测的作用
油气管道腐蚀的检测可以发现管道的安全隐患，为油气管道所属企业的管理提供科学的依据，对油气管道的腐蚀隐患可以起到及时准确的预警作用，确保了管道网络的安全运行。
同时油气管道腐蚀的检测可以摸清错综复杂的油气管道网络的分布状况和具体走向，对事故的诊断和处理可以起到积极的辅助作用，检测还可以掌握油气管道的腐蚀程度，并根据腐蚀情况适当调整运行条件，以控制腐蚀进程，并采取合理的防护措施，将腐蚀限制在许可的范围内，保证油气管道的安全运行。
油气管道腐蚀的检测可以确定管道的准确基础资料，分析得出油气管道腐蚀的规律，找出管道的腐蚀状况、运行参数和防护措施之间的关系，为油气管道安全、高效的运行提供数据依据。
2 油气管道腐蚀的检测技术
油气管道腐蚀的检测技术主要介绍埋地管道外防腐层检测技术、埋地管道管体腐蚀检测技术和埋地管道泄漏检测技术。
2.1 埋地管道外防腐层检测技术
通过定期对埋地油气管道外防腐层进行检测，再根据检测结果对防腐层进行评价，可以为防腐层的使用、修复和更换提供科学的依据。埋地管道外防腐层破损点检测技术主要有电位分布与电位梯度法、等效电流梯度法、磁场分布法等。
电位分布与电位梯度法就是给管道加一个特定的检测信号，信号沿管道传播，当管道的外防腐层出现破损点时，以破损点为中心，在管道周围形成叠加的点源电场，在土壤电阻率均匀的条件下，通过测量电场的强度和寻找电场点源在地面的投影，就可以找到破损点的位置。电位分布与电位梯度法操作简便、效率高、成本低，直接就能找到破损点的位置，但电位和电场的分布受地形、地貌的影响。
等效电流梯度法就是给管道加交变的电流信号，电流沿管道向远方传播，在管道周围形成电磁场，从检测仪的接收器可以得到管道中的等效电流数值，当埋地管道外防腐层存在破损时，电流从破损处流失，这样破损处的断流数值就明显下降，从电流下降的程度就能定性的分析出管道外防腐层的破损程度，同时也可以确定管道外防腐层的破损位置。该法操作简单，检测结果不受管道埋地深度的影响，但定位的精确性相对较差。
磁场分布法的优点是检测时不用接地，因此不受土地介质不均匀的影响，缺点是检测结果易受管道埋地深度的影响。磁场分布法的检测点距对检测结果影响较大，选择观测点距就是确定抽样点，将对检测曲线的形状产生重要影响；而地貌的变化将决定管道埋地深度的变化，将导致磁场曲线的异常变化，目前磁场分布法的应用并不多。
2.2 埋地管道管体腐蚀检测技术
埋地管道管体腐蚀检测技术主要分为管体腐蚀直接检测技术、管体腐蚀内检测技术和管体腐蚀不开挖地面检测技术。管体腐蚀直接检测技术主要有5种方法。
（1）目视法。就是用肉眼、简单仪器或工具找出管道外壁存在的腐蚀或损坏等缺陷的检测方法。优点是直观、简便；缺点是精确度不高，不能获得定量的检测结果。
（2）渗透法。将被检测管道的表面涂荧光燃料渗透液后，经过一定时间的渗透，在毛细管的作用下，渗透液可以渗进表面开口的缺陷中，除去检测表面的渗透液并干燥后，在被检测表面涂显像剂，同样的道理，显像剂将吸引缺陷中的渗透液，在光源的作用下，缺陷处的渗透液痕迹被显示出来，就可以测出缺陷的形状及其分布状况。优点是简单、直观；缺点是检测时间相对较长，灵敏度比目视法要高。
（3）漏磁法。检测管道被铁磁性材料磁化后，利用铁磁材料的导磁率与空气及非磁性夹杂物的导磁率不同的特性，存在缺陷的管道表面就会出现漏磁场，就可以检测出缺陷的相关情况。该法的优点是对表面有裂纹的管道检测灵敏度较高，缺点是只适合铁磁材料的表面或近表面缺陷的检测，适用范围较窄。
（4）超声波法。就是用晶体转换器产生的高频声波穿过管道材料，通过测量回声返回探头的时间，就可以检测出管道的缺陷状况。该法的优点是简便、应用范围广；缺点是误差相对较大。
（5）其他检测方法。除上述介绍的几种检测方法外，还有射线照相法、涡流法、声发射法和热像显示法等。
埋地管道管体腐蚀内检测技术主要有管道内壁窃镜检查法、在用管道管内检测法等。管体腐蚀不开挖地面检测技术有很多，已经取得实际应用效果的主要有金属蚀失量评价法、视综合参数异常评价法、等效电流中心偏移法和长距超声波反射法等。
2.3 埋地管道泄漏检测技术
近年来，埋地管道泄漏检测技术的发展和应用已经受到人们的广泛关注，泄漏检测已成为油气管道企业生产管理的重要组成部分。
由于国外在20世纪60年代就开始管道泄漏检测技术的研究，开发出多种成熟的检测方法。而我国开展管道泄漏检测技术的研究较晚，因此大部分检测技术还处于开发研究阶段，还不够成熟，检测方法也没有标准化。目前，国内外常用的管道泄漏检测技术主要有：直接观察法、泄漏检测电缆法、空气取样法、质量平衡法、管道模型法、压力分布法、瞬变流模型法、负压波法、小波变换法、声波法、电流梯度法、磁场梯度法、管道PIG检测法和导波技术检测法等。
3 油气管道腐蚀的修复技术
油气管道腐蚀的修复是在检测出管道存在失效和缺陷位置，通过管道安全性评价后而安排的相对合理的维修。一般油气管道腐蚀的修复技术主要有管道防腐层修复技术和管体补强技术。
3.1 管道防腐层修复技术
管道防腐层修复技术是指在保证管道正常运行条件下进行的防腐层更换技术。管道防腐层修复技术分为管道外防腐层修复和管道内防腐层修复2类。
管道外防腐层修复：其修复程序有管道外表面旧防腐层清除、管道外表面预处理和新防腐层修复等。管道外表面旧防腐层清除主要有人工机械法、机械清除法、水力清除法；管道外表面预处理和新防腐层修复选择的修复材料类型就决定了管道表面预处理的要求。一般在管道外防腐层修复方面使用较多的材料为石油沥青、半预制型冷缠材料、液态冷涂固化类材料等。
管道内防腐层修复：其修复程序有管道内防腐层清除、管道内表面清洗和内防腐层修复等。管道内防腐层清除和管道内表面清洗技术主要有清管器细洗除垢技术、间歇浸泡细洗技术、高压水射流清洗技术、连续双向清洗技术、空气爆破清洗技术等。内防腐层修复技术主要有翻转内衬法、塑料管穿插法、管内涂布固化法、挤涂修复法等。
3.2 管体补强技术
管体补强就是用各种技术对检测出来的管体缺陷进行修复和补充加强，使管体恢复原有的安全运行参数，并保证管道的完整性，延长管道的使用寿命。管体补强方法主要分为3类。即焊接类（包括堆焊、打补丁、打套袖）；夹具类（包括夹具和夹具注环氧）；纤维复合材料类（包括玻璃纤维复合材料修复、碳纤维复合材料修复）等。
焊接类就是通过焊接的方法，在含有缺陷的管道上焊接补强金属，来恢复管道的工作强度。该法的优点是费用较低；缺点是管道存在焊穿的危险性、正常工作的管体与补强金属之间的传力均匀性与焊缝材料及母材性能匹配有一定的难度，焊接环境湿度较大及温度较低时可能产生氢脆和冷脆的危险性。
夹具类就是采用机械夹具的方式来恢复管道的工作强度。该法的优点是不用在工作管体上直接进行焊接，因此避免了焊穿和发生氢脆、冷脆的风险；缺点是施工设备和施工工艺较复杂，成本也相应较高。
纤维复合材料类就是利用纤维材料在纤维方向的高强度特性，通过粘结树脂对正在工作的管道外包覆一个复合材料，以此来恢复含缺陷管道的工作强度。该法的优点是不用对正在工作的管道进行焊接，避免了焊穿和发生氢脆、冷脆的风险性，其综合性价比在3种类型中是最好的，复合材料补强已成为应用最广泛的补强技术。从修复补强的费用来看，焊接类最低，纤维复合材料类居中，夹具类最高。
此外，油气管道腐蚀的其他修复技术还有快速堵漏、裂纹型缺欠修复、更换管段等。更换管段是管体修复较好的方法，但费用较高。对于小口径的失效管段偏重于更换，而大口径的失效管段则偏重于局部修复。
4 结束语
随着电子技术的发展，促进了油气管道腐蚀检测技术的进步，而油气管道腐蚀检测技术的提高能够准确高效地预测和评价管道的腐蚀状况，对油气管道的日常管理和安全运行具有重要意义。选择性修复技术是目前油气管道腐蚀最经济的维修方法，能够快速消除管道腐蚀破坏的影响，也是油气管道安全、稳定和有效运行的重要保证。
