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摘要:长输油气管道运行过程中通常受到来自内、外两个环境的腐蚀,内腐蚀主要由输送介质、管内积液、污物以及管道内应力等联合作用形成;外腐蚀通常因涂层破坏、失效产生。内腐蚀一般采用情管、加缓蚀剂等手段来处理,近年来随着管道业主对管道运行管理的加强以及对输送介质的严格要求,内腐蚀在很大程度上得到了控制。目前国内外长输油气管道腐蚀控制主要发展方向是在外防腐方面,因而管道检测也重点针对因外腐蚀造成的涂层缺陷及管道缺陷。
关键词:长输油气管道腐蚀
一、原油输送技术
20世纪70年代以来,国外管道工业发达国家更加注重减阻剂和降凝剂的推广应用。应用效果表明,减阻剂的增输能力一般为38%左右,最高为50%。对于成品油管道,为了克服线路上的“瓶颈”段或提高输量、平抑输量的季节性波动以及提高管输的经济效益,一般也采用加减阻剂的方式输送。在输油方式上,经过多年的技术攻关和技术改造,我国与国外先进国家的差距逐渐缩小,一些研究与应用成果已达到或接近了世界水平,并取得了以下成果:易凝高粘原油添加降凝剂改性输送技术已达到国际先进水平;低输量添加降凝剂综合处理输送工艺具有世界领先水平;库鄯输油管道476km不加热常温输送达到了国际先进水平;除了马惠宁输油管道外,我国主要输油干线都实现了密闭输送;东北管网经过不断的更新改造,目前的整体运行水平已发生了根本性的改变;节能降耗配套技术攻关取得显著效果,管输综合能耗从1995年的193.3kg/(10000t・km)(标煤)降至目前的154.34kg/(10000t・km)(标煤);自行开发研制的降凝剂在性能和应用技术方面达到了国际先进水平;掌握了减阻剂室内合成技术,性能达到了国外同类产品20世纪90年代水平。
我国管输原油多为高蜡、高粘、易凝原油,其管输和储存过程有其特殊的流变特性,采用新工艺改善原油低温流变性,降低输油温度,实现原油的常温输送,提高输油效率,降低输油成本,将是我国油气储运领域长期科技攻关的方向。
尽管原油流变学的一些研究成果已用于生产实践,取得了较大的经济效益和社会效益,部分成果达到了国际先进水平,但我国原油流变学的研究还远未深入,许多理论问题尚未搞清,研究成果的应用仍局限于在役管道的工艺改造,设计和运行中的大部分问题仍靠工作经验来解决。如何为新建原油管道改性常温输送或准常温输送工艺设计提供可靠的理论依据,如何为已建管道的原油改性输送工艺、降温输送及间歇输送工艺提供科学的运行管理参数,是今后原油流变学研究的重大课题。对化学剂理论的认识还需进一步深化,效能尚需提高,应用范围有待扩展。
国外管输工艺的特点在于将整体优化运行技术应用于输送管道上,节能降耗、降低成本的作用非常显著。而我国仅在局部优化方面作了一些工作,管输系统整体优化技术尚在起步阶段,能耗指标比国外高许多。对于东北管网,若在输送工艺研究上不能取得重大突破,就难以进一步取得节能降耗效果。
二、油田长输管道技术存在的问题
长输油气管道运行过程中通常受到来自内、外两个环境的腐蚀,内腐蚀主要由输送介质、管内积液、污物以及管道内应力等联合作用形成;外腐蚀通常因涂层破坏、失效产生。内腐蚀一般采用情管、加缓蚀剂等手段来处理,近年来随着管道业主对管道运行管理的加强以及对输送介质的严格要求,内腐蚀在很大程度上得到了控制。目前国内外长输油气管道腐蚀控制主要发展方向是在外防腐方面,因而管道检测也重点针对因外腐蚀造成的涂层缺陷及管道缺陷。
近年来,随着计算机技术的广泛普及和应用,国内外检测技术都得到了迅猛发展,管道检测技术逐渐形成管道内、外检测技术(涂层检测、智能检测)两个分枝。通常情况下涂层破损、失效处下方的管道同样受到腐蚀,管道外检测技术的目的是检测涂层及阴极保护有效性的基础上,通过挖坑检测,达到检测管体腐蚀缺陷的目的,对于目前大多数布局北内检测条件的管道是十分有效的。管道内检测技术主要用于发现管道内外腐蚀、局部变形以及焊缝裂纹等缺陷,也可间接判断涂层的完好性。
三、管道外检测技术
埋地管道通常采用涂层与电法保护(CP)共同组成的防护系统联合作用进行外腐蚀控制,这2种方法起着一种互补作用:涂层是阴极保护即经济又有效,而阴极保护又使涂层出现针孔或损伤的地方受到控制。该方法是已被公认的最佳保护办法并已被广泛用于对埋地管道腐蚀的控制。
涂层是保护埋地管道免遭外界腐蚀的第一道防线,其保护效果直接影响着电法保护电流的工作效率,NACE1993年年会第17号论文指出:“正确涂敷的涂层应该为埋地构件提供99 %的保护需求,而余下的1%才由阴极保护提供”。因此要求涂层具有良好的电绝缘性、黏附性、连续性及耐腐蚀性等综合性能,对其完整性的维护是至关重要的。涂层综合性能受许多因素的影响,诸如涂层材料、补口技术、施工质量、腐蚀环境以及管理水平等,并且管道运行一段时间后,涂层综合性能会出现不同程度的下降,表现为老化、龟裂、剥离、破损等状况,管体表面因直接或间接接触空气、土壤而发生腐蚀,如果不能对涂层进行有效的检测、维护,最终将导致管道穿孔、破裂破坏事故。
涂层检测技术是在对管道不开挖的前提下,采用专用设备在地面非接触性地对涂层综合性能进行检测,科学、准确、经济地对涂层老化及破损缺陷定位,对缺陷大小进行分类统计,同时针对缺陷大小、數量进行综合评价并提出整改计划,以指导管道业主对管道涂层状况的掌握,并及实践性维护,保证涂层的完整性及完好性。
四、管道内检测技术
管道内检测技术是将各种无损检测(NDT)设备加在岛清管器(PIG)上,将原来用作清扫的非智能改为有信息采集、处理、存储等功能的智能型管道缺陷检测器(SMART PIG),通过清管器在管道内的运动,达到检测管道缺陷的目的。早在1965年美国Tuboscopc公司就已将漏磁通(MFL)无损检测(NDT)技术成功地应用于油气长输管道的内检测,紧接着其他的无损内检测技术也相继产生,并在尝试中发现其广泛的应用前景。
目前国外较有名的监测公司由美国的Tuboscopc GE PII、英国的British Gas、德国的Pipetronix、加拿大的Corrpro,且其产品已基本上达到了系列化和多样化。内检测器按功能可分为用于检测管道几何变形的测径仪、用于管道泄漏检测仪、用于对因腐蚀产生的体积型缺陷检测的漏磁通检测器、用于裂纹类平面型缺陷检测的涡流检测仪、超声波检测仪以及以弹性剪切波为基础的裂纹检测设备等。