塔河四区埋地管线腐蚀综合评价

何小龙 刘生福

(1.中国石化西北油田分公司塔河采油一厂，新疆 轮台 841600；2. 濮阳市科洋化工有限公司，河南 濮阳 457001)

塔河四区埋地管线腐蚀综合评价

何小龙1 刘生福2

(1.中国石化西北油田分公司塔河采油一厂，新疆 轮台 841600；2. 濮阳市科洋化工有限公司，河南 濮阳 457001)

根据塔河四区埋地管线腐蚀穿孔频繁发生的现状，现场进行管线外防腐层评价。通过塔河四区埋地PCM检测、阴极保护系统电位检测与效果评价、管线壁厚及结合四区管线内腐蚀介质腐蚀性资料等综合分析，结果表明塔河四区埋地管线阴极保护目前存在保护过度和不足的问题，PCM检测埋地管线外防腐层优良。管线腐蚀穿孔主要是内腐蚀引起的，随着塔河油田的逐步开发，各单井的含水率将逐渐上升，管壁腐蚀将更加严重，建议进行缓蚀剂的投加、管线进行内涂层，并对部分站内及长输管线采用玻璃钢管线。

外防腐层 PCM检测 埋地管道 土壤腐蚀性 内腐蚀 塔河四区

0 引言

塔河油田集输系统处于盐碱地，塔河油田集输管线主要使用防腐层和外加电流阴极保护系统进行联合防护，是国内外油气田集输系统防腐通行的一种做法。近年来，随着塔河油田的逐步开发，腐蚀问题越来越严重，频繁发生的穿孔漏油事件已影响了塔河油田的正常生产。

采油一厂塔河四区共4个计转站，2009年以来塔河四区管线腐蚀穿孔共15次。为对塔河四区埋地管线外防腐层做出准确的判断，2009年对管线外防腐层进行检测，通过塔河四区埋地PCM检测、阴极保护系统电位检测与效果评价、管线壁厚、土壤腐蚀性检测及结合四区管线内腐蚀介质腐蚀性资料等综合分析，形成塔河四防腐蚀综合治理方案。

1 管道外防腐层PCM检测[1]

1.1 塔河四区埋地管线PCM检测数据

埋地管道外防腐层保护状况的检测主要包括防腐层绝缘电阻率、防腐层漏点测试等地面检测项目，必要时可进行的开挖检测项目。一般埋地管道外防腐层绝缘电阻低于1000Ω·m2时，需考虑防腐层修复和更换，检测结果总体分析数据见表1。

(1) 4-1#站至一号联合站管线防腐层总体等级为优，在2-1#站、3#站、客运站及联合站跨拱处的分流出现较大的电流降。

(2) 4-2#站至4-1#站外输油管线防腐层总体等级为优，在1150米至1200米(3#站较近干扰源多)测量值显示出异常。4-2管线有两处电流突降，第一处为管线拐点，第二点疑为防腐层破损。

(3) 4-4#站至4-1#站外输油管线 防腐层总体等级为优，在牺牲阳极处电流下降明显。

(4) TK229CH井至4-4计转站单井管线防腐层总体等级为优。2750~2900m处电流明显下降。

1.2 PCM检测结果的用途——开挖验证，修复破损点

1.2.1 PCM检测结果开挖点的选择

现场PCM检测结果主要有三个用途：一是检测管线走向、埋深；二是评价管道外防腐层状况；三是对管道外防腐层破损点进行定位。最终的目标是根据现场非开挖检测数据，判断管线外防腐层有无破损点，进而进行开挖修复。根据检测电流，管线开挖点原则如下：

周围无高压线、发射塔等干扰源，电流突降；

相关图纸上无均压线(无分流管线)、牺牲阳极埋设等因素，电流突降；

管线出现拐点，电流突降，不作为开挖点。

1.2.2 埋地管线开挖后的PCM验证结果

(1) 4-3计转站外输油至4-1计转站站外阀组管线电流突降处外防腐层破损(见图1、图2)，出现腐蚀渗漏现象，已进行管线修复，主要是由于内部介质腐蚀后引起渗漏。

表1 塔河四区PCM检测结果汇总表

图1 4-3计转站至4-1计转站外输油管线电流突降（2009.9.5）

(2) 4-1计转站至一号联外输油管线高压管线下部电流突降处开挖验证后，外防腐层完好。

(3) 4-1计转站至一号联外输油拱桥西边管线出现同沟信号、附近管线上有电流等现象可能是防腐层破损处，验证外防腐层完好。

(4) 4-2计转站至4-1计转站站外阀组外输油管线疑电流突降，验证结果是防腐层出现局部破损，可能是由于上次管线腐蚀穿孔后少量积水引起的。

(5) 4-4计转站至4-1计转站站外阀组外输油管线可能是牺牲阳极分流，验证结果是焊缝处防腐层搭接处开胶。

(6) TK229CH至4-4计转站单井管线可能是牺牲阳极分流，验证结果确属牺牲阳极分流，外防腐层完好。

图2 4-3计转站至4-1计转站外输油管线腐蚀渗漏(2009.9.5)

1.3 PCM检测结果分析

1.3.1防腐层绝缘综合评价

管道外防腐层质量的好坏，体现为其绝缘电阻值的大小，现场开挖验证结果如下：

(1) 塔河四区管道外防腐层绝缘性能总体上是优良的。

分析其主要原因：一是由于施工质量相对较好；二是管线埋深较深，多在1.6~1.9m范围内，外部机械损伤较小；三是相对来讲该区块属沙漠地，土壤吸水性较好，无管线浸泡现象。

(2) 由于塔河四区属沙漠地区，塔河四区管道外部腐蚀(土壤腐蚀、大气腐蚀)环境较弱。

(3) 在部分管线上出现了电流突降的情况，结合以往的经验及现场实际情况选择性开挖，其中4-3计转站——4-1计转站外输油管线已出现渗漏，及时进行了修复，做到了即时发现隐患进行修复，避免了穿孔后被动停产修复带来的后果。

1.3.2 防腐层PCM检测指导意义

根据5条检测外输油管道外防腐层绝缘PCM检测结果及现场开挖验证情况，建议塔河其他区块进行PCM检测进行开挖与否进行指导：

(1) 电流突降，周围无明显干扰源，可能是外防腐层破损，需开挖验证。

(2) 电流信号突降，可能是埋设的牺牲阳极导线分流造成，需开挖验证。

(3) 电流突降，相关图纸上无均压线(无分流管线)及牺牲阳极埋设等因素，如4-1#至一号联管线拱桥处，需开挖验证。

(4) 电流信号突降或消失，旁边有高压线等干扰信号源，根据现场土壤含水等情况可不进行开挖验证。

(5) 电流突降，电流突降点为管线拐弯处、井场分离器等设备地点，如4-3#站至4-1#站外阀组，为电流信号的正常突降，不作为开挖依据。

2 阴极保护电位测试结果分析

塔河四区四个计转站的外输管线有三个是采用阴极保护技术，为4-1计转站、4-2计转站、4-3计转站；4-4计转站采用的牺牲阳极保护技术。塔河四区阴极保护运行主要存在以下问题。

(1) 过保护

运行保护电位超过-1.2v。保护电位如果过负，达到-1500mV时有析氢的可能，对保护不利，所以必须将电位控制在比析氢电位稍正的电位值-1200mV，此电位称为最大保护电位，超过最大保护电位时称为“过保护”。

原因分析：设计不当、运行中管线搭接、恒电位仪运行造成。

(2) 保护不足

末端电位小于-0.85V，达不到设计的保护要求。

原因分析：防腐层老化破损、管线搭接、设计不当等。

(3) 绝缘法兰两侧电位差过大

原因分析：设计不当，如4-2#站、4-3#站绝缘接头两侧电位差过大。

措施：加牺牲阳极块或一短节。

(4) 设备出现故障

可能故障为：恒电位仪未启用(4-2#)，阴保测试桩失效(多个)，仪器故障，恒电位仪自动控制失效，只能使用手动控制；恒电位仪输出电流波动较大，仪器滤波能力差；恒电位仪风扇故障，从而导致恒电位仪不能工作；恒电位仪表头显示不正确，此类故障在指针型表头恒电位仪里较多；恒电位仪调节能力差，不能达到额定功率工作状态。

3 塔河四区埋地管线开挖后管线安全性评估

3.1 埋地管线检测结果总体分析

(1) 此次被检测的点为5个，除4-3计转站外输油管线至4-1计转站站外阀组管线出现腐蚀穿孔外，其余管线总体运行状态良好。按腐蚀级别(1)判断共有4个点属中级，占被检测管线的80.0%；按腐蚀级别(2)判断所有5个点都属轻度腐蚀。

(2) 腐蚀等级较高

被检测的5个管段，依据SY 0087.1-2006标准判定，其腐蚀属中级有4个点。说明这些管道所输送的介质腐蚀性较弱，管线可正常使用。

以上数据表明管线整体情况良好，但由于存在垢下腐蚀、Cl-离子引起的局部腐蚀，局部腐蚀是生产中最隐蔽、危害最大的腐蚀形态，为保证安全生产，建议对管线投加缓蚀剂。

3.2 埋地管线腐蚀状况的检查

清除破损防腐层后，对管道金属表面的腐蚀产物、金属腐蚀状况进行检测和记录。腐蚀产物的现场监定主要采用以下两种方法进行鉴定：

①目测法鉴定：主要是根据颜色进行初步的判别。

根据腐蚀产物颜色分析，4-3计转站外输油管线至4-1计转站管线开挖处腐蚀产物颜色为黑、红棕(见图3、图4)。主要成分可能为FeO、Fe2O3、Fe3O4、FeS、FeCO3。

表2 塔河四区埋地管线检测运行参数表(2009.8.10)

图3 4-3计转站外输油管线至4-1计转站站外阀组管线开挖处腐蚀产物形貌

图4 腐蚀产物溶解情况(右图的左半部分为在10%盐酸溶液中浸泡10min后)

4 塔河四区外输油管线内腐蚀状况分析

为了确定管线腐蚀因素，对管线的生产参数进行调查，四区5条检测管线的生产参数见表2。

根据数据分析表明[2]：

① 塔河四区外输管线含水较高，综合含水50%以上，水是腐蚀的载体，存在CO2、H2S酸性介质引起的腐蚀。

②塔河四区产出介质pH值较低，处于5.7~6.2范围内，按铁的腐蚀电位与pH关系上分析，当溶液pH值小于9时，从动力学上分析钢铁存在自发腐蚀的趋势。

③塔河四区产出介质高含Ca2+离子，Ca2+离子最小浓度达9000mg/L，溶液中形成CaSO4、CaCO3等垢引起垢下腐蚀，这类腐蚀具有缓蚀剂无法保护，造成管线穿孔。

④塔河四区产出介质高含Cl-离子，Cl-离子最小浓度达11000mg/L，溶液中Cl-离子容易形成局部腐蚀后，特别是结垢后或管线材质加工时形成晶界缺陷时，Cl-离子在垢下或管线缺陷处加速腐蚀，引起管线腐蚀穿孔。

⑤塔河四区产出介质矿化度高，矿化度介于17~22×104mg/L，水中盐的浓度增大时存在电化学腐蚀，引起管线腐蚀穿孔。

⑥塔河四区管线目前运行量远远低于设计量，运行量只有设计量的三分之一到十分之一，在管线低洼处较低的输送压力造成管线局部段下部沉积游离水，甚至形成死水区，引起管线的腐蚀。

5 结论与建议

(1) PCM检测可及时对管线外防腐层、渗漏、穿孔进行检测，及时修复施工可避免现场事故的发生。

(2) 部分阴极保护设备运行不正常或处于停运状态，需修复或维护正常运行。

(3) 塔河四区处干旱的盐碱环境，外腐蚀较弱，腐蚀主要是内腐蚀引起的，要从管线内腐蚀防腐措施做起。

(4) 塔河四区管线设计是碳钢＋缓蚀剂的内防腐工艺，由于刚投产时管线穿孔较少，运行5~10年后管线开始发生多起腐蚀穿孔，因此，要重视外输管线的缓蚀剂投加，根据现场筛选坚持投加缓蚀剂，防腐效果的取得是综合的、长期的。

(5) 对部分长输管线可采用非金属管，如4-1计转站外输油到联合站的管线可采用玻璃钢管线。

[1] 耿铂, 余越泉, 王健健. 腐蚀与防护[J]. 腐蚀与防护, PCM管道电流检测系统介绍及应用, 2002, 23(01)21-23.

[2] 叶凡, 杨伟. 塔河油田集输管道腐蚀与防腐技术[J]. 油气储运, 2010, 29(05): 354-358, 362.

港珠澳大桥-江海直达船航道桥

面对激烈的市场竞争，以及低迷的市场，公司将坚定“创新至大、诚信至正”的文化精神，在坚守国内外桥梁防腐市场决心的同时，将积极开拓,旧桥梁防腐维护市场、煤炭领域和新材料防腐领域，再创大正公司新的20年辉煌。

Corrosion Evaluation of Buried Pipeline in the 4th Area of the Tahe Oilfield

HE Xiao-long1, LIU Sheng-fu2
(1.TaHe Oilfield Oil production Plant First, Northwest Oilfield Company, SINOPEC, XLuntai 841600, China; 2. Puyang KeYang Chemical Development Co., Ltd, Puyang 457001, China)

The buried pipelines in the 4th area of Tahe oilfield were corrupted seriously and accidents happened frequently recently. Pipeline external coating evaluation, PCM detection, cathodic protection system potential detection, pipeline wall thickness detection and corrosion medium analysis were carried to analyse the corrosion reason. The results showed that perforation of pipeline was mainly caused by internal corrosion and the external coating was intact. But cathodic protection system existed excessive or insufficient problems. With the development of the Tahe Oilfield, the moisture content of each well will be gradually increased and the corrosion of pipelines will be more serious. In order to mitigate corrosion of pipelines, some measures such as corrosion inhibitor, internal coating and FRP pipes should be applied.

outer corrosion resistant layer; PCM detection; buried pipeline; soil corrosion; internal corrosion; the 4th area of the Tahe oilfield

TE988

A

何小龙 (1981－) ，男，本科，工程师，从事地面工程技术及管理工作。