控制注汽管道壁厚减薄的方法

控制注汽管道壁厚减薄的方法

刘金涛

河南油田设计院

河南油田控制注汽管道壁厚减薄的方法主要有：在设计中将井场区域内的单井注汽管道敷设高度由原来的300 mm提高到500 mm，保证管道处于干燥状态，以减缓单井注汽管道壁的外腐蚀；对注汽管道内蒸汽的流速进行计算，在保证不发生冲蚀的前提下，合理确定蒸汽流速；施工单位在安装注汽管道时应对注汽管道的实际壁厚进行测量并存档备查，为压力容器检验部门日后推算注汽管道的腐蚀速率提供可靠的原始数据，保证推算壁厚腐蚀速率的准确性；建立稠油热采注汽管道壁厚评价技术体系，从而为注汽管道的设计、管理提供技术支撑。

注汽管道；壁厚减薄；蒸汽流速；腐蚀速率；措施

1 现状与问题

河南油田注汽管道材质均采用无缝钢管（GB/ T6310），该种管材可在温度为430℃以下长期使用。注汽管道的壁厚可根据注汽锅炉蒸汽的温度、压力等计算确定，壁厚的腐蚀余量一般设为0.5～1.5 mm。注汽管道的管径根据注汽量、注汽锅炉出口压力、注汽井口压力、注汽管线长度等计算确定。计算注汽管道的管径时要对管道内的蒸汽冲蚀速度进行验算，保证注汽管道内蒸汽流速小于注汽管道的冲蚀速度，以避免蒸汽对注汽管道的弯头部位产生冲蚀，加快注汽管道的壁厚减薄。由于2004年该油田引进17 MPa注汽锅炉及2009年燃煤注汽锅炉的投产，使得注汽管道的设计压力、温度也随着注汽锅炉的变化而变化。过热蒸汽管道的设计压力为11.27 MPa，设计温度为400℃。与17.2 MPa注汽锅炉相连的注汽管道的设计压力为19.8MPa，设计温度为365℃。与燃煤注汽锅炉、燃油注汽锅炉同时相连的注汽管道的壁厚核算压力、温度应以计算壁厚较大的温度、压力进行核算。

注汽管道的保温采用复合硅酸铝镁管壳+岩棉管壳的保温方式。保温层的捆扎方式采用捆扎带，对两层保温层分别进行捆扎，目的是增加保温层的使用时间，提高保温效果。但实际捆扎采用的是镀锌铁丝，随着时间的延长，该捆扎方式会发生管道保护层破损及保温层脱落现象，失去防水、保温的功能。

注汽管线的防腐层设计为可耐450℃高温的防锈漆。实际上，现场注汽管道的防锈漆在高温的作用下大部分发生烧蚀现象，失去了防腐功能。

在井场附近的注汽管线采用低支墩敷设方式，管道距地面的设计距离为300 mm，实际上部分管道的保温层紧贴地面，甚至有部分管道埋在土中。由于注汽管道长期处于潮湿状态，管道的外腐蚀非常严重。

2 方法与措施

（1）增加单井注汽管道敷设高度。河南油田稠油热采单井注汽管道的腐蚀速率大于注汽干管的腐蚀速率，因此单井注汽管道壁厚减薄的主要原因是管道外表面腐蚀较为严重。在设计中将井场区域内的单井注汽管道敷设高度由原来的300 mm提高到500 mm，使注汽管道的保温层与地面保持一定的距离，并且将管道的外保护层由原先的一层油毡纸加两道玻璃布改为现在的玻璃钢管壳，以提高注汽管道外保护层的防水能力，保证管道处于干燥状态，以减缓单井注汽管道壁的外腐蚀。

（2）合理确定蒸汽流速。虽然测量结果显示，在一定的蒸汽流速范围内，蒸汽流速的差别对注汽管道的冲蚀作用并不明显，但随着流速的增加，对注汽管道的冲蚀作用会明显增强。蒸汽流速过大会对管道产生冲蚀作用，增加蒸汽流动的阻力；流速过小则需加大管径，这会增加注汽管道的建设费用。因此，需要对注汽管道内蒸汽的流速进行计算，在保证不发生冲蚀的前提下，合理确定蒸汽流速，以减小蒸汽对管壁的冲蚀。

（3）设计中规定弯头壁厚。在以往的设计图纸中，只注明注汽管道弯头的使用温度、材质、公称直径、设计压力、弯曲半径等参数，而对注汽管道弯头的壁厚并未做出规定，弯头的壁厚主要由管件生产厂家根据设计参数自行计算。由于不同的厂家对弯头壁厚腐蚀余量的取值各不相同，造成同一型号弯头的壁厚也各不相同，给注汽管道壁厚的测试和使用带来了较大的影响。为了改善这种状况，在注汽管线的设计中应对弯头壁厚进行统一规定，并将其注明在工程设计项目中，保证注汽管道的使用年限。

（4）选取耐高温防锈漆。现场调查发现，注汽管道的防腐漆大部分已被高温蒸汽烧蚀，间歇运行的注汽管道也失去了防腐层。因此在设计中筛选耐高温能力较强的防锈漆很重要。

（5）加强弯头质量检查。严格按照设计规定选用或制作注汽管道弯头，并对注汽管道弯头质量进行严格的检查，以保证注汽管道的正常使用。

（6）施工单位应存档管道实际壁厚。施工单位在安装注汽管道时应对注汽管道的实际壁厚进行测量并存档备查，为压力容器检验部门日后推算注汽管道的腐蚀速率提供可靠的原始数据，保证推算壁厚腐蚀速率的准确性。

（7）加强单井注汽管道的监管。与注汽干管相比，井场区域单井注汽管道的腐蚀情况较为严重，单井管线的数量也远多于注汽干管的数量。在管理上应更加重视对单井注汽管道的监管，加强对单井注汽管道的壁厚测量，并根据情况采取相应的措施，以保证注汽管道的安全使用。

（8）严格控制锅炉给水指标。严格控制锅炉给水的溶解氧、氯离子含量、pH值等给水指标，以降低注汽管道的内表面腐蚀速率。

（9）保证管道的除锈及涂刷质量。管道防锈漆是否脱落直接关系到管道是否产生外腐蚀。规范和设计中对管道的除锈及涂刷等均进行了较严格的规定，施工单位应严格按照规范及设计规定执行。在防锈漆的采购中应保证防锈漆的质量。

（10）严格按照规范捆扎保温及保护层。在设计管道的保温层及保护层时，为了保证保温层及保护层的使用年限，防止保温层及保护层的脱落、下垂，对保温层的捆扎做了较严格的规定。但是在调查中发现，保温层及保护层的捆扎并没有按设计规定执行，如捆扎材料、捆扎间距、捆扎次数等均不符合设计及规范要求，直接造成了保温层及保护层过早脱落，从而加快了管道的腐蚀。因此必须严格按照设计及规范所制定的标准捆扎保温层及保护层。

（11）严格按照设计规定制作弯头。设计中对管道弯头的制作方法及制作弯头的管道壁厚等做了规定，但施工时弯头的制作方法及制作弯头直管的壁厚和设计有一定的出入，直接影响了弯头的使用年限。因此需要对管道弯头进行严格的检查，以保证注汽管道的使用年限。

3 结论及建议

（1）河南油田应建立稠油热采注汽管道壁厚评价技术体系。应根据注汽管道的使用年限、注汽管道内蒸汽的速度以及注采方式的不同对注汽管道进行分类，并根据分类建立注汽管道的壁厚监测系统，对注汽管道壁厚减薄情况进行监测，力求取得较可靠的监测数据，从而为今后注汽管道的设计、施工和管理提供依据，同时可准确地测量注汽管道的壁厚及其腐蚀速率，为注汽管道的设计、管理提供技术支撑。

（2）实践证明，河南油田稠油热采注汽管道腐蚀速率应控制在0.12 mm/a以内。

（栏目主持 樊韶华）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.3.062