长输管道腐蚀检测与强度评价技术研究

黄刚(中石化管道储运有限公司聊城输油处，山东 聊城 252000)

0 引言

我国对腐蚀管道剩余强度评价研究较晚，20世纪90年代中期才开始了对管道剩余强度评价技术的研究，由于当时长输管道腐蚀预测、剩余强度评价等相关理论基础和综合检测技术的落后，导致出现了很多管道运输事故。国外发达国家在长输管道检测、剩余强度评价、运行寿命评价、预测以及管线运行维护管理方面研究十分成熟，长输管道完整性管理最为主要的内容是管道腐蚀缺陷的检测和剩余强度的评价，尤其是长输管道剩余强度的评价在国内外研究方面较多，现已形成了一套可靠的评价体系和标准，根据这套体系可以安全可靠的对长输管道实施定期的检测和维护，时刻监视长输管道运行状况，及时掌握管线腐蚀缺陷程度，以及制定抢修维护措施[1-4]。最近，利用ANSYS有限元分析方法在对管道腐蚀深度、长度以及剩余强度方面研究比较多，该方法主要是对管道轴向、环向腐蚀管道相互作用力进行分析，确定长输管道腐蚀缺陷尺寸以及管道剩余承载压力大小。

1 管道腐蚀检测

1.1 漏磁检测

漏磁检测器研制装置在国内外管道方面研制比较成熟，该装置主要由行走单元、供能单元以及检测单元组成，漏磁检测技术日益成熟，广泛应用于油气长输管道腐蚀缺陷检测方面，适用于φl59mm～φl200mm输油气任何材料管道的腐蚀在线监测，该检测方法的缺点在于只能检测超过管道壁厚20%～30%的腐蚀量，低于管道壁厚的20%，是无法精确检测，超声波检测腐蚀量精度要高于漏磁检测[3-4]。

1.2 超声波监测

超声波检测在国内外研究已经很成熟，应用与管道内腐蚀缺陷方面十分广泛。超声波检测原理:利用超声波的脉冲反射原理检测腐蚀管段管壁厚度。具体步骤如下:

①将探头垂向置于管道内壁，并发射超声脉冲基波；

②垂向探头接收由管管道内壁表面反射的脉冲；

③随后，垂向探头又会接受管道外壁表面反射的脉冲，探头接受的管道内外壁表面反射脉冲间距能够反映出腐蚀管道厚度和长度。

超声波检测器检测管道精度:5mm2点蚀，10%管道壁厚的腐蚀量；超声波检测器检测精度远高于漏磁检测器，但是价格以及仪器的敏感性也相应比漏磁检测器要高。

2 管道腐蚀强度评价

2.1 长输管道剩余强度评价思路

长输管道遇到腐蚀情况下，可以通过对长输管道管线进行智能检测，在结合管线材料参数性能基础上，进行如下的管道剩余强度的评价，评价思路如图1所示。

图1 长输管道剩余强度评价思路

2.2 评价方法

长输管道因腐蚀而造成管道缺陷，对缺陷管道剩余强度的评价主要分为平面型缺陷管道剩余强度评价和体积型缺陷管道剩余强度评价[5-7]。腐蚀管道网格模型如图2所示。

图2 腐蚀管道网格模型

平面型剩余强度评价方法考虑了管道脆性断裂行为，以及演变为塑性失稳等所有可能破坏行为，在国内，该评价方法算是较有效，评价结果最为可靠的方法。目前国际上主要将英国标准协会BSI BS 7910标准与CEGB R6标准结合使用，在弹塑性断裂力学分析的基础上，应用失效评估图进行管道安全运行评价。

体积型剩余强度评价方法首先是确定腐蚀管道厚度截面，在此基础上评估腐蚀区域轴向和环向厚度截面(CTP)，根据管道材质性能、输压、焊缝系数以及管道所处区域级别等，计算腐蚀管道轴向和环向尺寸，确定最小管道壁厚，然后按照API 579标准进行管道安全运行评价[7]。

平面型剩余强度评价与体积型剩余强度评价共同点是评价思路与国际通用方法是一致的，都是以断裂力学为基础，对腐蚀管道的评价过程严谨，评价结果相对可靠。

3 结语

长输管道完整性管理主要内容是管道腐蚀缺陷的检测和剩余强度的评价，基于国内外长输管道腐蚀检测与剩余强度评价应用基础上，主要从管道腐蚀检测技术和剩余强度评价两方面来阐述，国内外在管道完整性管理方面的研究深度有一定的差距，今后要多引进国外先进管道检测技术与强度评价方法，更要及时地消化和吸收先进思想理念，研发出更多符合我国管道输运现状的配套技术，制定出一套系统完整的管道安全运行管理标准和规范，才能保证我国长输管道安全可靠的运行。

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