油田净化污水外输管道腐蚀分析及对策研究

新疆油田公司实验检测研究院

新疆油田已建注水、污水等各类水管道3 685 km，由于管道外部环境复杂，周边土壤为盐碱地，地下水位偏高，对管道外部有不同程度的腐蚀；而管内输送的介质矿化度、氯离子含量偏高，含有CO2、H2S和硫酸盐还原菌等，且三次采油加入了各种化学药剂，导致管道内腐蚀也比较严重。因此，油田水管道的失效次数越来越多，严重影响了油田的生产[1-3]。

为了探索管道失效分析方法，开展科学的评价，制定有效的预防措施，以新疆油田某净化污水外输管道为例，通过现场检测和室内实验相结合的方式，开展腐蚀主控原因分析和完整性评价，根据分析评价结果，提出维修、维护建议，保障了管道安全运行。

1 管道基本信息

某净化污水外输管道建于2010 年，规格为323.9 mm×7.1 mm，材质为螺旋焊缝钢管，近两年频繁破损、渗漏，平均每年补漏抢修25 次，运行存在较大风险。管线基本信息见表1。

表1 优化管线基本信息Tab.1 Basic information of water supply pipeline

2 管道腐蚀失效分析

2.1 管道外腐蚀

为掌握管道的外腐蚀状况，共开展管道外腐蚀检测3.65 km，检测方法为ACAS交流电流衰减法和ACVG交流电流梯度法[4]。

具体检测评价结果如下：

（1）防腐层质量评价。管道防腐层检测评价结果见表2。

表2 管道防腐层评价结果汇总Tab.2 Evaluation result summary of pipeline anticorrosive coating

（2）防腐层破损点。经检测共发现防腐层破损点49处，具体评级见表3。

表3 管道防腐层破损点评级Tab.3 Rating of pipeline anticorrosive coating damage

（3）开挖直接检测。对6处管道开挖进行直接检测，均发现防腐层老化、剥离和脱落，验证防腐层破损点符合率100%。管体两侧腐蚀呈现黄褐色和黑褐色腐蚀产物，外部最深麻坑0.7 mm。

管道外防腐的检测评价结果表明：防腐层整体状况良好，管道有外腐蚀情况，但较轻微，最大腐蚀速率0.078 mm/a。

2.2 管道内腐蚀

对开挖检测结果进行分析，并对介质进行化验分析和腐蚀性分析[5]。

（1）检测结果分析。共开挖6 处进行直接检测，每处检测16个点（测4个环带，每个环带4个点），具体结果见表4，其中4处泄漏（内外腐蚀共同作用，以内腐蚀为主，3处在焊缝处）。

表4 开挖直接检测结果Tab.4 Direct detection results of excavation

结果分析表明：内腐蚀比较严重，管道最小壁厚3.07 mm，最大腐蚀速率0.504 mm/a；管道内部呈均匀腐蚀，平均壁厚为4.93 mm，平均腐蚀速率0.271 mm/a；顶部腐蚀最为严重，平均壁厚4.44 mm，顶部平均腐蚀速率0.333 mm/a。

（2）室内分析。对管道介质（净化污水）现场取样，进行成分化验分析，结果见表5。

由水质分析数据可以看出，因各节点水中钙、镁离子含量为0，无碳酸盐自结垢趋势，但考虑到含有潜在的侵蚀性CO2和少量的溶解氧，因此在一定条件下具有潜在的腐蚀性[6]。

利用ScaleChem 结垢腐蚀预测软件，模拟净化污水中温度、CO2、还原性离子（二价硫）、溶解氧等多因素对腐蚀的影响[7-8]，检测结果为：温度65℃，CO2质量浓度为38.54 mg/L，S2-质量浓度为4 mg/L，O2质量浓度为0，模拟腐蚀速率为0.435 6 mm/a。

表5 水质分析数据Tab.5 Water quality analysis data

表6 供水管线完整性评价Tab.6 Integrity evaluation of water supply pipeline

内腐蚀检测分析结果也表明：管道内腐蚀较严重，检测最小壁厚3.07 mm，平均壁厚4.93 mm，顶部平均壁厚4.44 mm，最大腐蚀速率0.504 mm/a，顶部平均腐蚀速率0.333 mm/a。内腐蚀主要因素为CO2、温度、二价硫离子。

3 完整性评价

根据SY/T 0087.1《钢制管道及储罐腐蚀评价标准埋地钢质管道外腐蚀直接评价》和SY/T 6151《钢质管道管体腐蚀损伤评价方法》对管道进行完整性评价[9-10]，结果见表6。

结果分析：目前对管道剩余强度可以根据标准SY/T 0087.1中5.8.6评价结果及维护建议中IIA的评价方法进行监控。剩余寿命评价时，因各标准取的安全系数不同，差异较大。SY/T 0087.1《钢制管道及储罐腐蚀评价标准埋地钢质管道外腐蚀直接评价》较为保守，因此，按SY/T 6151《钢质管道管体腐蚀损伤评价方法》给出最终值，在运行压力1 MPa时，管道开挖点3的剩余寿命为3.3 a，管道平均寿命为5.1 a。

4 预防措施

（1）管道外腐蚀轻微，可及时修复防腐层破损点，减缓埋地钢质管道的外腐蚀。

（2）管道内腐蚀严重，内腐蚀主要因素为CO2、温度和硫化物。一是可在油田污水净化过程中调整控制参数，加入缓蚀剂和除氧剂[6]，降低CO2、溶解氧和二价铁离子等浓度，控制管道内腐蚀速率。二是可在2022 年前择机采用内穿插、非金属内涂层等技术修复管线，保障管道安全运行。

（3）做好腐蚀监测，建立分批、分周期壁厚检测机制，评价剩余管道寿命及缓解措施的有效性。

5 结论

（1）通过外腐蚀检测技术可以准确地判断管道外腐蚀情况，及时修复防腐层缺陷，控制外腐蚀发生的风险。

（2）通过管道本体开挖直接检测、介质化验分析和腐蚀性模拟分析等技术手段相结合，能够较好地判断出管道内腐蚀主控因素，从源头提出控制措施，从而降低内腐蚀发生的风险。

（3）对软化水钢质管道进行完整性评价，评估管道的剩余寿命，提出科学的维修周期，保障输水管道安全平稳地运行。