油气管道腐蚀检测与修复技术分析

李 侠

（中国工业防腐蚀技术协会，北京 100101）

0 引言

输送石油、天然气为主要任务的油气管道，是我国能源发展的“血脉”，是国家生命线工程，关乎国家能源安全。目前，世界上超过85%的原油和100%的天然气运输通过管道实现[1]。据统计，截至2019年底，中国油气长输管道总里程达到13.9万千米，其中天然气管道约8.1万千米，原油管道约2.9万千米，成品油管道约2.9万千米[2]。油气管道运输已成为同公路、铁路、航空、水路运输并列的五大运输方式之一。然而，伴随我国大部分主力油气田开采已到了中后期，油气管道的应用周期也比较长，油气管道应用过程中，受到内部介质及外界环境的影响，存在不同程度的腐蚀和损坏。管道穿孔、泄露及破裂等问题的发生几率增高，对管线的正常运行产生了严重不良影响，也威胁着人民群众的生命财产安全。

1 油气管道腐蚀因素及特征

对油气运输过程中各类事故发生的原因进行分析，发现腐蚀属于导致事故发生的最主要因素。导致油气管道腐蚀的原因有很多种，根据输送介质和输送管线所处环境的不同，以及集输管线自身存在缺陷问题，外壁及内壁所接触的环境存在差异性，致蚀原因和致蚀程度也有明显的差异。管道腐蚀因素主要有：（1）化学因素，包括土壤中的化学腐蚀、CO2腐蚀、H2S腐蚀、氧腐蚀等；（2）电化学因素，局部的电化学分布不均匀会导致与其接触的金属管道产生微电池，从而发生电化学腐蚀反应；（3）生物因素，例如铁细菌和硫酸还原菌，能参与或促进金属腐蚀过程；（4）管道材料不均匀的因素；（5）物理因素，例如土壤的应力腐蚀和油砂的冲蚀。

分析管道腐蚀因素，主要由于管材自身性质问题、管线布局走向问题、介质输送问题、周围土壤环境问题、防腐补口问题等多种因素诱发，均可能在一定程度增加管线腐蚀程度。由于腐蚀情况自身属于自然破坏的一个过程，是管道应用过程中极易出现的自然现象，所以腐蚀问题无法避免，需顺应腐蚀发展规律，合理采取措施对腐蚀进行控制和规避，以降低由于腐蚀而产生的危害[3]。

2 油气管道腐蚀的检测技术

2.1 埋地管道外防腐层检测技术

需要定期开展埋地油气管道外层腐蚀情况的检查，依据检查结果评估管道防腐层的腐蚀状况，以更好的修复防腐层。埋地管道外防腐层破损点检测技术主要包括磁场分布、等效电流梯度、电位梯度和电位分布法等。

（1）磁场分布法

在开展检测过程中，无需开展接地检测，也不会受到土壤介质均匀程度的影响，但是检测过程中极易受到管道埋地深度影响对检测结果产生负面作用。磁场分布法检测点会直接对检测结果产生影响，合理选择观测点距，可对抽样点位置进行明确，其也关系到检测曲线的最终形状。地貌的变化对管道埋地深度产生着直接影响，极易出现磁场曲线异常变化情况的发生，所以这一方法应用比较少。

（2）等效电流梯度法

应用过程中，主要是在管道上进行交变电流信号的叠加，使电流能够沿着管道方向不断向更远的方向传播。若是在管道周围存在电磁场，依照检测仪之中的接收器，即可对管道中的等效电流数值进行测定，若是埋地管道的外防腐层出现破损，电流就会在破损位置不断流失，导致破损位置的断流数值不断降低，从电流下降程度开展定性分析，可有效对防腐层的破坏程度进行确定，也可准确定位破损的位置。这一方法操作简单，且检测过程中不会受到管道深度的影响，但是相对于定位的精确程度来说，具备一定缺陷[4]。

（3）电位分布及电位梯度法

指的是给管道增加一个特定的检测信号后，令信号沿着管道进行传播，若是管道外防腐层中出现破损点时，需以破损点为中心，于管道周围位置生成叠加情况的点源电场，此时若是土壤电阻率均匀，可以依靠寻找电场点源及电场强度测量方式，于地面进行投像，以更好的寻找破损点所处位置。电位梯度法操作方式简便，应用效率较高，且应用成本比较低，应用过程中，能够直接寻找破损点所处位置，但是极易受到地貌和地形影响对电场及电位的分布情况产生不利影响。

2.2 埋地管道管体腐蚀检测技术

在开展埋地管道管体腐蚀技术检测过程中，大都以以下几种方式开展检测：

（1）以目视法进行检测。依靠经验丰富的人员利用简单的仪器、肉眼以及简单工具，对管壁外部存在腐蚀的位置进行探查，以直观的对缺陷位置进行定位，这一检测方式应用简单，但是缺少检测的精准程度，无法对检测结果进行定量。

（2）以渗透法进行检测。在被检测的管道表面进行荧光染料渗透液的涂抹，经过染料的渗透作用，受到毛细管的直接作用，导致渗透液进入到表面开口的缺陷之中，待检测表面的渗透液干燥以后，在被检测的管道表面涂抹显像剂，依靠光源作用，缺陷处的渗透液痕迹被显示出，就可以检测出缺陷形状和缺陷分布状况。这一方法应用简单，可直观对缺损位置进行确定，但是检验时间相对较长[5]。

（3）磁漏检测法。对管道材料进行铁磁磁化处理后，依靠铁磁材料导磁率及其空气及内部位置导磁率之间的差异性，对管道表面漏磁位置进行观察，即可对缺陷发生的位置进行确定，但是这一方法仅适用于铁磁材料表面的检测，具有较小的适用性。

（4）超声波检测法。可依靠晶体转换器产生极高的高频声波，以此穿过材料，依靠测量回声方式令其返回探头，以此对管道缺陷情况进行确定。此方法简便、应用范围广，但误差较高。

埋地管道管体腐蚀情况检测也可依靠管道内壁窃镜检查形式及管内检测方式开展。此外，长距超声波反射、等效电流中心偏移、视综合参数异常及金属蚀失量评价等方式均属于重要的检测方法。

3 油气管道腐蚀的修复技术

3.1 缓蚀剂技术

在油气管道部件制造过程中，进行缓蚀剂的添加，可保障油气管道内部部件防腐蚀能力的提高，确保油气管道输油气水平。在管道中开展油气防腐蚀工作，由于金属腐蚀情况的复杂性，选用协同作用良好的多种缓蚀剂复配使用，较单一的缓蚀剂缓蚀作用效果显著，可促进防腐蚀质量的提升。

3.2 管材镀层技术

管材表面镀上保护镀层形式，有利于对腐蚀介质及管材进行隔离，可促进运输管道材料应用过程中耐腐蚀效果的提升。按防护层材料的类型，可分为金属镀层和非金属镀层。 金属镀层是将耐蚀性的金属渗入或电镀到钢材表层，形成高抗腐蚀性的金属层或合金层。非金属镀层是采用高抗腐蚀的非金属材料在钢材表面形成一层覆盖层，以提高钢材的耐蚀性和装饰性。应用镀层防腐蚀技术，必须合理把控电镀工艺及镀层材料，以确保防腐蚀效果的优化。

3.3 碳钢管材技术

将碳钢管材作为输送管道的主要管材，可保障管柱、套管及油管能够及时被更换和应用，依据管道腐蚀状况，更换普通碳钢管材，可有效管理管道的腐蚀状况，保障腐蚀被控制在合理的范围内。

3.4 耐腐蚀合金管材技术

合金管材在对管道进行保护与防腐蚀的过程中，其由于自身防腐蚀能力较强，具有较高的防腐蚀效果，可促进油气输送管道应用安全性的提升，有效进行油气管道的保护。由于耐腐蚀合金管材自身的防腐蚀能力比较强，可从根本上保障输送管道应用的安全性，且该材料的应用并不会对整体油气工程产生不利影响[6]。

3.5 外管壁防腐蚀技术

（1）石油沥青技术

该技术应用成本比较低，保养具有方便性，维护方式简单，依靠石油沥青，可促进石油管道防腐蚀效果的增长。但是石油沥青应用过程中吸水率较高，受到微生物的影响比较严重，所以必须综合考量油气管道应用的周围情况，依照地域状况，合理应用该技术进行防腐蚀。

（2）聚乙烯胶粘带技术

这一技术的应用方式简单，可依靠聚乙烯胶粘带对外界环境进行隔离，具有绝缘电阻高以及便于施工的特点。但是具有较低的抗土壤应力作用，管道搭接位置极易失效，所以必须合理考虑胶粘带的应用位置，确保更好的进行管件防腐蚀和管道修复。

（3）聚氨酯硬泡

其在应用过程中，具有耐腐蚀性较强、吸水率较低、不易破坏以及较低的导热系数等一系列优点。但是应用聚氨酯硬泡，其生产成本较高，且生产过程复杂度比较高，应用专业性能比较强，所以并未广泛推广。

4 结语

综上所述，由于油气管道的应用关系到油气资源的顺利运输，关系到周围群众的生命和财产安全，而腐蚀问题不可避免，这就需要科学、合理应用腐蚀检测技术进行腐蚀情况检测，并采用修复技术进行腐蚀情况的修复，以此保障油气管道应用的安全性，创造出更多的经济效益和社会效益。