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蘇丹OGM8輸油管道腐蝕機(jī)理與防護(hù)對(duì)策
發(fā)布時(shí)間:
2018-06-07
趙魯蘇
（中國(guó)石化集團(tuán)江蘇石油勘探局，江蘇揚(yáng)州225009）
蘇丹邁魯特盆地法羅杰油田8號(hào)小型集輸站（OGM8）管道自2004年10月開始施工建設(shè)，至2005年5月建成。自2006年8月投產(chǎn)至2007年7月開始發(fā)生泄漏，僅僅投入使用1年時(shí)間。泄漏的管道包括該小型集輸站的輸出管道、井口管道及陰極保護(hù)系統(tǒng)連接到該小型集輸站的井口管道。2007—2008年間，該管道發(fā)生泄漏20余次，主要集中在蘇丹每年的雨季7、8月問，泄漏主要由腐蝕嚴(yán)重的點(diǎn)腐蝕穿孔造成，點(diǎn)腐蝕坑分布在焊口附近占70%，其他位置占30%。
1 腐蝕原因分析及對(duì)策
根據(jù)管道運(yùn)行情況及腐蝕發(fā)生所處的環(huán)境，查找造成腐蝕泄露的原因并采取相應(yīng)的對(duì)策。
1.1 陰極保護(hù)系統(tǒng)
經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)檢查分析發(fā)現(xiàn)，該管道設(shè)計(jì)的陰極保護(hù)類型為外加電流式陰極保護(hù)，通過陰極保護(hù)變壓器，強(qiáng)行給管道加一個(gè)負(fù)電位。但該管道建成后，由于長(zhǎng)時(shí)間沒有投產(chǎn)，該陰極保護(hù)變壓器沒有電源，造成陰極保護(hù)系統(tǒng)沒有運(yùn)行。2006年投產(chǎn)1個(gè)月之后，陰極保護(hù)變壓器的一個(gè)電路板出現(xiàn)故障，停止了該變壓器的使用。至2007年管道開始泄漏，陰極保護(hù)變壓器一直未投入使用。泄漏后，檢查中又發(fā)現(xiàn)陰極保護(hù)變壓器的電極被接反，雖然僅投產(chǎn)一個(gè)月，但是對(duì)管道造成了嚴(yán)重的腐蝕。該地區(qū)所有發(fā)生泄漏的管道都是受保護(hù)于該陰極保護(hù)系統(tǒng)的。陰極保護(hù)系統(tǒng)的反接，在短時(shí)間內(nèi)造成管道外壁防腐蝕層的剝落。
針對(duì)此種情況，立即對(duì)陰極保護(hù)變壓器進(jìn)行搶修，將外加電位由原來(lái)的-0.8V提高到-2.0V。采用較高的陰極保護(hù)電位之后，補(bǔ)救效果明顯。2009—2010年未發(fā)生大范圍的管道泄漏事故。由此，該油區(qū)其他陰極保護(hù)系統(tǒng)的保護(hù)電位也相應(yīng)提高到-1.5V左右，保證陰極保護(hù)測(cè)試樁最低保護(hù)電位高于-1.0V。但同時(shí)會(huì)造成輔助陽(yáng)極壽命的縮短，輔助陽(yáng)極原設(shè)計(jì)壽命為25a，提高保護(hù)電位后，壽命縮短約為15a，可通過增加新的輔助陽(yáng)極滿足使用要求。調(diào)整后陰極保護(hù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)見表1。
其中TP01為8號(hào)小型集輸站外輸管道1號(hào)陰極保護(hù)測(cè)試樁，TP03為8號(hào)小型集輸站外輸管道3號(hào)陰極保護(hù)測(cè)試樁，從表1實(shí)測(cè)電位結(jié)果分析可知，已經(jīng)達(dá)到保護(hù)效果。
1.2 防腐蝕層及補(bǔ)口
在早期開挖出來(lái)的管道上發(fā)現(xiàn)很多FBE（熔結(jié)環(huán)氧粉末）防腐蝕層點(diǎn)狀空鼓、剝落的現(xiàn)象，焊口補(bǔ)口處防腐蝕層剝落最為嚴(yán)重。主要原因?yàn)楣艿涝谙聹辖ㄔO(shè)過程中，存在較多未修補(bǔ)的防腐蝕層漏點(diǎn)（如針孔和劃傷等），現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)有一處泄漏點(diǎn)位于長(zhǎng)達(dá)1m的防腐蝕層劃傷位置。部分焊口位置補(bǔ)口前的除銹等級(jí)未達(dá)到要求的St3.0級(jí)，且存在針孔。在發(fā)生陰極保護(hù)電位反接的情況下，防腐蝕層的各個(gè)漏點(diǎn)和部分補(bǔ)口位置的防腐蝕層開始發(fā)生點(diǎn)蝕，點(diǎn)蝕首先破壞防腐蝕層，造成點(diǎn)狀、線狀的空鼓和剝落。防腐蝕層點(diǎn)狀、線狀的剝落形成后，因?yàn)闆]有陰極保護(hù)系統(tǒng)的存在，使管道自身形成小陽(yáng)彬大陰極的原電池，腐蝕速度極快，直至發(fā)生穿孔。所以，在管道下溝前，必須對(duì)管道防腐蝕層進(jìn)行漏點(diǎn)檢查，并及時(shí)補(bǔ)漏，以防止點(diǎn)蝕的發(fā)生。
1.3 環(huán)境因素
蘇丹邁魯特盆地法羅杰油田的原油溫度為80℃左右，管道的材質(zhì)為API5L.B，管道的外防腐蝕層為加強(qiáng)級(jí)FBE，防腐蝕層厚度為400μm，焊口處采用帕洛特杰補(bǔ)口，厚度為1～1.5mm。發(fā)生腐蝕的6英寸（φ168mm）管道壁厚為7.11mm，12英寸（φ323mm）管道壁厚為9.5mm。蘇丹邁魯特盆地位于蘇丹南部油田3區(qū)，屬于尼羅河中上游平原，每年的雨季到來(lái)形成沼澤地，土壤主要為膨潤(rùn)土，腐殖質(zhì)等含量較高，土壤呈酸性，pH值為5.5。這些條件加上較高的原油溫度促使了管道腐蝕的加劇進(jìn)行。另外，該地區(qū)原油中的硫和氫的含量都較低，對(duì)管道內(nèi)壁造成腐蝕很小，管道內(nèi)壁腐蝕速度低于0.1mm/a。所有的泄露均由管道外壁腐蝕造成。
針對(duì)此典型的環(huán)境因素，將后續(xù)的埋地管道防腐蝕層更換為3PP（三層結(jié)構(gòu)聚丙烯）。3PP防腐蝕層是比較新型的防腐蝕層類型，3PP與3PE涂層同屬多層涂層體系，由底層環(huán)氧粉末、中間層黏接劑和外層PP（聚丙烯）夾克構(gòu)成。3PP防腐蝕層有些性能是3PE防腐蝕層無(wú)法比擬的。特點(diǎn)包括：高溫下3PP的壽命長(zhǎng)，在80℃環(huán)境下運(yùn)行壽命為30年，90℃時(shí)壽命為15年，100℃時(shí)壽命為8年。而3PE涂層在溫度大于80℃時(shí)發(fā)生軟化；高溫下剝離強(qiáng)度大，壓痕硬度小，（90±5）℃時(shí)3PP涂層的剝離強(qiáng)度不小于80N/cm、壓痕硬度不大于0.3mm，均優(yōu)于3PE涂層。另外，3PP能有效地減少施工過程中的刮蹭和運(yùn)行過程的高溫、碎石和硬土對(duì)管道的損傷。相比FBE和3PE等類型的管材，3PP更適合蘇丹的環(huán)境，在同等條件下，會(huì)大大降低管道外部腐蝕的發(fā)生的程度。
2 新監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用
由于管道的泄露具有不可預(yù)見性和不可評(píng)估性，無(wú)法提早采取相應(yīng)的措施預(yù)防，一旦出現(xiàn)泄漏，除了造成比較大的直接經(jīng)濟(jì)損失外，還將造成環(huán)境污染等很大的間接經(jīng)濟(jì)損失。鑒于此，為避免和減小泄露的發(fā)生，于2009年初引進(jìn)了先進(jìn)的管道內(nèi)檢測(cè)技術(shù)。
管道內(nèi)檢測(cè)技術(shù)是將各種無(wú)損檢測(cè)設(shè)備加載到清管器上，將原來(lái)用做清掃的非智能清管器改為有信息采集、處理和存儲(chǔ)等功能的智能型管道缺陷檢測(cè)器，通過清管器在管道內(nèi)的運(yùn)動(dòng)，達(dá)到檢測(cè)管道缺陷的目的，真實(shí)地檢測(cè)和記錄包括管道的基本尺寸（壁厚及管徑）、管道直度、管道內(nèi)外腐蝕狀況（腐蝕區(qū)大小、形狀、深度及發(fā)生部位）、焊縫缺陷以及裂紋等情況。檢測(cè)器攜帶的磁鐵在管壁全圓周上產(chǎn)生一個(gè)縱向磁回路場(chǎng)。當(dāng)檢測(cè)器在管內(nèi)行走時(shí)，如果管壁沒有缺陷，則磁力線局限于管壁之內(nèi)，如果管內(nèi)壁或外壁有缺陷，則磁力線將穿過管壁之外而產(chǎn)生漏磁。漏磁場(chǎng)被位于兩磁極之間、緊貼管壁的探頭拾取到，并產(chǎn)生相應(yīng)的感應(yīng)信號(hào)，這些信號(hào)經(jīng)濾波、放大處理后被記錄到檢測(cè)器上攜帶的存儲(chǔ)器中，再經(jīng)過檢測(cè)后的數(shù)據(jù)回放處理，對(duì)其進(jìn)行判斷識(shí)別。
管道外檢測(cè)技術(shù)主要是指在地面不開挖條件下，對(duì)埋地鋼質(zhì)管道外覆蓋層以及陰極保護(hù)效果進(jìn)行檢測(cè)評(píng)價(jià)，如果條件允許可引進(jìn)此技術(shù)，這樣可以對(duì)整個(gè)管道的腐蝕情況進(jìn)行全面了解，做到防患于未然。
3 結(jié)語(yǔ)
腐蝕控制是管道運(yùn)行中不可或缺的一項(xiàng)工作，無(wú)論在設(shè)計(jì)或施工中都應(yīng)給予高度重視。從金屬管道腐蝕的保護(hù)效果來(lái)看，陰極保護(hù)系統(tǒng)起到極其重要的作用。管道施工過程中防腐蝕層漏點(diǎn)的檢查和補(bǔ)漏也是必須考慮的因素。新型3PP防腐蝕層管道和管道腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，必將把蘇丹邁魯特油田的管道腐蝕和防護(hù)工作提升到一個(gè)新的臺(tái)階。
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