一文帶你了解油氣工業中的腐蝕狀況評估

2020/3/27 2:57:02

腐蝕評估是了解油氣管道腐蝕狀況和潛在風險的重要渠道,國際上目前主要包括腐蝕風險評價、腐蝕直接評估、含缺陷管道安全評價等幾類不同的方式。腐蝕風險評價是利用風險評價的一般原理和方法,根據腐蝕狀況的調查確定腐蝕風險的一種方法,多為定性或半定量評價。腐蝕直接評估是通過數據分析和一定的間接檢查,更為定量地評價管道不同部位的腐蝕風險等級,是腐蝕完整性管理的重要工具之一。含缺陷管道安全評價則是利用一定的缺陷檢測結果,結合腐蝕發展預期,估算管道剩余強度和剩余壽命。


腐蝕評估方法源于風險評價的基本理念,本節重點選取較為典型的腐蝕直接評估方法加以介紹,其他方法不在此累述。


直接評估是一種結構化流程,該方法運用從管道間接調查和直接檢查中獲取的信息以及所有其他相關信息,如設計、結構和操作數據等,對埋地管道的完整性進行評價。該方法一般包含預評價、間接檢測、直接檢查和后評價四個步驟,方法簡單明了,便于實施,且有較為全面的標準可以參考,已成為國際上公認較為成熟的腐蝕完整性管理技術。可使用三種直接評估的方法查找隨時間變化的腐蝕缺陷類型:內腐蝕直接評估(ICDA)、外腐蝕直接評估(ECDA)和應力腐蝕開裂直接評估(SCCDA)。


內腐蝕直接評估

內腐蝕直接評估方法(ICDA)是一種在管道某一給定管長范圍內評價內腐蝕可能性的方法。目前,已經發展出干天然氣管道內腐蝕直接評估方法(DG-ICDA)、濕天然氣管道內腐蝕直接評估方法(WG-ICDA)和液體石油管道內腐蝕直接評估方法(LP-ICDA),并已成為管道腐蝕完整性管理的重要工具之一。


根據NACESP0206標準,干天然氣管道內腐蝕直接評估方法(DG-ICDA)適用于正常條件下輸送干氣但可能遭受非經常性短期液體侵擾而引起損壞的天然氣管道,腐蝕性水在管道中的積聚是引起天然氣管道內腐蝕的先決條件,在傾斜上升管中,重力阻滯液體向下游流動,會發生積液,從而引起內腐蝕。最先積水的地方最可能發生腐蝕,DG-ICDA的基礎是沿著管道詳細檢查最有可能積水(或其他電解液)的部位,由此推斷下游剩余管長部分的完整性。如果最有可能積液的部位沒有受到腐蝕,則可認為其下游一定范圍內的管道都沒有腐蝕,這就減輕了管道腐蝕檢測(或者完整性評價)的工作量。如果最可能積液的部位經檢測發現確實受到了腐蝕,也就排查了一處隱患。


進行腐蝕高風險部位評估的目標是在一定的管段區間內,用流體流動模擬結果預測最可能發生內腐蝕的位置。主要內容包括三個方面:一是繪制管道高程剖面圖和傾角分布圖;二是使用所收集的數據資料進行多相流計算,確定持液的最大臨界傾角;三是對比分析流動模擬計算結果和管道高程剖面和傾角分布圖,判斷內腐蝕可能出現的位置(見圖1)。致使液體向后流動的重力和造成液體沿著流動方向向前流動的氣體與液體之間的剪應力之間的平衡角定義為液體在管道中聚集的臨界角。


圖1 由于積水引起的管道內腐蝕風險與內腐蝕直接評估臨界角


相對于干氣系統,濕天然氣系統是有水但仍具有較大氣液體積比的系統。濕氣系統有足夠多的液態水,以至于所有管段角度大于臨界角的部分都很有可能積聚液態水,如果由此確定挖掘地點的話,則挖掘點數和工程量會變得十分不切實際。針對濕氣系統的ICDA方法(WG-ICDA)是在不考慮水成分因素和其他腐蝕影響因素的基礎上提出來的,基本依據是通過腐蝕速率、流動影響和其他影響因素來確定管段發生腐蝕的優先次序,其目標是識別出最大腐蝕破壞的位置,并將腐蝕速率模型作為一種預測未來腐蝕增長率的工具來應用于整個評價過程。


WG-ICDA的原理是根據流動效應、腐蝕速率以及其他腐蝕影響因素,對管段各部分腐蝕發生的可能性進行優先次序排列。該方法的基礎就是將各種因素劃分為三類:其一,流動影響,包括各種流態和冷凝水對腐蝕的影響;其二,根據腐蝕模型確定腐蝕速率,主要與氣體的成分、液體的化學、壓力和溫度有關,同時將腐蝕速率歸一化,并用于反映沿管段各腐蝕部位的嚴重性,由此來表示腐蝕的具體分布情況;其三,其他影響因素之中包括緩蝕劑、烴凝析液、細菌、殺菌劑、固體以及其他產物。


液體石油管道中含有H2S、CO2、鹽、蠟和砂子等,且管道內多相流的流動受很多因素的影響,造成多相流內壁材料的損失機理十分復雜,是一種腐蝕與沖蝕的聯合交互作用過程。在這類環境中,氣泡、液滴、顆粒都可能會沖擊管壁,使表面產生的腐蝕物發生脫落,同時也可直接作用于表面造成磨損。基于上述這些物質的存在,液態管道同其余管道相比,發生腐蝕的可能性會最大,也會是腐蝕最嚴重的管道。液體石油管道內腐蝕直接評估(LP-ICDA)方法適用于管道內部所含有的底部沉積物和水量比例少于總輸量的5%的石油管道。美國腐蝕工程師協會(NACE)針對這種管道的內腐蝕情況進行了研究,綜合多種因素的基礎上,提出了通用液體石油管道內腐蝕直接評價標準。


在腐蝕評估過程中,必須綜合評估影響腐蝕進程的各個關鍵因素,例如,水或者其他電解質的存在狀態。水的存在往往是造成管道內腐蝕的必要條件,某些狀況下,含水的醇類、吸附水的生物膜、濕氣凝結的液膜或液滴也可以作為腐蝕發生的電解質條件。對于某些評估管道,由于管道運行初期含水率就可能較高,因此,水的存在是評估的重點。針對水的存在狀況,可以分別為腐蝕發生的敏感里程位置和敏感位置腐蝕發展速率的評估提供評價基礎。


內腐蝕評估方法用于評定管道內部腐蝕敏感位置的原理在于假設積水的存在是腐蝕的首要條件。多相輸送過程中,油相介質中如果含有較少的水,以油包水的形式存在時,由于主要以油浸潤金屬表面而腐蝕輕微。如果在一定含水率下,流體流速降低,則容易造成油水分層,并使水與管道底部金屬接觸。特別對于某些起伏比較明顯的管道,由于水相在重力和油相流體帶動兩方面作用下,水相無法被攜帶走,而積聚于某些位置,導致金屬的腐蝕。針對這類情況,采用內腐蝕評估方法推薦的多相流模型,可以通過評估積水優先位置,判斷內腐蝕發生的敏感位置。


當含水率較高時,由于管道以油水兩相分層,或者呈水包油的狀態,管道底部全線均與水相接觸,此時在管道里程方向上均有腐蝕風險。如果這種情況出現,管道里程方向上的腐蝕分布仍不是平均一致的,由于管道工藝過程中,入口和出口之間的溫度和壓力存在差異,溫度、壓力等工藝參數沿著路由方向也會發生變化,由此也會引起腐蝕介質和腐蝕環境特點的改變,從而改變腐蝕發展的規律。評估管道內腐蝕敏感區間需要根據不同位置處溫度、壓力、腐蝕介質實際分壓等參數,利用腐蝕預測模型或評估模型,確定不同位置的腐蝕速率或局部腐蝕敏感性,從而判斷不同位置的腐蝕程度。

 

外腐蝕直接評估

外腐蝕直接評估方法是一種具有前瞻性的通過評價并控制外腐蝕影響來提高管道安全性的結構化流程。外腐蝕直接評估方法的應用歷史要超過內腐蝕直接評估方法和應力腐蝕開裂直接評估方法。NACESP0502標準《管道外腐蝕直接評估方法》對外腐蝕直接評估方法進行了說明。


管道外涂層上是否存在漏點或其他異常情況是外腐蝕直接評估方法的一個重要關注點。該方法的基本假設是:對管道上這些漏點或異常點進行檢查可以表明哪些潛在區域可能發生了、正在發生或將要發生腐蝕。外腐蝕直接評估方法確定管道陰極保護有效性及是否符合準則,并確定交流/直流干擾、電流屏蔽、電流衰減、外部接觸和需要的緩解范圍等。


根據NACESP0502標準,外腐蝕直接評估方法也由四步組成,即預評價、間接檢測、直接檢查、后評價。其中間接檢測的目的在于對涂層失效的嚴重性、其他異常情況以及已經發生或者可能正在發生腐蝕的區域進行識別和定義。在每一外腐蝕直接評估區域至少要使用兩種間接檢測技術,但是選擇具體某一工具時仍取決于該工具是否適用于特定的管段。選擇工具時,必須考慮它們是否能夠在特定的管道狀態下可靠地探測出預期的腐蝕和/或涂層異常。主要的間接檢測技術如下。


①密間隔電位測量(CIPS)。每隔一段距離測量一次管道沿線到地面之間的電位。密間隔電位測量(CIPS或CIS)可能是管道行業中最常用的方法,主要用來確定陰極保護是否有效,并對管道是否符合陰極保護準則做出評價,定位涂層缺陷和/或涂層退化的區域,探測交流和/或直流干擾,評估電流衰減,確定外部連接,以及探測可能發生局部腐蝕的區域。

②交流電流衰減量測量(ACCA)。基于電磁場傳播理論的應用原理,測量管道涂層的整體狀況;交流電流衰減量測量得出的結果包括深度、涂層電阻率和傳導系數、異常位置及異常類型。

③交流電位梯度測量(ACVG)。測量管道沿線及其周圍土壤中的泄漏電流的變化量,以定位涂層異常,并描繪出腐蝕活動的特征。

④直流電位梯度測量(DCVG)。測量管道沿線及其周圍土壤中的電位梯度的變化,以定位涂層異常,并描繪出腐蝕活動的特征。

⑤Cell-to-Cell測量。這是一種兩個參比電極地表測量方法,測量兩個接地的硫酸銅參比電極之間的電位差;直接在管道線路上方測試時,該方法能夠探測出可能潛在的電流放電(陽極)區域,從而有助于對可能的腐蝕異常情況進行定位。

⑥皮爾遜測量。該技術采用一種發射到埋地管道表面的交流信號,對管道沿線兩個移動接地觸頭之間的電位梯度進行對比;該技術可以對可能造成腐蝕異常的所有涂層缺陷及位于埋入管道附近的外來金屬物體進行定位。

⑦土壤調查。通常情況下,每隔一段距離就要進行一次土壤電阻率/導電性測量,測量結果常被用來確定土壤的腐蝕性,因此可以確定管道發生腐蝕的可能性;土壤電阻率越低,其導電性和腐蝕性就越高。

⑧超聲導波檢測(GWUT)。該技術用于在電(金屬)短路、電解質耦接及電氣絕緣條件下對套管內管道檢測。


上述間接檢測的目的在于使用上述測量結果來確定管道沿線涂層失效的位置。隨后進行直接檢查步驟,確定在發現腐蝕缺陷時需要采取什么行動,并對腐蝕產生的根源進行評價和鑒定。對調查結果進行整合之后,相關信號必須可以提供足夠的數據以選擇進行開挖的最合適位置;這些開挖點,必須幫助操作者使其可以根據腐蝕尺寸和/或嚴重性對腐蝕進行排序。目前,ECDA已經在我國許多管道上獲得應用,已成為管道業界進行腐蝕完整性管理、及時了解管道外腐蝕風險、涂層狀況和陰極保護有效性的重要手段。


應力腐蝕開裂直接評估

應力腐蝕開裂直接評估方法也是一種具有前瞻性的結構化流程,它主要致力于通過評價并降低應力腐蝕開裂的影響來改善管道的安全性。該方法包括目視檢測和實體檢測、電解質溶液分析、金相分析、超聲波檢測和各種磁粉檢測技術。ASMEB31.8和NACESP0204標準是進行應力腐蝕開裂探測的基本依據。應力腐蝕開裂直接評估方法對用于天然氣、原油及精煉產品的生產、輸送和分配服務的鋼制埋地陸上管道進行論述,重點圍繞土壤應力腐蝕開裂風險展開,并不涵蓋管道內部由于H2S等引起的開裂。


來源:《油氣工業的腐蝕與控制》、腐蝕與防護



文本標簽:腐蝕,油氣管道,啄木鳥檢測

[下一篇]管道外防腐層PCM檢測技術

[上一篇]沒有了

核心業務

公司成立于1992年

0373-3762840
二維碼

掃一掃,關注啄木鳥管道

二維碼

掃一掃,進入手機官網

河南快3开奖结果 开奖历 陕西体彩11选五技巧 什么是股票融资 广东快乐十分预测软件 6合图库安卓版 大类资产配置包括哪 上海时时乐开奖号码走势 华东15选5走势图带坐标连线 今日今日大盘上证指数 江西快3基本走势图 辽宁十一选五走势一定牛 秒速赛车投注技巧 广西11选5的彩票网站 股票配资操作合法吗 江苏快3和值图表 开户股票 湖北快三走势图分布图