芦建新

（中国石化西北油田分公司油气运销部，新疆 轮台 841600）

0 引言

采用科学、有效的检测技术，对管道的防腐层的完整性、管体腐蚀现状及环境腐蚀性等进行系统、全面检测与评价，排查管道高后果段、高风险段应力集中状况，为管道的完整性管理提供可靠依据，可有效避免管道发生腐蚀泄漏失效，实现在役管道安全、可靠的稳定运行。以塔里木盆地塔河油田某凝析油管道为例，该管道投产年限在10年以上，管道所处的环境恶劣，塔河片区管道受到水淹的危害，管道外腐蚀情况严重。因此，针对油气管道外腐蚀开展了管道综合检测项目，并形成了外腐蚀管理体系。

1 防腐管理体系的基本内涵和做法

1.1 基本内涵

基于管道综合检测评价的管道外防腐管理体系，包含五个阶段，分别是管道环境分析评价、风险评价、完整性评价、维护和维修评价和效能评价。通过效能评价反馈的维护维修成果，反作用于管道环境分析评价，从而使五个阶段构成一个循环，形成管道外防腐管理体系。

1.2 主要做法

基于管道存在外腐蚀情况，通过管道外防腐管理体系，对所辖管道进行了综合管理，有效地评价了管道的运行现状，并针对局部腐蚀严重管段进行了维护和维修，有效地延长了管道寿命，促进了经济效益最大化。该管理体系主要从以下五个方面开展了相关工作。

1.2.1 管道环境分析

收集管体属性、管道埋深、管道采用的防腐层种类及使用情况、管道所处位置地面状况、地面建筑物分布、地层含水状况、管道穿越公路水路情况等，分析一旦管道外腐蚀造成管体穿孔破裂会导致的后果严重程度，识别出管道穿孔破裂影响区域。

1.2.2 风险评价

系统全面的识别管道外腐蚀风险及管体腐蚀，分析评价并提出管理控制措施。管道外腐蚀风险包括但不限于，防腐层破裂、管体腐蚀、第三方破坏、先天缺陷以及地质灾害等。

风险评价的重点是找出高风险段，提出的措施要区分轻重缓急，措施还应该包括完整性评价计划。

1.2.3 完整性评价

完整性评价包括对管道外防腐层及管道本体上存在的缺陷进行检测、评价和提出修复建议。外防腐层检测常用的方法：

（1）交流电位梯度法（AVCG）

从交流电位梯度法运行过程可以看出，其主要由发射机将电流信号施加于管道，然后该信号会以管道为媒介，向外扩散，若这个信号破损的防腐层，那么该信号会向外界流失，并以流失点为基点，形成信号电场，然后利用PCM和A字架工具定位该信号电场，以准度定位破损的防腐层位置。分析给检测数据可以看出，若电场显示为圆形，那么其破损点较为单一，若电场显示为椭圆，那么其一般是因为破损防腐层过长形成的。此外，在利用该检测方式进行检测定位时，若将仪器置于漏点上方，数值越高那么破损情况越严重；

（2）直流电位梯度法（DCVG）

此方式的原理为，在埋地管道上施加阴极保护电流，此电信号首先会穿过土壤媒介，然后汇集在破损的管道破损处，并以一种电压梯度的方式表现出来。由于土壤拥有不同的电阻率，因此该梯度场的波动会在某一范围内变化，而该场的中心区域（0.9～1.8m）会形成电压梯度。一般情况下，电压梯度受到破损层面积影响，若距破损点更近或破损面积较大，那么该梯度也会随之更强，或更加集中。此外，为避免某些信号的干扰，此项检测技术在运行过程中，会在管道上施加非对称间断电流信号，该信号利用阴极保护电源以达到信号施加目的，而此检查方式的判定为：主要将两个接地探极置于管道上方，然后利用该探极一端的灵敏仪对破损管道防腐层进行探测，该灵敏仪通过电压梯度定位管道破损情况；

（3）密间隔电位法（CIPS）

从密间隔电法的运行原理和检查对象可以看出，其可较为详细的检测管道对地电位和其相关距离。该检测方式使用范围为：管道1～5m间距的管道。其检测目的为：对管道电位进行检测。可配合使用的工具有：中断器和DCVG。对于前者而言，可以更好检测或除去电位误差，比如由IR降引产生的。对于后者而言，其可以对管道破损的防腐层进行相关检测；

（4）管中电流法（PCM）

由于电容耦合效应存在于大地和管道防腐层之间，再加上防腐层自身属性影响（导电性：稳定但较弱），在防腐层没有受到损坏时，电流信号就会出现有规律的递减，也可称之其为指数衰减。若防腐层受到破坏，或存在破损情况，那么该电流信号就会由此被导入大地，而这就会明显降低管道中的电流强度，从而降低其对应的地面磁场强度，而依据该变化情况，即可准确发现破损防腐层的位置。

1.2.4 维护和维修评价

在技术支撑下，三层PE防腐层技术得到较好的发展，且由于其较普通产品的优良性能，受到了很多管道建设单位和设计人员的青睐。但由于很多因素会影响三层PE防腐层的防腐性能，例如施工、运行或生产等环节。而若利用匹配检测技术，及时发现和修补管道破损的防腐层，那么可充分发挥该技术的效能。需注意的是，由于防腐层技术类型的不同，修补技术也不同，因此需注意修补工艺的选择。

1.2.4.1 修复方案

对于直径≤30mm外防腐层破损点（包括针孔），采用热熔胶粘剂和聚乙烯补伤片进行修复。而对于直径＞30mm外防腐层破损点，采用粘弹体防腐胶带和缠绕聚丙烯胶带修复；

1.2.4.2 修复步骤

采用粘弹体防腐胶带加缠绕聚丙烯胶带修复技术主要分为表面处理、防腐层缺陷修复及修复验收三步。

表面处理

（1）清除暴露管段上的泥土，使防腐层缺陷完全露出，测量并记录缺陷尺寸及位置，对缺陷处进行拍照；

（2）对缺陷处的防腐层进行修整，将已破损的防腐层除去，使产生锈蚀的管体完全裸露；

（3）对已裸露的管体表面进行处理，将腐蚀产物清理干净，表面处理等级应达到St2.5级；

（4）必须将缺陷四周10mm范围内及需要修复的防腐层表面的所有锈斑、鳞屑、污垢和其他杂质及松脱的涂层清除掉，其后再将缺陷部位打磨成粗糙面，并用干燥的布和刷子将灰尘清除干净。注意在防腐层缺陷处的管体表面进行作业时必须采用手工除锈。

防腐层缺陷修复

（1）粘弹体防腐胶带施工前，应保证补伤处干燥；

（2）将粘弹体防腐胶带依次贴敷，同时碾压排除空气。粘弹体防腐胶带搭接宽度≥1cm，施工时可沿胶带内侧搭接线进行搭接；粘弹体防腐胶带始末端搭接长度≥100mm；

（3）粘弹体防腐胶带施工完成后立即进行外观和漏点检测；

（4）粘弹体防腐胶带层合格后，采用聚丙烯增强纤维胶带（外带）环包缠绕在粘弹体防腐胶带外层；

（5）聚丙烯增强纤维胶带具体施工方法是：从一端开始先原位缠绕一周，留出约3mm宽的粘弹体胶带不缠绕外带，然后进行螺旋缠绕，缠绕外带时应保持一定张力，胶带搭接宽度为50～55%，直至另一端，最后在结束部位原位缠绕一周。

1.2.5 效能评价

在补伤防腐层时，需检查其外观，检查时需注意其表面平整性，若检查发现修补不合格，那么需对其进行重新补伤。补伤处应采用100%电火花检漏，检漏电压为15kV，无漏点为合格。

2 管道防腐管理体系实施的效果

2.1 管线检测结果

管线沿线自然环境主要以沙漠、戈壁为主，走势平坦。按GB 50251-2003《输气管道工程设计规范》规定划分，该凝析油管道线全线27.29km，本次管道经过地段为一级地区等。

外露管：全线检测共发现露管或明管1处，防腐层完好。

穿、跨越：管道穿、跨越公路（含机耕道）、河流共8处。其中穿越公路（含机耕道）共4处，穿越河流2处，穿越混凝土浇筑台1处，管道外露1处。

对于埋地管道防腐蚀技术而言，土壤腐蚀性是非常重要的参考依据。究其原因可以看出，其主要是因为在土壤构成元素较为复杂，这些构成元素量多且杂，互为影响关系，例如液相、气相、固相。同时，电化学腐蚀也较为常见，例如金属构筑物，且这种腐蚀方式也是影响原电池性能最关键的因素，在这些因素的相互作用下，会影响土壤的腐蚀性[1]。

根据管道所处的土壤电阻率可以得出，管段基本均处在极强的腐蚀环境中，对管道腐蚀性较大，必须加强对管道防腐层的质量要求[2]。土壤的酸碱程度为弱碱性。管道全线存在直流干扰，干扰程度处于弱、中两种强度中，且电位梯度均小于2.5mV/m，所以该管段不需要采取直流排流和其他保护措施。且管道全线处于保护（阴极保护）状态。管道区域段交流电位均不高于4V，可不采取交流干扰防护措施。管道的泄露电阻较高，防腐层整体质量较好，受外界干扰影响的程度可以忽略。

对管道分段进行测试，将测试数据输入防腐层评价软件，通过数据分析，其中：优级防腐层长度24130m，占实测管道总长的96.68%；良级防腐层长度205m，占实测管道总长的0.82%；可级防腐层长度358m，占实测管道总长的1.43%，差级防腐层长度161m，占实测管道总长的0.65%，劣级防腐层长度104m，占实测管道总长的0.42%。经计算Q值为1.073，所以雅克拉集气站-油接入阀室（DN219）管道段防腐层等级综合评价为良（二级）。

全线共发现漏损6个，平均每公里漏损点0.24个。利用PCM检测仪对管道全线进行埋深检测，分十段进行测试，管道埋深最浅处为0.149m（第十段），最深处为4.998m（第二段）。

2.2 外防腐层检测效果

采用PCM电流测绘法进行管道防腐层绝缘电阻率测试，现场测试时每50m采集一组电流数据、管道埋深，采集数据经内业计算机整合后采用专用软件进行分析，计算管道防腐层绝缘电阻率，按照SY/T 5918-2004 《埋地钢质管道外防腐层修复技术规范》相关规定进行评级，评级标准执行条文：5.2.1.3对新型防腐层（如煤焦油瓷漆、熔结环氧粉末、聚乙烯等防腐层）的绝缘性能可采用电流一电位法进行评价（但目前数据有限，无法形成定量分级标准），也可采用PCM法进行定性评价[3]。对于PCM法可根据测绘出的电流衰减曲线的陡缓程度找出防腐层绝缘性能相对较差的管段，曲线越陡，电流衰减越快(即电流衰减率越大)，防腐层绝缘性能就越差；某点电流突然衰减，则该处防腐层发生破损或有支管、搭接等。

根据数据分析，普通段防腐层质量评估结果，其中分级为优142368m、良3862m、可704m、差1981m、劣8263m。差劣段主要集中在一联到2#电厂截阀室管段，原因为此管段敷设时间较长且采用的为沥青防腐层，防腐层破损点较多，防腐层老化严重。其余管段差劣原因多为管道分支交叉、破损点集中。

根据数据分析，重点段防腐层评估结果，其中分级为优42094m、良1956m、可505m、差0m、劣2047m。防腐层质量评估差劣段主要集中在2#中间站-库车末站一线、二线处，原因为管道穿河管道与套管存在电连接现象，电流流失严重。其余差劣段为架机点、穿河处等。

通过对恒电位仪检测，所有恒电位仪均运行正常，长效参比均良好，辅助阳极地床电阻均良好，各绝缘接头均良好。

通过对普通段各段管线自然电位测试，各段自然电位值大部分在正常范围内，未发现直流干扰。交流干扰测试采用万用表+钢钎测试管道的交流电压，普通段各管段测试数据最大2.56V，最小0V，对管道的影响不大，没必要采取排流措施。

通过沿线土壤电阻率测试并结合现场土壤质地情况，土壤腐蚀性评价为强的管段基本处于盐碱地段，部分管段上方生长着耐盐碱植物，表层土壤疏松含水率较高，当处于此处的管道外防腐层发生破损时容易造成管道本体母材发生腐蚀。

3 结论及建议

（1）建议对浅埋的管线进行覆土或做水工保护处理，是管道埋深达到规范要求的安全范围。对季节性河流经常冲刷的管段，在富水季节应进行重点监控，水工保护失效的应及时进行恢复；

（2）建议对管道防腐层缺陷点个数比较多的线路进行监控，对评价为严重的破损点应立即修复，对评价未中等的破损点应在一年内列入维修计划进行修复，对评价为轻微的防腐层缺陷点逐步列入维修计划。对于管道防腐层缺陷较为集中的管段修复时应根据现场情况扩大开挖面积，检测防腐层是否存在长距离剥离。以管道防腐层保护的有效性，防止管道本体腐蚀的发生；

（3）对防腐层绝缘电阻率评价为差和劣的管段进行维修，备注为分支点、架机点的不列入维修范围；

（4）建议同时对多条管线进行保护的恒电位应根据外管线电位进行及时调节恒电位仪输出，以保证管道达到保护范围。对未进行阴极保护的管道应立即进行投设阴极保护设施进行保护，管线较短且土壤电阻率较低的管段可采用牺牲阳极法进行保护，管段较长的建议采用强制电流进行保护，以延缓管道母材自腐蚀速率[4]；

（5）对管道所有线路的三桩一牌进行维护，对于偏离管道较远的应进行重埋修正位置。测试桩编号应顺油或气流程进行编号，由于所辖管线较多在测试桩上应标明管道属性（输送介质、管径、起止点），线路所属标志桩均未有明显属性（标注为转角桩、穿越桩、里程桩等），应对所有标志桩进行刷漆编号，所有里程桩上均应标明管道里程（可以以测试桩号+距离测试桩距离进行里程编号）、输送介质、管道管径、起止点等，对于高后果区以及施工较密集区管道里程桩上应标明管道埋深，穿越处标志桩应标明穿越属性（道路、河流等）、管道埋深、管道管径、输送介质等，转角桩应标明转角角度、管道埋深、管道管径、输送介质等。