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蘇丹OGM8輸油管道腐蝕機理與防護對策

發布時間:

2018-06-07

趙魯蘇

（中國石化集團江蘇石油勘探局，江蘇揚州225009）

蘇丹邁魯特盆地法羅杰油田8號小型集輸站（OGM8）管道自2004年10月開始施工建設，至2005年5月建成。自2006年8月投產至2007年7月開始發生泄漏，僅僅投入使用1年時間。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系統連接到該小型集輸站的井口管道。2007—2008年間，該管道發生泄漏20余次，主要集中在蘇丹每年的雨季7、8月問，泄漏主要由腐蝕嚴重的點腐蝕穿孔造成，點腐蝕坑分布在焊口附近占70%，其他位置占30%。

1 腐蝕原因分析及對策

根據管道運行情況及腐蝕發生所處的環境，查找造成腐蝕泄露的原因并采取相應的對策。

1.1 陰極保護系統

經過現場檢查分析發現，該管道設計的陰極保護類型為外加電流式陰極保護，通過陰極保護變壓器，強行給管道加一個負電位。但該管道建成后，由于長時間沒有投產，該陰極保護變壓器沒有電源，造成陰極保護系統沒有運行。2006年投產1個月之后，陰極保護變壓器的一個電路板出現故障，停止了該變壓器的使用。至2007年管道開始泄漏，陰極保護變壓器一直未投入使用。泄漏后，檢查中又發現陰極保護變壓器的電極被接反，雖然僅投產一個月，但是對管道造成了嚴重的腐蝕。該地區所有發生泄漏的管道都是受保護于該陰極保護系統的。陰極保護系統的反接，在短時間內造成管道外壁防腐蝕層的剝落。

針對此種情況，立即對陰極保護變壓器進行搶修，將外加電位由原來的-0.8V提高到-2.0V。采用較高的陰極保護電位之后，補救效果明顯。2009—2010年未發生大范圍的管道泄漏事故。由此，該油區其他陰極保護系統的保護電位也相應提高到-1.5V左右，保證陰極保護測試樁最低保護電位高于-1.0V。但同時會造成輔助陽極壽命的縮短，輔助陽極原設計壽命為25a，提高保護電位后，壽命縮短約為15a，可通過增加新的輔助陽極滿足使用要求。調整后陰極保護實測數據見表1。

其中TP01為8號小型集輸站外輸管道1號陰極保護測試樁，TP03為8號小型集輸站外輸管道3號陰極保護測試樁，從表1實測電位結果分析可知，已經達到保護效果。

1.2 防腐蝕層及補口

在早期開挖出來的管道上發現很多FBE（熔結環氧粉末）防腐蝕層點狀空鼓、剝落的現象，焊口補口處防腐蝕層剝落最為嚴重。主要原因為管道在下溝建設過程中，存在較多未修補的防腐蝕層漏點（如針孔和劃傷等），現場發現有一處泄漏點位于長達1m的防腐蝕層劃傷位置。部分焊口位置補口前的除銹等級未達到要求的St3.0級，且存在針孔。在發生陰極保護電位反接的情況下，防腐蝕層的各個漏點和部分補口位置的防腐蝕層開始發生點蝕，點蝕首先破壞防腐蝕層，造成點狀、線狀的空鼓和剝落。防腐蝕層點狀、線狀的剝落形成后，因為沒有陰極保護系統的存在，使管道自身形成小陽彬大陰極的原電池，腐蝕速度極快，直至發生穿孔。所以，在管道下溝前，必須對管道防腐蝕層進行漏點檢查，并及時補漏，以防止點蝕的發生。

1.3 環境因素

蘇丹邁魯特盆地法羅杰油田的原油溫度為80℃左右，管道的材質為API5L.B，管道的外防腐蝕層為加強級FBE，防腐蝕層厚度為400μm，焊口處采用帕洛特杰補口，厚度為1～1.5mm。發生腐蝕的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，屬于尼羅河中上游平原，每年的雨季到來形成沼澤地，土壤主要為膨潤土，腐殖質等含量較高，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行。另外，該地區原油中的硫和氫的含量都較低，對管道內壁造成腐蝕很小，管道內壁腐蝕速度低于0.1mm/a。所有的泄露均由管道外壁腐蝕造成。

針對此典型的環境因素，將后續的埋地管道防腐蝕層更換為3PP（三層結構聚丙烯）。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，由底層環氧粉末、中間層黏接劑和外層PP（聚丙烯）夾克構成。3PP防腐蝕層有些性能是3PE防腐蝕層無法比擬的。特點包括：高溫下3PP的壽命長，在80℃環境下運行壽命為30年，90℃時壽命為15年，100℃時壽命為8年。而3PE涂層在溫度大于80℃時發生軟化；高溫下剝離強度大，壓痕硬度小，（90±5）℃時3PP涂層的剝離強度不小于80N/cm、壓痕硬度不大于0.3mm，均優于3PE涂層。另外，3PP能有效地減少施工過程中的刮蹭和運行過程的高溫、碎石和硬土對管道的損傷。相比FBE和3PE等類型的管材，3PP更適合蘇丹的環境，在同等條件下，會大大降低管道外部腐蝕的發生的程度。

2 新監測技術的應用

由于管道的泄露具有不可預見性和不可評估性，無法提早采取相應的措施預防，一旦出現泄漏，除了造成比較大的直接經濟損失外，還將造成環境污染等很大的間接經濟損失。鑒于此，為避免和減小泄露的發生，于2009年初引進了先進的管道內檢測技術。

管道內檢測技術是將各種無損檢測設備加載到清管器上，將原來用做清掃的非智能清管器改為有信息采集、處理和存儲等功能的智能型管道缺陷檢測器，通過清管器在管道內的運動，達到檢測管道缺陷的目的，真實地檢測和記錄包括管道的基本尺寸（壁厚及管徑）、管道直度、管道內外腐蝕狀況（腐蝕區大小、形狀、深度及發生部位）、焊縫缺陷以及裂紋等情況。檢測器攜帶的磁鐵在管壁全圓周上產生一個縱向磁回路場。當檢測器在管內行走時，如果管壁沒有缺陷，則磁力線局限于管壁之內，如果管內壁或外壁有缺陷，則磁力線將穿過管壁之外而產生漏磁。漏磁場被位于兩磁極之間、緊貼管壁的探頭拾取到，并產生相應的感應信號，這些信號經濾波、放大處理后被記錄到檢測器上攜帶的存儲器中，再經過檢測后的數據回放處理，對其進行判斷識別。

管道外檢測技術主要是指在地面不開挖條件下，對埋地鋼質管道外覆蓋層以及陰極保護效果進行檢測評價，如果條件允許可引進此技術，這樣可以對整個管道的腐蝕情況進行全面了解，做到防患于未然。

3 結語

腐蝕控制是管道運行中不可或缺的一項工作，無論在設計或施工中都應給予高度重視。從金屬管道腐蝕的保護效果來看，陰極保護系統起到極其重要的作用。管道施工過程中防腐蝕層漏點的檢查和補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測技術的應用，必將把蘇丹邁魯特油田的管道腐蝕和防護工作提升到一個新的臺階。

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