输油管道绝缘法兰附近内腐蚀原因分析.pdf

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1、2 0 1 5 年管道技术5设各2 0 1 5 第l 期P i p e l i n eT e c h n i q u ea I l dE q u i p m e n tN o 1输油管道绝缘法兰附近内腐蚀原因分析周卫军，张瑶，金焱，张凡( 中国石油塔里木油田公司，新疆库尔勒跗1 0 )摘要：为了分析输油管道出站埋地绝缘法兰附近的泄漏腐蚀机理，文中对材料质量、外输油品含水、管道运行工况、管道高程、阴极保护电位等方面进行调查和分析。结果表明：绝缘法兰处存在矿化度很高、腐蚀性较强的沉积水，受两侧较大电位差影响，未保护端和保护端形成了局部电化学腐蚀电池，最终致使绝缘法兰附近处出现了严重内腐蚀穿孔泄漏。

2、最后从生产运行、腐蚀防护等方面提出了相应的对策。关键词：输油管道；绝缘法兰；内腐蚀；穿孔中图分类号：T E 8文献标识码：A文章编号：1 0 0 4 9 6 1 4 ( 2 0 1 5 ) 0 1 0 0 4 9 0 2A 舰l y s i sa b o u tC a u s e so fI n t e m a lC o r r o s i o nN e a rI 璐l l l a t i n gF l 锄g eo fO i lP i p e l i mZ H O UW e i - j u n ，Z H A N GY a o ，J I NY a n ，Z H A N GF a n( P e t

3、 m C 岫I aT I r i n Io i m e mC 伽p a 岫y ，K o r l a 甜1 0 ，C h i n a )A b s t I 鼍c t ：I no r d e rt oa n a l y z et h eo u t b o u n db 谢e do i lp i p e l i n el e a k a g ec o r r 0 8 i o nm e c h a n i s mo fi n s u l a t i n gn a n g e ，t h i sp 印e ri n v e s t i g a t e da n da n a l y z e dt h em

4、a t e r i a lq u a l i t y ，m m s m i s s i o no i lp i p e l i n ew a t e rc u t ，t 1 eo p e r 习时o nc o n d i t i o no fp i p e l i n e ，t h ee l e v a -t i o n0 fp i p e l i n e ，c 灿o d i cp m t e c t i o np o t e n t i a l T h er e s l l l t ss h o wt I l a tt l l e r ei sah i g hd e g r e eo fm

5、i n e r a l i z a t i o n 锄dc s i v ed e p o s i -t i o no fa q u e o u sm e d i u mi ni n s u l a t e dj o i n t sw h i c ha r ea f f e c t e db yt h es i d e so ft h el a r g e rp o t e n t i a ld i 饪b r e n c e B e t w e e nu n p r o t e c t e ds i d ea n d p r o t e c t e ds i d e0 fi t ，al o c

6、a le l e c t m c h e m i c a lc o r m s i o nc e l li sf 0 珊e d ，a n dl l l t i m a t e l yr e s u l t i n gi nt l l ee m e r g e n c eo fb a d l yc o r m s i o np e r f 妇i o nl e a k a g en e a rt h ei I I s I l l a t i n gj o i n t F i n a l l y ，t l l ec o r r e s p o n d i n gc o u n t e n e a s

7、 u r e sa b o u tt l l ep r o d u c t i o nm n ，c o r _m s i o np m t e c t i o na n d0 t h e ra s p e c t sa r ep u tf b w a r d K e y w o r d s ：o i lp i p e l i n e ；i n s I l l 砒i o nj o i m ；i n t e m a lc o r r o s i o n ；p e 0 m t i o n0 引言外加电流阴极保护是腐蚀防护系统中常见的、成熟的保护措施，广泛应用于石油化工、船舶、城建等领域，绝缘法兰或绝

8、缘接头将被保护管道和不应受保护的金属体从导电性上分开，切断管道的电连续性J 。但近年来在某油田输油管道腐蚀泄漏中，绝缘法兰附近的腐蚀泄漏经常发生，文中针对绝缘法兰附近腐蚀泄漏机理分析，并提出相应的措施。l 腐蚀泄漏概况某油田输油管道1 9 9 6 年投人运行，由于该管道服役时间较长，管道内外环境复杂，出站段管道腐蚀较严重，2 0 1 0 年4 月完成了出站段前2 6k m 管道的更换工作。2 0 1 2 年4 月、2 0 1 3 年8 月和2 0 1 3 年9 月，该管道出站埋地绝缘法兰附近分别发生腐蚀泄漏，对管道安全运行、环境带来了严重影响。收稿日期：2 0 1 4 一0 4 0 9收修改稿

9、日期：2 0 1 4 一0 8 1 12 腐蚀机理分析2 1 泄漏现场情况第一次泄漏点位于绝缘法兰上游侧与管道连接的环焊缝处，7 点钟方向；第二次泄漏点位于绝缘法兰上游侧，距离环焊缝5c m ，6 点钟方向；第三次泄漏位于绝缘法兰上游凸法兰与袖管连接处，2 个泄漏点分别位于6 点、6 5 点钟方向( 图1 ) 。经调查，绝缘法兰、焊缝质量以及管材质量均合格。第1 次泄漏位置图13 次泄漏点现场位置示意图3 次泄漏点分布在绝缘法兰处或附近，泄漏点处均未见明显外腐蚀，漏点较小，形状为圆形；漏点处周围壁厚最小值为3 5m m ，相对减薄点集中在5 点钟至7 点钟位置；泄漏点漏出液体多为水。泄漏原因为

10、内万方数据5 0P i p e l i n e7 r e c h n i q u ea n dE q u i p m e n tJ a n 2 0 1 5腐蚀形成的腐蚀坑致使壁厚严重减薄而发生穿孔，从整体腐蚀速率来看，该管段局部腐蚀速率整体水平处于高到严重级别口J 。2 2 外输油品含水分析对联合站外输原油进行连续一周的取样，对其含水率进行了测定：平均含水率为1 1 ，含水率较高。对第3 次泄漏出水样中的腐蚀离子含量进行了测定：p H 值为6 2 9 ，其中c a 2 + 、c 1 一和s 2 一含量分别为46 4 1 2 6m L 、5 37 1 1 1 8m g L 和3 2 2 8m L

11、 ，结果显示水样呈弱酸陛且矿化度大，易使管道发生局部腐蚀。2 3 运行工况分析根据管道基础属性参数、管道运行参数，进行多相流工况模拟分析，建立管道油水多相流水力模型，确定管道沿线流型、流态及油水分层规律。根据计算可知，当管道输量低于24 0 0m 3 d 时，原油已处于分层流状态，在低洼地段会存在水的积存现象。一般来说，油水分层及积存水管段易发生腐蚀，是高腐蚀后果区段。另外，输量越低，则分层现象越明显。2 0 1 2 2 0 1 3 年，该管道的最大输量为14 2 2m 3 d ，最小外输量5 5 4m 3 d ，平均外输量9 9 7 7m 3 d ，所以管道中的介质流态属于层流，易出现油水分

12、层。2 4 管道高程测量检测绘制了管道前2 0m 的高程图( 图2 ) ：绝缘法兰上下游侧各有一处相对低洼点，其高程分别为10 9 9 5 8 4m 、10 9 9 4 9 3 m ，其中第1 个相对低洼点恰在绝缘法兰的左侧，表明该低洼点容易形成沉积水，产生酸性腐蚀环境。1 0 21 0 2l O ll O l1 0 01 0 00 9 90 9 9图2 管道前2 0 m 高程图2 5 管道阴极保护电位测试对绝缘法兰两侧管道对地电位进行了测量，结果见表1 。表1 绝缘法兰两侧阴保电位值m V经了解，站内区域阴极保护系统因某些原因未投入，绝缘法兰上游侧又与站内管线连接，表1 中绝缘法兰上游侧的通

13、电电位和断电电位也就是管线的自然腐蚀电位。在通电和断电下，绝缘法兰两侧电位差分别高达3 9 6m V 、3 1 5m V 一般来说，绝缘法兰内涂层边缘处的漏电电流密度随着两侧电位差的增大而增大；当绝缘法兰底部沉积水时，绝缘法兰内涂层边缘处的电流密度随沉积水矿化度的增大而显著增大；在绝缘法兰未保护端的内涂层边缘和涂层缺陷处，漏电电流密度较大，会导致严重局部腐蚀pJ 。2 6 结论经上述综合因素分析，该管道输量较小，介质流态为层流，绝缘法兰附近处为相对低洼点，底部易沉积水，沉积水矿化度很高，且原油中含有硫化物等腐蚀性介质，在这些因素共同作用下形成了管道低洼处的弱酸性腐蚀环境；在绝缘接头两端存在较大

14、电位差影响下，未保护端和保护端形成了局部电化学腐蚀电池，加速了管道低洼点内腐蚀速率，最终致使绝缘法兰内涂层缺陷处及绝缘法兰焊缝上游侧连接处出现了严重的穿孔泄漏M 。5J 。3 结束语针对该管道输量小且在相对低洼点易形成沉积水等情况，采取加大联合站工艺处理力度、间歇大流量( 3 0 0 0 d 以上) 输送、改变清管作业频次等措施提高外输原油品质，及时清除管道低洼点沉积水，改善管道内腐蚀环境，有效预防和减缓管道腐蚀发生。经过现场定点监测，管道低洼点的沉积水和壁厚减薄等腐蚀问题已得到了明显的控制。参考文献： 1 陈立强，董海通，张勇，等漏电导致阴极保护绝缘法兰内腐蚀失效的有限元分析腐蚀科学与防护技

15、术，2 0 1 0 ，2 ( 5 ) ：4 5 2 4 5 4 2 史维良，程祖亮钢制管道及储罐腐蚀控制工程设计手册北京：石油工业出版社，1 9 9 9 3 胡士信阴极保护工程手册北京化学工业出版社，1 9 9 9 ：1 7 8 4 汤晟，蔡奇峰，何小龙塔河油田集输管线绝缘法兰附近内腐蚀穿孑L 因素分析石油与天然气化工，2 0 0 8 ，3 7 ( 2 ) ：1 5 6 1 5 9 5 钟富荣绝缘法兰漏电问题油气储运，2 0 0 0 ，1 9 ( 9 ) ：4 0 4 3 作者简介：周卫军( 1 9 8 0 一) ，工程师，从事管道完整性管理工作。E m a i l ：3 1 3 6 0 7 3 1 0 q q c o m万方数据