管道开挖缺陷点破损程度评价研究.pdf

《管道开挖缺陷点破损程度评价研究.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《管道开挖缺陷点破损程度评价研究.pdf（3页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、2 01 2 第 2期 管 道 技 术 P i pe l i n e Te c h n i qu e 设 告 Eq u i p me nt 2 01 2 No 2 管道开挖缺 陷点破损程度评价研究 蔡培 培 ( 中国石油管道研究中心， 河北廊坊0 6 5 0 0 0 ) 摘要 ： 开挖检查是挖开管道直接观察和测试管道腐蚀及 防护状况的过程， 是管道外检测的重要工 作之一。 目前对管体存在的缺 陷点破损程度的判 断， 主要 由现场工作人 员根据经验 ， 由管道防腐层的 缺陷点尺寸来判断破损程度。但是影响缺 陷点破损程度的还有 管体 的阴极保护、 杂散 电流、 管体表面 腐蚀等情况。为了综合评价各

2、种 因素对缺 陷点破损程度 的影响， 通过分析 2 0 0 7年 、 2 0 0 8年西气东输 东 段 3个标段的开挖数据 ， 考虑管体的腐蚀情况、 土壤腐蚀性 、 是否漏出管体 、 杂散 电流干扰情况、 缺 陷点 在 管体上所处位置、 管段类型( 直管、 弯头等 ) 等 6个方面对缺 陷点破损程度 的影响， 提 出一种新的判断 管体缺陷破损程度准则。 关键词 ： 管道 ； 缺 陷点； 破损程度 中图分类号 ： T E 9 8 8 文献标识码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 4 9 6 1 4 ( 2 0 1 2 ) 0 2 0 0 4 3 0 2 Pi p e l i ne Ex c a

3、v a t i o n Da m a g e De g r e e Ev a l ua t i o n o f De f e c t s CAI P e i pe i ( P e t r o C h i n a P i p e l i n e R&D C e n t e r ， L a n g f a n g 0 6 5 0 0 0 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： P i p e l i n e e x c a v a t i o n i s t h e d i r e c t o b s e r v a t i o n a n d t e s t i n g o

4、 f t h e p i p e l i n e c o r r o s i o n a n d p r o t e c t i o n s t a t u s ， wh i c h i s o n e o f t h e i mp o r t a n t j o b s o f t e s t i n g T h e e x t e n t o f d a ma g e d u e t o p i p e l i n e d e f e c t s i s d e c i d e d f r o m t h e e x p e r i e n c e o f fi e l d s t a f

5、 f s ， U s u a l l y b a s e d o n t h e d e f e c t s o f p i p e l i n e c o a t i n g s t o d e t e r mi n e t h e d a ma g e d e g r e e o f d o t s i z e B u t t h e e x t e n t d a ma g e c a u s e d b y p i p e l i n e d e f e c t s i n c l u d e s c a t h o d i c p r o t e c t i o n， s t r a

6、 y c u r r e n t ， p i p e l i n e s u rfa c e c o rro s i o n， e t c F o r e v a l u a t i o n o f v a r i o u s f a c t o r s l i k e t h e e x t e n t o f d e f e c t s ， b y a n a l y z i n g t h e e x c a v a t i o n d a t a a b o u t t h e We s t E a s t n a t u r a l g a s t r a n s p o r t p

7、 r o j e c t ， i n c l u d i n g p i p e l i n e c o r r o s i o n ， s o i l c o r r o s i o n ， p i p e l i n e l e a k ， s t r a y c u rr e n t i n t e rf e r e n c e ， a n d p o i n t d e f e c t s i n p l a c e s w h e r e t h e p i p e l i n e i s l o c a t e d( p i p e t y p e ， s t r m g h t

8、p i p e ， e l b o w， e t c ) A n e w c ri t e ri o n f o r j u d g i n g p i p e l i n e d e f e c t s i s b r o u g h t for w a r d h e r e Ke y wo r d s ： p i p e l i n e ；d e f e c t s ；d a ma g e d e g r e e 0 引 言 开挖检查是挖开 管道直接观察 和测试管道腐 蚀 及防护状况 的过 程 ， 这 是管 道外 检测 的重要 工作 之 一 。其 目的是通 过对管体表面 和周 围环境 的

9、直接 检 查， 了解管道涂层存在的缺陷和管体金属损伤情况以 及管道周围环境腐蚀性等信息 ， 评估地面检测结果的 准确性 。 为了准确判定西气 东输 管道防腐层 缺陷破损程 度 ， 了解管道 的阴极保护 和杂散 电流干扰情况 ， 制定 科学合理的修复方案和再检测计划 ， 根据管道外检测 结果 ， 对检测发现 的缺 陷点状 态进行 了系统评估 ， 该 评估主要包括 ： 管道防腐层的缺陷点尺寸、 是否漏铁、 管体的腐蚀情况、 土壤腐蚀性、 杂散电流干扰情况、 缺 陷点在管体上所处位置、 管段类型( 直管、 弯头等) 等 7 收稿 日期 ： 2 0 1 1 0 30 7 个方面。经过综合评价确定缺陷点

10、的破损程度 ， 并且 根据评估结果给出整改建议和再检测计划。 在以往对管体防腐层破损程度 的判断 中， 破损面 积大则判定 为破损等级高 ， 但是在增加了杂散电流 、 阴极保护等因素的影响后 ， 破损面积小的也可能判定 为破损等级高 ， 从而引起维修人员 的重视。 该次检测开挖点共计 2 0 5个 ， 主要进行 了缺陷点 尺寸 、 土壤 电阻率 、 土壤腐 蚀 电流 密度、 管道保护 电 位 、 杂散电流、 电火花等检测。 1 评价方法 首先可以根据权重 的方法对 管道防腐层 的缺陷 点尺寸 、 是否漏铁 、 管体 的腐蚀情况 、 土壤腐蚀性 、 杂 散电流干扰情况 、 缺 陷点在管体上所处位

11、置 、 管段类 型( 直管、 弯头) 等 7 项打分， 最后得到的分数越高， 防 腐层破损等级越高。但是由于现场经验对破损等级 的判断多是根据管道防腐层缺陷面积尺寸来判断， 为 4 4 P i pe l i n e Te c hn i q u e a n d Eq u i p me n t Ma r 2 O1 2 了和现场经验的评价结果对 比， 文中采取“ 等效面积 ” 的方法 。 该方法对是否露出管体、 管体的腐蚀情况、 土壤 腐蚀 性 、 杂散电流干扰情况 、 缺陷点在 管体 上所 处位 置 、 管段类型( 直管 、 弯头 ) 等 6个影 响因素进行评价 分级 ， 每一级别赋予不 同的数值

12、 ， 然后 与管道防腐层 的缺陷点尺寸相乘得到“ 等效面积” 。 对6个影响因素的每一级赋予不同的数值， 如表 l 所 示 。 表 1 开挖检查发现缺 陷点破损程度 项 目 数值 备注 是否露出管体 管体腐蚀情况 土壤腐蚀性 杂散 电流情况 是 2 ， 否 1 重 2， 中 1 5， 轻 1 重 1 5 ， 中 1 2 ， 轻 1 有 1 2， 无 1 缺 陷点所 处位置 下 1 2， 中 1 1 ， 上 1 管段类 型 特殊 1 2， 直管 1 1 1 、 1 2 、 1点 钟 位置 为上 部 ； 8 ， 9， 1 0与 2， 3 ， 4点 钟位 置为中部 ； 5， 6， 7点 钟位置为下部

13、 特殊 包括弯头 、 法兰等 防腐层缺 陷破 损等级 与缺陷面积尺 寸的关系如 表 2所示 。 表 2 缺 陷面积分级 具体计算公式如下 ： ( 口 l + 口 2 + + ) b=c 式 中： 口 为每一项 中不 同级别对应 的数值 ， i =1 ， 2 ， Z ； b为缺陷点尺寸 ； C 为等效缺陷点尺寸 。 通过计算可以看 出等效面积受上述 6个因素 的影 响， 缺陷点破损程度 的判断不但依赖于管道 防腐层的 缺陷点尺寸 ， 而且还考虑到 了其他 6个影响因素。 2 评价结果 采用经验评价 与“ 等效 面积” 评价法对 2 0 0 7年 、 2 0 0 8年的西气东输东段 3个标段 防腐

14、层破 损缺陷等 级进行判断 ， 统计结果如图 1 、 图 2所示 。 通过对比图 1 与图 2可以看 出， “ 等效面积” 判断 法 中缺 陷等级判定 为中、 重 等级的为 6 0 ， 而经验判 断法为 3 8 ， 由于“ 等效面积” 考虑 了杂散 电流 、 土壤 腐蚀性等因素对管体腐蚀的影 响， 所以该方法对 管体 缺陷点破损 程度 的判断 比经验 法等级要高 。下面 通 过现场实例来说 明“ 等效 面积” 法在判 断管体缺 陷点 破损程度 的可行性。 图 1 l 7 2 1 (中 ) 4 0 ( 轻 ) “ 等效 面积” 判 断结果 6 2 ( 轻 ) 图 2现 场 经 验 判 断 结 果

15、 由图 3可 以看 出， 两处 防腐层的缺陷面积均较小 ， 约为 2 0 m m1 5 mm 按照经验判断为轻级 ， 但是“ 等 效面积” 法判断第 1 处为中级， 第 2处为重级。现场 检测数据表明： 第 1处缺陷处管体表面有浮锈 ， 土壤腐 蚀性较 强 ， 存在一定 得危险性 ； 第 2处管体表 面有蚀 坑 ， 土壤腐蚀性中， 并且存在一定得杂散电流 ( 交流 电 位 1 2 7 9 3 V) 干扰 ， 容易发生腐蚀穿孑 L 。 ( b ) 图 3西气 东输东段陕西段管道 3结束语 对于相同缺陷面积的防腐层 ， 不 同的腐蚀环境会 造成不同的腐蚀速率 ， 所 以不能仅通过 防腐层缺 陷面

16、积大小判断防腐层缺陷等级 。 从现场实例可以看到 ， 经验法 由于没有考虑土壤 腐蚀性 、 杂散 电流 干扰等情况 ， 单纯 的通过 防腐 层缺 陷面积大小判断 ， 会 使土壤腐蚀性 强 、 干扰严 重的管 段判断为轻级 ， 忽视 了一些安全 隐患。 “ 等效面积” 法将管道腐蚀情况 、 土壤腐蚀性等 因 素换算成“ 面积”， “ 等效 面积”中包含 了管道腐 蚀情 况、 土壤腐蚀性、 杂散电流干扰等因素， 从而弥补了仅 依靠缺陷面积大小判断防腐层等级的不足。 参考文献： 1 郑伟， 帅健 埋地管道开挖验证技术研究 新疆石油天然 气， 2 0 0 7 ， 3 ( 3 ) ： 7 7 8 o (

17、 下转第 5 5页) 第 2期 黄格达： 严寒地 区油库压力管道选材研 究 5 5 力计算 ， 计算公式如下 J ： l O Oq L o“ L 一 ： ： 二 1 3 2 D。 式中： q为每 m管道总体所受重力( 包括管道 自重 、 介 质重和保温层重 ) ， N m； L为管道的跨距 ， i n ； W为管 道抗弯截面模量， m m 油库管道介质质量按 一3 5号柴油计算 ， 管道跨度 一般为 4 6 I l l ， 文 中计算取 6 n l ， 则管道 的自重和充水 水重产生的轴 向拉应力计算结果如表 3所示。其 中， D 。 、 t 0 、 t 值同表 1 ； C 1 = 1 5 i

18、 Yli n ， 介质密度为 8 4 0 k g m 。 表 3管道 质量产生的轴 向拉应 力 一L m距 mm譬 Di mm径 霎 轴 向拉 应 力 L MP a DN2 5 0 2 7 7 6 4 6 2 0 7 2 5 5 2 3 3 9 4 6 l 1 1 6 DN2 o o 2 2 1 8 2 9 2 7 5 0 4 7 1 4 8 8 41 1 2 2 1 DN1 5 0 1 3 4 5 1 7 1 8 3 o o 5 6 9 1 6 3 1 5 6 4 DN1 0 o 7 8 8 7 7 3 1 5 3 1 2 7 1 8 5 2 O 2 8 DN8 0 5 2 O 4 6 7

19、9 6 8 1 3 9 5 6 2 4 9 8 DN5 0 2 8 6 2 0 7 4 8 4 5 1 1 2 3 4 0 6 管道 由内压和质量产生 的轴 向( 拉 ) 应力合计如 表 4所示。 表 4 管道轴向拉应力 钢管制造标准 G B T 8 l 6 3 2 o 0 8规定 的 2 0号管 的最小抗拉强度值 0 r b为 4 1 0 MP a 其十分之一为 4 1 MP a 由表 7可见 ， D N 2 5 0一D N 5 0管道 由内压 和质量 产生的轴 向( 拉) 应 力小 于钢管 的最小抗拉强度值 的 十分之一 ， 即油库压力管道在低温下 的应力满足 “ 低 温低应力工况 ” 的

20、第二个判定指标 。 从表 4可 以看到 ， 小 口径管道的应力大于大 口径 管道 ， 其原 因是小 口径管道 6 IT I 跨度 时， 由质量产生 的应力比内压产生 的应力大很多 ， 因此实际设计 中应 减小小 口径管道的跨度 ， 降低管道的应力水平。 3结束语 根据 以上应力分析可见 ， 严寒地区油库压力管道 设计压力在 0 7 M P a ， 设计温度在 一3 5 时， 其操作 工况符合 G B T 2 0 8 0 1 压 力管 道规 范 工业 管道中 “ 低温低应力工况” 的判定指标 ， 管道处于低温低应力 工况 ， 可以使用 2 0号无缝钢管代替低温管道 。 以上分析结论 与 目前 国

21、内北方严寒地 区油库管 道基本都是使用 2 0号钢管 ， 但基本都能安全运行的现 状吻合 。但 由于该次分析有 以下假设 ： 管道没有承受 地震 、 敷冰及 积雪 等临时载荷产 生的应力 ； 管道支撑 良好 ， 相当于三跨 连续 梁模 型状 态； 管道操作 过程 中 不 出现水击 ( 水锤) 产生的应力 ； 管道 的热胀冷缩不受 支架和设备等的限制 。 因此 ， 建议在油库工程 建设 中， 要 增加管道抗 震 验算 ， 还要在 配管设计 上采取减 少管道跨距 ， 改善管 道支撑 ， 管道使用滑动支托并采取措施避免被冻住卡 死， 管道和设备使用软管连接等措施， 减少管道位移 产生 的应力 ， 并

22、使用性 能 良好 的流量控制 阀门， 制定 合理的生产操作工序等避免管道出现水击， 使管道工 作在较低的应力水平 ， 确保管道的安全。 参考文献： 1 T S G D 0 0 0 1 -2 0 0 9 压力管道安全技术监察规程一压力 管道 2 应道宴 G B T 2 0 8 0 1 2 0 0 6 ( 压力管道规范 工业管道 总 体说明 化工设备与管道， 2 0 0 7 ， 6 ( 3 ) ： 1 8 3 G B T 2 0 8 0 1 -2 0 0 6压力管道规范 工业管道 第二部分 材料 4 唐永进 压力管道应力分析 北京 ： 中国石化 出版社 ， 2 0 0 3： 3 13 2； 4 34 4 作者简介： 黄格达( 1 9 7 0 一) ， 工程师， 主要从事石油化工工艺及 管道设计工作。 ( 上接第 4 4页) 2 杨永， 何仁洋 埋地钢质管道腐蚀防护综合评价系统研 究 管道技术与设备， 2 0 0 4 ( 2 ) ：1 11 3 3 何仁洋 ， 张洪泉 埋地钢质管道外覆盖层安全质量分级 评价方法研究 化工设备与管道， 2 0 0 4 ，1 ( 4 1 ) ：2 2 24 作者简介： 蔡培培( 1 9 8 4 一) ， 助理工程师， 主要研究方向为管道 腐蚀与防护。 抗 模m 髓 一 一 m质 m身