外輸管線特殊穿孔的檢測與治理

外輸管線特殊穿孔的檢測與治理

0外輸管線腐蝕該32號管道于2001年9月竣工，管道規(guī)格為2139mm6.5mm，材料為20噸。外部采用黃夾克（硬氨基泡沫塑料外包醚）的防腐和保溫結(jié)構(gòu)，部分維修部分采用瀝青路面管。輸送介質(zhì)為油氣、水混合物。由于介質(zhì)的溫度高達(dá)65℃,造成聚乙烯內(nèi)襯軟化,2003年4月因發(fā)生襯管內(nèi)吸塌陷而造成堵管,不得不將聚乙烯內(nèi)襯截斷抽出運(yùn)行。到2004年7月開始出現(xiàn)穿孔,2005年元月開始頻繁穿孔。2005年3月,對墾32區(qū)塊外輸管線進(jìn)行檢測中沒有發(fā)現(xiàn)比較嚴(yán)重的腐蝕,加之該管線施工時由于某種原因,被分段承包給多個施工單位,穿孔又主要集中在起始端的0～1000m和3000～4000m兩個區(qū)段。因此,曾懷疑腐蝕是由于這兩個區(qū)段施工時選用的材質(zhì)有問題造成的,而0～1000m區(qū)段的腐蝕又甚于3000～4000m區(qū)段,前者可能還有“三防”藥劑的反應(yīng)因素在內(nèi)。于是,建議更換2000m已經(jīng)多處穿孔以及檢測認(rèn)為有可能存在隱患的區(qū)段,其余區(qū)段在加強(qiáng)巡視的前提下繼續(xù)使用?？墒?僅僅過了八個月,在2500～3200m之間又發(fā)生了四處穿孔。1測試方法1.1腐蝕產(chǎn)物的提取和切割①從現(xiàn)場開挖截取數(shù)段有代表性、且已經(jīng)被新投產(chǎn)管線替代下的埋地管道,每段管道長度在1m左右;②對運(yùn)回樣品進(jìn)行簡單的清理后,從腐蝕穿孔處提取腐蝕產(chǎn)物,封樣;③用帶鋸床切割其它試樣:先將管段切割成10cm長的管段,將其沿軸向切割成試驗(yàn)用片狀試片。切割時把穿孔處設(shè)置在試片邊沿,以便于分析。圖1為在實(shí)驗(yàn)室對現(xiàn)場截取的管段進(jìn)行再切割,制作分析用試樣的部分照片和腐蝕穿孔形貌圖。1.2腐蝕表面的特征分析管體表面沉積的一般腐蝕產(chǎn)物以確定腐蝕產(chǎn)物的構(gòu)成,進(jìn)而推斷腐蝕的發(fā)生方式;對蝕坑或穿孔處的腐蝕產(chǎn)物形貌、結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析以判斷腐蝕的發(fā)展;對基體鋼進(jìn)行化學(xué)分析,對夾雜物的成分及大小進(jìn)行分析,同時進(jìn)行管體材質(zhì)分析和金相檢驗(yàn),以最終分析腐蝕原因,并提出對策措施。1.3分析1.3.1xrd分析由于管段內(nèi)壁垢物附有較多油污,先行將其用石油醚洗滌、晾干,然后對腐蝕產(chǎn)物用D/MAX-3B型X-射線衍射儀進(jìn)行XRD分析。1.3.2截面腐蝕、鋼基元素、夾合物及夾合物的分析方法沿腐蝕坑部位切取小塊試樣,將截面打磨、拋光,酒精超聲清洗,用JXA8800R型電子探針顯微分析儀(EPMA)進(jìn)行截面腐蝕產(chǎn)物及鋼基元素、夾雜物分析。1.3.3管道材料和顯微分析用碳硫自動分析儀和化學(xué)浸泡兩種方法進(jìn)行管體的材質(zhì)分析,用NEPHOT-Ⅰ型金相儀進(jìn)行顯微分析。2結(jié)果與討論2.1腐蝕的形態(tài)及腐蝕方式通過對管體的解剖發(fā)現(xiàn)腐蝕損傷主要形式是腐蝕穿孔,蝕孔分布無規(guī)律(上、下、左、右各部位都有)。穿孔面積小且周圍母材強(qiáng)度下降不大,腐蝕輕微,沒有明顯減薄的跡象。穿孔大多小拇指粗細(xì)的直孔,因此在目前技術(shù)水平條件下,對正在發(fā)展之中還沒有穿透的腐蝕現(xiàn)象很難檢測到,也很難發(fā)現(xiàn)(見圖1)。穿孔部位分布有相對集中的特點(diǎn)。主要在起始端的0～1000m區(qū)段和3000～4000m區(qū)段。另外,雖然該管道地處蘆葦叢中,但外壁腐蝕輕微,去掉外腐蝕產(chǎn)物層的管壁很光滑。初步斷定腐蝕的主要形式是內(nèi)壁點(diǎn)腐蝕,從穿孔的形貌和分布特點(diǎn)看管子內(nèi)表面劃痕劃傷以及夾雜物分布及夾雜程度差異、輸送介質(zhì)中所加藥劑、介質(zhì)溫度等均對腐蝕的發(fā)生有一定影響。藥劑反應(yīng)、介質(zhì)溫度會加重腐蝕但卻不象是導(dǎo)致墾32區(qū)塊外輸管線這種特殊孔蝕的主要原因。2.2腐蝕管段內(nèi)表面附著的化物從X射線衍射分析結(jié)果看,蝕坑內(nèi)腐蝕產(chǎn)物中主要是鐵的水合氧化物(Fe(OH)3、FeOOH),腐蝕管段內(nèi)表面附著的主要是一些垢物(BaSO4、PbSO4)和氧化鐵(Fe2O3)。因此管段的穿孔可能是垢下(閉塞電池)腐蝕的作用。2.3epma分析2.3.1腐蝕產(chǎn)物及元素分布圖2為試驗(yàn)得到的管段腐蝕斷面形貌及其元素的面分析結(jié)果,其中下部為金屬基體,上部為腐蝕產(chǎn)物。界面上腐蝕物與管段結(jié)合較緊密,但腐蝕產(chǎn)物中存在較多裂縫貫穿。因此容易形成閉塞電池的局部腐蝕,從而造成腐蝕不斷向坑底發(fā)展,直到穿孔。從元素分布來看,上部腐蝕產(chǎn)物層中主要是元素Fe和O;元素Cl主要存在于腐蝕產(chǎn)物外層和與鋼基接觸的界面上;元素C和Si散布于腐蝕產(chǎn)物層中。元素的分布說明了Cl元素在腐蝕坑底的富集和腐蝕產(chǎn)物的覆蓋作用。表1是腐蝕產(chǎn)物中的元素分析結(jié)果。腐蝕沉積物中主要有鐵的氧化物、氯化物和二氧化硅。2.3.2管體混雜物測試對管段截面拋光后,利用EPMA分析發(fā)現(xiàn),鋼基表面基本均勻,夾雜物較少(見圖3)。對圖3中1#、2#處夾雜物(其它部位黑點(diǎn)為元素碳)進(jìn)行元素分析。(1#結(jié)果見表2,2#結(jié)果見表3)。由表2、表3成分分析可以看出,該鋼基中主要的夾雜物為(CaS+MnS)復(fù)合夾雜以及(MgO+Al2O3)和(CaS+MnS)復(fù)合夾雜物。管體夾雜物檢驗(yàn):橫截面總體級別為D1.5,存在0.045×0.023(mm)、0.040×0.031(mm)的大塊夾雜;縱截面總體級別為D1.5,存在0.033×0.034(mm)、0.041×0.021(mm)的大塊夾雜。2.4管道材料和組織分析管體材質(zhì)分析結(jié)果見表4。由表4可看出,管體成分符合20#鋼的標(biāo)準(zhǔn)要求。橫截面和縱截面組織均為珠光體+鐵素體。3結(jié)論和建議3.1腐蝕機(jī)理分析(1)從管道的解剖分析看出,穿孔是由點(diǎn)蝕引起的,且孔徑小、孔道直、周邊腐蝕輕微。雖然該管線的夾雜物在國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T10561-1989《鋼中非金屬夾雜物顯微評定方法》允許的范圍內(nèi),但是可以認(rèn)為管材夾雜是腐蝕的重要起因,其機(jī)理尚需做進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)分析與探討。(2)腐蝕產(chǎn)物中存在較多裂縫貫穿,易形成閉塞電池的局部腐蝕,從而造成腐蝕不斷向坑底發(fā)展,直到穿孔。(3)該管道設(shè)計(jì)為內(nèi)襯防腐蝕結(jié)構(gòu),因此設(shè)計(jì)的腐蝕余量為零。而實(shí)際使用是將內(nèi)襯抽出后裸管服役,按照管道設(shè)計(jì)規(guī)范,裸管20#鋼在該壓力環(huán)境下的腐蝕余量應(yīng)為3mm,這是該管道“短壽”的原因。3.2聚