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天然氣采氣管線的檢測(cè)與安全性分析

文檔作者：任希佳淡勇李俊菀高啟滎文檔來源： 1．西安特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)院 2．西北大學(xué)化工學(xué)院，		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年12月03日
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第46卷第5期
2009年10月
化工設(shè)備與管道
PROCESS EQUIPMENT&amp;amp;PIPING
Vo1．46 No．5
0ct．20o9
天然氣采氣管線的檢測(cè)與安全性分析
任希佳 ， 淡勇 ， 李俊菀 ， 高啟滎
(1．西安特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)院，西安710068；2．i~-[L大學(xué)化工學(xué)院，西安710069)
摘要：對(duì)某采氣管線進(jìn)行宏觀檢測(cè)、無損檢測(cè)、理化檢測(cè)、力學(xué)性能測(cè)試等方面的全面檢測(cè)、腐蝕機(jī)理分析，得到
了采氣管線的運(yùn)行狀態(tài)；在檢測(cè)和分析結(jié)果的基礎(chǔ)上，對(duì)采氣管線進(jìn)行安全性分析。檢測(cè)結(jié)果表明管線含有不同
程度的腐蝕缺陷和焊接缺陷；安全性分析表明該管線可安全運(yùn)行。
關(guān)鍵詞：天然氣管線； 檢測(cè)； 安全性分析
中圖分類號(hào)：TQ 055．8 1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009—3281(2009)05-0049-03
Inspection and Safety Analysis of Natural Gas Pipeline
REN Xi-jia ， DAN Yong ， LI Jun-wan ， GAO Qi-rong。
(J．Xi an Special Equipment Inspection Institute，Xi an 710068，China；
2．Chemical College，Nonhwest University，Xi an 710069，China)
Abstract： Through the overall inspections，including visual inspection，nondestructive inspection，chemical and physical inspection
and mechanical inspection，for a gas pipeline and the analysis of corrosion mechanism，the operation condition of the gas pipeline was
obtained．Based on the results of inspection，the safety of the pipeline was analyzed．It has been shown that although there are COrOsion
and welding defects in the pipeline，it is still safe in operation．
Keywords： natural gas pipeline； inspection； safety analysis
隨著工業(yè)化進(jìn)程和城市化速度的不斷加快，我
國(guó)的壓力管道數(shù)量不斷增加，特別是用于輸送原油、
天然氣、成品油等介質(zhì)的長(zhǎng)輸管道近年來有了很大
發(fā)展。據(jù)最新資料 。 顯示，僅天然氣輸送管線就長(zhǎng)
達(dá)2×10 km，而且還在逐年增加。由于油氣輸送管
道中的介質(zhì)有一定的壓力，通常易燃、易爆或具有一
定的毒性，且一般大都埋地敷設(shè)，而且常常會(huì)經(jīng)過人
口密集區(qū)，例如城市用天然氣管網(wǎng)。這樣勢(shì)必會(huì)對(duì)
油氣輸送管線的檢測(cè)、安全狀態(tài)監(jiān)測(cè)帶來較大的難
度。如果油氣輸送管線一旦發(fā)生事故，將會(huì)造成財(cái)
產(chǎn)損失、環(huán)境污染和人員傷亡。因此，如何對(duì)埋地敷
設(shè)油氣輸送管線進(jìn)行有效的檢驗(yàn)和檢測(cè)，進(jìn)行合理、
安全的分析，對(duì)在役油氣輸送管線的安全運(yùn)行、降低
或消除安全事故發(fā)生的可能性，有著重要的意義。
本文以某氣田天然氣采氣管線的全面檢驗(yàn)、檢測(cè)和
安全性分析為例，介紹埋地敷設(shè)管道的檢驗(yàn)和安全
性分析的內(nèi)容和方法，為從事壓力管道檢驗(yàn)人員提
供參考。
1 管線的運(yùn)行情況
某氣田經(jīng)過多年的建設(shè)和開發(fā)，目前的生產(chǎn)氣
井已達(dá)上千口，采氣管線累計(jì)長(zhǎng)達(dá)數(shù)千公里，分布在
不同的地貌環(huán)境中，一些單井管線已工作1O年以
上，很多已工作6年以上。根據(jù)采氣廠的經(jīng)驗(yàn)和綜
合分析 ，確定在含硫高、運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)達(dá)6年以上的
具有代表性單井的管線上截取兩節(jié)管段進(jìn)行檢測(cè)和
安全性分析。受檢管線的規(guī)格西89 mm×10 mm，20
號(hào)鋼。運(yùn)行參數(shù)：工作壓力14．6 MPa，天然氣中H：s
含量6 158．8 mg／m ，產(chǎn)水礦化度32 619．49 mg／L，
氣水比17 914，CO 含量5．077％ 。
2 管線的腐蝕檢測(cè)_5剖
2．1 管道外表面的腐蝕檢測(cè)
對(duì)選定的檢測(cè)管道，通過開挖檢測(cè)可見，為防止
管道外壁受到土壤的腐蝕，原施工時(shí)在管道外壁噴
涂了加強(qiáng)級(jí)環(huán)氧粉末涂料進(jìn)行保護(hù)，在焊縫及兩側(cè)
50 mm左右表面有膠粘劑粘著的橡膠進(jìn)行保護(hù)。通
過對(duì)保護(hù)層進(jìn)行宏觀檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)涂層部分絕緣層有
收稿日期：2009-05-20； 修回日期：2009-06-23
作者簡(jiǎn)介：任希佳(1956一)，女，浙江東陽人，高級(jí)工程師?，F(xiàn)從事
特種設(shè)備的檢驗(yàn)與檢測(cè)工作。
· 50· 化工設(shè)備與管道 第46卷第5期
損傷脫落、老化、鼓泡現(xiàn)象，損傷部分有明顯的銹蝕，
除去表面鐵銹，可見腐蝕凹坑。
2．2 管道內(nèi)表面的腐蝕檢測(cè)
為了檢測(cè)管線內(nèi)壁的腐蝕情況，將所選定的檢
測(cè)管段割下進(jìn)行剖切取樣，發(fā)現(xiàn)管道內(nèi)壁面不同程
度附著黑色和黑褐色腐蝕產(chǎn)物，清除腐蝕產(chǎn)物后，以
目測(cè)和放大鏡方法檢測(cè)。目測(cè)發(fā)現(xiàn)管道內(nèi)壁面沒有
明顯的坑蝕，僅在放大鏡下才可觀察到一些小麻點(diǎn)
蝕坑，且內(nèi)表面的沖刷也并不嚴(yán)重。
2．3 管道內(nèi)外表面腐蝕的定性分析
通過XRD檢測(cè)表明，管線外表面防腐層損傷部
位腐蝕產(chǎn)物為Fe(OH) 和Fe：(OH)，混合物；管線
內(nèi)壁的腐蝕產(chǎn)物主要是Fe O 、FeSO ·H：O、FeO
(OH)、2Fe(OH)SO 。研究表明受檢管段外表面主
要是由土壤中導(dǎo)電介質(zhì)、雜散電流和細(xì)菌等引起的
化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕；內(nèi)表面主要是由天然氣中
的水、硫化氫、二氧化碳等雜質(zhì)引起的化學(xué)腐蝕和電
化學(xué)腐蝕。通過對(duì)蝕坑檢測(cè)表明：管道內(nèi)壁局部處
有小于0．2 mm左右深度的腐蝕蝕坑，蝕坑的密度
也小于2．5×10 個(gè)／m ，按ASTM practiceG46—76
對(duì)點(diǎn)蝕程度評(píng)定的分級(jí)，管道的腐蝕屬于不到1級(jí)
的輕微點(diǎn)蝕。按均勻腐蝕處理，剖開管道的壁厚測(cè)
量結(jié)果見表1。
表1 采氣管線腐蝕檢測(cè)結(jié)果
3 管線焊縫質(zhì)量檢測(cè)
通過宏觀和X．射線檢測(cè)方法(RT)，對(duì)受檢管
段的焊縫質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果表明：
(1)1 管段焊縫內(nèi)壁存在未焊透缺陷；
(2)2 管段存在不同程度的氣孔和夾渣。
根據(jù)JB／T 4730-2005《承壓設(shè)備無損檢測(cè)》
“第2部分：射線檢測(cè)”對(duì)焊縫缺陷進(jìn)行評(píng)級(jí)，其檢
測(cè)和評(píng)級(jí)結(jié)果見表2。
表2 焊縫質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果
4 管道的理化檢測(cè)
4．1 管道金相組織分析 10-11]
在受檢管段的母材區(qū)、焊縫以及焊縫熱影響區(qū)
分別取矩形試樣，以4％ 的硝酸酒精為浸蝕劑，在
500x的NEPHOT21金相顯微鏡下，觀察試樣的組織
和空洞的發(fā)展趨勢(shì)。管段金相組織見圖1。
對(duì)母材區(qū)、焊縫區(qū)、細(xì)晶區(qū)、粗晶區(qū)的鐵素體、珠
光體、針狀鐵素體的形態(tài)分布及晶粒度進(jìn)行觀察、分
析后認(rèn)為：
(1)母材區(qū)鐵素體+珠光體組織及分布似無
變化；
(2)細(xì)晶區(qū)組織均勻，鐵素體、珠光體分布似無
變化；
(3)焊縫區(qū)針狀鐵素體形態(tài)清晰，似無變化。
一一 a．母材區(qū)金相組織 b．焊縫區(qū)金相組織
一一 c．細(xì)晶區(qū)金相組織d．粗晶區(qū)金相組織
圖1 管段金相組織
4．2 氫致裂紋檢測(cè)¨2J
通過管道腐蝕機(jī)理的分析得知，管道的腐蝕主
要是以氧腐蝕和硫化氫腐蝕為主，其中硫化氫的腐
蝕可能會(huì)引起管道的氫致裂紋、氫鼓泡、氫致應(yīng)力腐
蝕及應(yīng)力主導(dǎo)氫誘發(fā)裂紋。為此，對(duì)受檢管段的焊
縫和母材進(jìn)行了氫致裂紋檢測(cè)。對(duì)母材試樣經(jīng)過冷
浸，在金相顯微鏡下對(duì)氫致裂紋進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果表明
在管線母材上沒有發(fā)現(xiàn)由硫化氫所引起的氫致裂紋
現(xiàn)象；對(duì)焊縫金相試樣經(jīng)過4％ 硝酸酒精溶液浸泡
后，在高倍下進(jìn)行觀察，在焊縫氣孔和夾渣缺陷部位
2009年10月 任希佳，等．天然氣采氣管線的檢測(cè)與安全性分析 ·51·
也沒有發(fā)生氫致裂紋。
5 管材的力學(xué)性能檢測(cè)
5．1 靜拉伸性能檢測(cè)
根據(jù)腐蝕檢測(cè)及焊縫檢測(cè)結(jié)果，按GB／T 228—
2002(金屬材料室溫拉伸試樣方法》實(shí)施指南和GB
2651-1989(焊接接頭拉伸試驗(yàn)方法》及GB 3087—
1999(低中壓鍋爐用無縫鋼管》，在受檢管段的母材
和缺陷焊縫處取樣，測(cè)試其拉伸性能，測(cè)試結(jié)果見
表3。
表3 管線拉伸測(cè)試結(jié)果
由表3中結(jié)果可見，腐蝕缺陷和焊接缺陷的存
在對(duì)管材的拉伸性能有較大影響，明顯降低了管材
的強(qiáng)度。
5．2 硬度的檢測(cè)
硬度是材料的重要力學(xué)性能指標(biāo)，和材料的強(qiáng)
度有一定的關(guān)系，為了了解焊縫區(qū)、熱影響區(qū)、母材
區(qū)的強(qiáng)度變化，對(duì)受檢管段的焊縫．熱影響區(qū)．母材
的硬度做了顯微硬度測(cè)試，其結(jié)果見圖2。
位移／mm
圖2 焊縫硬度測(cè)試結(jié)果
從檢i貝0結(jié)果可知，受檢段焊縫．熱影響區(qū)．母材
的硬度小于248HV，滿足NACE ME-0175l13]標(biāo)準(zhǔn)中
對(duì)管材硬度的規(guī)定。
6 結(jié)束語
通過定期檢測(cè)和分析采氣管線，準(zhǔn)確了解管線
的運(yùn)行狀況，對(duì)及早采取防護(hù)措施、降低維修和更換
費(fèi)用，為采氣管線的安全運(yùn)行管理措施的制定提供
可靠的依據(jù)，保障采氣管線的正常、安全，最優(yōu)狀態(tài)
下運(yùn)行都具有重要的意義。
本文對(duì)某氣田采氣管線的檢測(cè)結(jié)果表明：
(1)管壁外絕緣防護(hù)層有部分損傷脫落，并在
管外壁明顯發(fā)生銹蝕；管內(nèi)壁腐蝕和沖刷不嚴(yán)重，屬
輕度均勻腐蝕。管內(nèi)、外壁腐蝕既有化學(xué)腐蝕也有
電化學(xué)腐蝕。
(2)管材金相組織和標(biāo)準(zhǔn)2O號(hào)鋼的金相組織
無太大改變，在管材母材和焊縫處也未發(fā)現(xiàn)明顯的
氫致裂紋發(fā)生。
(3)管材焊縫處存在未焊透、氣孔和夾渣缺陷，
按JB 4730-2005標(biāo)準(zhǔn)評(píng)級(jí)為Ⅲ級(jí)合格。
(4)腐蝕缺陷和焊縫缺陷對(duì)管材的拉伸性能有
一定的影響，在缺陷部位，管材強(qiáng)度明顯降低。焊
縫、熱影響區(qū)及母材的硬度未超出有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
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