油氣管道腐蝕損傷評價及修復方案

當前油氣管道腐蝕缺陷評價的可用標準有SY /T6151、SY/T 6477和SY/T 10048等，基本都基於自美國標準修改制定。其中SY/T 6151制定於1995年，主要採用了ASME B31G的公式來計算腐蝕損傷區域的管體最大安全工作壓力，然後將腐蝕損傷劃分為5個類別。

油氣長輸管道因為其作為能源通道的重要性，與公路、鐵路、水路、航空並稱為國民經濟5大運輸方式。目前管道基本都是採用碳鋼作為材料，並埋地敷設。管道的完整性一直受多種風險因素影響，但管體本身的腐蝕問題一直是引起管道泄漏失效的重要原因之一。雖然管道企業對管道進行了多重腐蝕防護，但對於埋地的鋼質管道，都不同程度的遭受了腐蝕損傷。腐蝕損傷使管體形成了各種形狀、尺寸的缺陷，嚴重的缺陷可導致承壓管道泄漏或斷裂事故的發生，破壞管道的安全平穩運行。

1. 現狀分析

當前國際上常用的腐蝕損傷評價方法/標準有ASME B31G、DNV RP F101、API 579和PCORRC等，其中部分已經轉化為國內行業標準，如SY /T 6151採用了ASME B31G的方法，SY/T 6477《含缺陷油氣輸送管道剩餘強度評價方法第1部分:體積型缺陷》採用了API 579的方法，SY/T 10048《腐蝕管道評估的推薦作法》則直接采標自DNV RP F101。各標準都有自己的特點，公式的提出都基於大量壓力試驗的結果，有的標準中詳細給出了適用的管材等級範圍，有的則可通過分析其詳細的壓力試驗用管材等級也可得出，列表如下：

表1 各標準適用的管材等級範圍

2. SY/T 6151標準詳細分析

標準SY/T 6151《鋼質管道管體腐蝕損傷評價方法》制定於1995年，其中提出了兩種方法。方法一為屈服強度理論的方法，最大安全工作壓力計算採用的ASME B31G中的公式。方法二為斷裂力學的方法，也可以計算得到一個安全壓力P1c。然後將三個值比較，取最小者為P』，最後用來與管道的MAOP（最大允許運行壓力）進行對比。判斷準則見下表2：

表2 腐蝕損傷類別評定

3. 對SY /T 6151的修改建議對於ASME B31G的最大安全工作壓力計算公式，常被指過於保守。其後Rstreng方法對其進行了一些改進，計算結果更加準確。國外對各種方法的計算結果與壓力試驗結果的擬合度進行了對比，結果見下圖1：

圖 計算壓力與試驗爆破壓力對比

Rstreng計算結果相比ASME B31G更加準確，但又沒有DNV RP F101過於冒進。此外詳細分析Rstreng的記錄文件文獻，其中的壓力試驗資料庫，結果如下表3：

表3 Rstreng方法試驗管材資料庫分析

大量管材等級集中在X35、X52和X60，而此管材正是當前國內採用較多的管材，因此Rstreng在國內有極大的適用性。所以建議將SY /T 6151中原ASME B31G的計算公式改為Rstreng的計算公式。

4. 腐蝕類別的評定

腐蝕損傷類別的評定工作非常重要，既要對可能威脅管道安全的損傷進行修復，保證管道運行的安全性，又要節約成本，不能使維修缺陷點過多，浪費經濟投入。原SY/T 6151中將腐蝕損傷分為5類，也相應的給出了修復建議。

管道設計時，一般會考慮運行後的腐蝕等管道退化因素，設計相應的安全係數。在計算管體腐蝕損傷區域的最大安全工作壓力時，Rstreng方法基於管材的最小規定屈服強度（SMYS），乘以此區域管段的安全係數F來參與計算。因此最後的結果其實考慮了管道安全係數。因此將安全係數F作為判斷計算安全工作壓力與MAOP之比的界限值比較合理。

美國對管體缺陷針對不同的情況，提出不同的要求，大體有立即修復、60天修復、180天修復等。結合國內管道企業的管理實際情況，建議採用如下的腐蝕損傷類別評定準則，見表4。

表4 建議的腐蝕損傷類別評定

5. 結束語

結合當前管道企業對腐蝕缺陷的管理需求，本文在平衡安全性與經濟性的同時，建議採用Rstreng的安全工作壓力計算公式替代ASME B31G的計算公式，然後以安全係數F為界限值，將腐蝕損傷分為三類，便於管道企業制定維修計劃時使用。（來源：http://ecep.ofweek.com/）