孫芳萍  成杰  孫銀娟  羅慧娟

西安長慶科技工程有限責(zé)任公司

管道是油田生產(chǎn)的重要組成部分，是油田將分散的油井所生產(chǎn)的石油、天然氣和其他產(chǎn)品集中起來運(yùn)輸?shù)闹饕�工具，也是油田其他生產(chǎn)用液體的主要運(yùn)輸渠道。因此，油氣集輸管網(wǎng)的安全運(yùn)行是保證油田安全生產(chǎn)的重要保證。

隨著長慶油田部分油田深入開采，采出液含水率的升高及腐蝕組分和因素的變化導(dǎo)致管網(wǎng)腐蝕加劇。為掌握管道管材失效原因和腐蝕機(jī)理，現(xiàn)場截取王一計集油管道和南104-南157采出水管道試樣各1段，參考GB/T 8163-2008《輸送流體用無縫鋼管》和GB/T 30582-2014《基于風(fēng)險的埋地鋼質(zhì)管道外損失檢驗(yàn)與評價》等規(guī)范，針對管道試樣進(jìn)行了金相組織、硬度試驗(yàn)、化學(xué)成分分析、腐蝕產(chǎn)物形貌及EDS分析、拉伸試驗(yàn)等檢測和分析。

1  相關(guān)檢測和分析

1.1 宏觀檢測

（1）王一計集油管道

經(jīng)過對鋼管內(nèi)外表面及端面的檢測，均未發(fā)現(xiàn)腐蝕坑、壁厚減薄、穿孔等現(xiàn)象，管道仍舊保持原先的表面質(zhì)量和幾何尺寸，未發(fā)生普遍均勻腐蝕現(xiàn)象，可見“環(huán)氧粉末+黃夾克”防腐結(jié)構(gòu)起到了良好保護(hù)效果。但外防腐層脫落部位，鋼管外表面有腐蝕現(xiàn)象發(fā)生，腐蝕層均勻（如圖1所示）。管道內(nèi)壁未發(fā)現(xiàn)腐蝕坑、穿孔等現(xiàn)象，腐蝕產(chǎn)物均勻分布，屬全面腐蝕的類型（如圖2所示）。

圖1 外表面腐蝕情況

圖2  內(nèi)表面腐蝕情況

（2）南104-南157采出水管道

在外防腐層與管體剝離部位，外表面存在較為嚴(yán)重的局部腐蝕（如圖3所示）。將管體沿縱向剖開后，發(fā)現(xiàn)內(nèi)表面的腐蝕減薄及穿孔部位有大量的腐蝕產(chǎn)物，內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為疏松，腐蝕產(chǎn)物較厚且易整體從管材上剝離，同時在腐蝕產(chǎn)物下面有大量腐蝕坑和腐蝕溝槽（如圖4所示）。

觀察管道試樣的橫截面可以看到，管體外表面幾何形狀連續(xù)，保持了圓形形狀，而內(nèi)表面幾何形狀呈現(xiàn)不規(guī)則狀，局部區(qū)域壁厚減薄現(xiàn)象嚴(yán)重。

圖3 外表面腐蝕情況

圖4 內(nèi)表面腐蝕情況

1.2 金相組織

2段管道試樣的光學(xué)金相組織照片分別見圖5、圖6。

圖5 王一計管道試樣金相組織（500×）

圖6南104-南157管道試樣金相組織(500×)

從圖5、圖6可以看出，2段試樣的組織均為鐵素體+珠光體的亞共析鋼組織。但因生產(chǎn)廠家制造工藝差別，鐵素體和珠光體兩相組成的比例和晶粒的大小、分布有所不同，但均符合標(biāo)準(zhǔn)要求，對材料性能影響不大。

2段管道試樣的內(nèi)表面腐蝕坑周圍的光學(xué)金相組織照片分別見圖7、圖8。

圖7 王一計管道試樣腐蝕坑周圍金相組織（100×）

圖8 南104-南157管道試樣腐蝕坑周圍金相組織 (100×)

由圖7、圖8可以看出，由于腐蝕的影響，在試樣的內(nèi)表面上鐵素體和珠光體同時發(fā)生損耗，但珠光體的損失速率大于鐵素體，因而在表面一定厚度范圍內(nèi)出現(xiàn)了脫碳現(xiàn)象。

1.3 硬度試驗(yàn)

2段管道試樣的硬度測試結(jié)果見表1。

從試驗(yàn)結(jié)果看，2段管道試樣的硬度值均在20#鋼合理的硬度范圍之內(nèi)，

王一計集油管道試樣的硬度較高，可能是由于金相組織中部分碳化物析出，提高了材料的硬度。

1.4 化學(xué)成分分析

2段管道試樣的化學(xué)成分檢測結(jié)果見表 2。

從結(jié)果可以看出，2段試樣的碳、硅、錳元素含量均在標(biāo)準(zhǔn)要求的范圍之內(nèi)。

1.5 腐蝕產(chǎn)物形貌及EDS分析

2段管道試樣的腐蝕產(chǎn)物形貌及EDS分析結(jié)果見圖9、圖10。

圖9  王一計集油管道試樣腐蝕產(chǎn)物形貌

從內(nèi)表面腐蝕形貌可以看出，輸送原油的王一計集油管道腐蝕層較為平整，腐蝕產(chǎn)物分布均勻，屬于典型的全面腐蝕形貌。

圖10 南104-南157采出水管道試樣腐蝕產(chǎn)物形貌

由于南104-南157管道試樣的輸送介質(zhì)為采出水，內(nèi)腐蝕較為嚴(yán)重。腐蝕層堆積較厚，結(jié)合力低，呈松散塊狀分布，部分腐蝕層之間還存在著裂紋。結(jié)合宏觀檢查結(jié)果，該管線的腐蝕屬全面腐蝕和點(diǎn)蝕共同作用的結(jié)果。

1.6 腐蝕產(chǎn)物XRD分析

2段管道試樣內(nèi)表面腐蝕產(chǎn)物成分分析結(jié)果見表3，X-射線衍射分析結(jié)果如圖11所示。

圖11 管道試樣腐蝕產(chǎn)物XRD分析

從圖11可以看出，試樣表面腐蝕產(chǎn)物主要有FeOOH和Fe3O4。即2段管道的腐蝕主要為氧腐蝕。

1.7 拉伸試驗(yàn)

2段管道試樣的拉伸試驗(yàn)結(jié)果見表4。

從表4可以看出，2段管道試樣的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度均在20#鋼的合理范圍之內(nèi)。

2  結(jié)語

（1）2段管道試樣金相組織均為鐵素體+珠光體，其化學(xué)成分和硬度值均在20#鋼合理范圍之內(nèi)。

（2）根據(jù)2段管道試樣表面腐蝕產(chǎn)物SEM、EDS和XRD分析結(jié)果，初步得出造成管道失效的主要原因?yàn)檠醺�蝕。

（3）從管道內(nèi)腐蝕情況可以看出，油田原油管道較采出水管道具有較好的耐蝕性。

（4）油田管道腐蝕檢測目前主要以均勻腐蝕為主，但影響管道使用壽命最主要的因素是點(diǎn)蝕。因此，即使測到準(zhǔn)確的均勻腐蝕，也只能定性確定點(diǎn)蝕的可能性，難以由此確定管道設(shè)計壽命。但通過一些條件的合理控制，在一定程度上能夠預(yù)防點(diǎn)蝕發(fā)生。

作者：孫芳萍，女，1980年生，防腐工程師，大學(xué)本科學(xué)歷，現(xiàn)就職于西安長慶科技工程有限責(zé)任公司從事防腐保溫工作。

《管道保護(hù)》2017年第3期（總第34期）