管线腐蚀及不停输带压堵漏分析

【摘要】本文分析了油气输送管网的腐蚀机理，确定其管网系统经常发生腐蚀的部位，并介绍了带压堵漏技术的技术方案。

【关键词】管线腐蚀；带压堵漏；管道

1 管网系统腐蚀性研究的必要性

炼油厂是一个集石油天然气油气炼化、成品油输送为一体的生产系统。由于其管网输送介质的复杂性，管网经常发生腐蚀失效。影响了炼油厂的正常生产运行，阻碍了炼油厂的蓬勃发展。为此我单位成立了格炼保运小组，长期对炼油厂各生产系统进行保运工作。

管道发生故障的诸多因素中，由腐蚀直接或者间接引起管道失效是主要原因。炼油厂大检修工程主要是对厂内已腐蚀管网进行堵漏或者更换。由于需要对炼油厂进行保运工作，对管线的腐蚀性分析以及对管线修复技术的研究是极为必要的。

炼油厂管网输送介质中包括原油、酸液、碱液、高压蒸汽、液化气等，因此管线的腐蚀相当严重，腐蚀穿孔次数极为普遍，干扰了炼油厂的正常生产运行，给整个炼油厂以致油田带来了相当大的安全隐患和经济损失。

2 管线腐蚀机理以及容易发生部位

2.1 油气管线的腐蚀机理

油气管线的管内含有油、气、水等介质，介质中的水在管道内壁生成一层亲水膜并形成原电池而发生电化学腐蚀，还有其他有害物质直接与金属作用引起化学腐蚀。管道内壁一般同时存在着上述两种腐蚀过程。特别是在管道弯头、低洼积水处、气液交界面等处，电化学腐蚀异常强烈，造成管壁大面积腐蚀减薄或形成一系列腐蚀深坑及沟槽。

2.2 管线容易腐蚀泄露部位

2.2.1 焊缝

焊缝处是经常会发生的腐蚀的部位。主要原因：由于焊接时局部的不均匀加热从而导致焊接应力和变形的发生，容易引起应力腐蚀开裂。同时由于焊接时急热急冷，也会引起母材的组织发生变化而产生电偶腐蚀。管道焊缝补口时，焊接接头处容易引起缺陷。同时由于补口技术难度较大，往往施工时难以达到，焊接时由于随意打弧而造成灼痕、喷溅、未焊透和烧穿。经固熔处理的奥氏体不锈钢，焊接后在离焊缝一定距离的一条带状区域内，该处在焊接时恰好处于敏化区，引起铬的碳化物在晶界处析出而导致晶间腐蚀。焊接过程中产生的氢原子容易诱发氢致开裂等。

在本次炼油厂大检修中，很多管线泄露就发生在焊缝位置。例如，动力装置208单元至304单元非净化风线改造，主要泄露点就是焊缝位置。

2.2.2 弯头

弯头由于其改变管道路线的方向，容易在介质中形成涡流，受到介质的冲击力相对较大，容易发生腐蚀。如此次检修动力装置锅炉房￠89热水管线改造，更换了16个弯头。

2.2.3 阀门

阀门也是经常发生泄露的部位，脱硫装置检修工作量中，阀门的更换就占了相当大的比重。通过对管线腐蚀机理的探讨，了解管线经常发生腐蚀的部位，在以后的保运工作中，加强对这些部位的检测和维护，可以减少管道事故的发生。

3 管线的带压堵漏技术

在炼油厂保运过程中，经常会遇到其管线、阀门等由于长期腐蚀导致输送介质泄露的情况，而炼油厂的生产系统一旦运行，就很难停止下来。因此快速、准确、安全的带压不停输堵漏技术是极为必要的。

石油天然气管道泄漏技术与堵漏对策的前提是如何将泄漏事故进行科学分类，然后针对每一类泄漏事故研究相应的堵漏方案。应根据石油天然气管道泄漏的压力等级、发生位置、泄漏致因、输送介质和温度的不同，来确定相应堵漏的技术和材料。通过本次格炼2008大检修的观察和学习，我掌握了以下两种管线在不停输或储存介质的条件下的补漏方法。

3.1 卡箍止漏技术

此方法是炼油厂以往补漏过程中常用的方法，在其管线腐蚀的部位经常可以看到一个个的金属卡套。其原理是钢带拉紧技术，产生挤压力，达到堵漏的目的。此种方法简单、实用。其使用范围如下：

适用介质：油、气、水或带压易燃易爆有毒气体；管道内介质压力：≤1.6mpa；管道内介质温度：≤100℃；管径范围：DN25～200mm。

3.2 焊接堵漏技术

3.2.1 对阀门法兰的焊接堵漏

油品介质在输送过程中，经常看到由于阀门垫片腐蚀老化，导致介质泄露。此时，如果不能停止生产系统更换阀门，建议采用以下方法堵漏：

（1）找一块10～12mm的钢板按照法兰的尺寸做成两块长方形钢板条，其宽度为法兰组对间隙加10mm。用自攻螺丝在其中一条钢板钻孔，一般钻两到三个孔。将其预制成两个半圆。（2）把两个半圆焊接在泄露的法兰面轴向上，注意，需将螺栓孔对着法兰介质泄露的方向，并将两个半圆钢板焊接成一个圆。此时应根据法兰的材质选择焊条。（3）用螺栓将螺栓孔堵死，堵漏结束。如下图1所示：

3.2.2 对管线的焊接堵漏

此次格炼大检修工程中，在动力装置锅炉房，一条DN80的高压蒸汽管线泄露，影响了炼油厂的正常生产运行，增加了安全隐患，并且污染了环境。我单位根据其泄露特点，立即组织人员设备进行在线带压补漏。其工序如下：

（1）首先找到一对DN20的法兰，用螺栓连接上，一端用盲板盲死，另一端焊接一DN20的长度约300mm的短节；（2）将短节焊接在管线泄露位置，注意焊接时需要将法兰螺栓松开，让高压蒸汽可以流出。焊接时，需要对短节进行坡口处理，如图2所示；（3）短节焊接完成后，将法兰的螺栓拧紧，堵漏作业结束。如图3所示：

此方法的原理是让泄露介质通过短节内壁通道流出，从而不影响其外部与母材的焊接，当焊接完成后，在封住其泄露通道，以达到堵漏的目的。除了法兰外，经常用到的堵漏设备还有螺母、小的阀门等。此种堵漏技术的优点是可以进行高压高温堵漏，缺点是不适用易燃易爆介质。

注意：由于是在输送介质的管道母材上焊接，需要对焊缝的熔深进行确定。根据实际观察并查阅相关资料， 对于低碳钢（20#、Q235）等集输管道， 当压力≤6.4mpa时， 焊接熔深控制在管道壁厚1/2以内是安全的，不会穿孔。而焊接熔深要不小于壁厚的1/3才能保证角焊缝的结构强度。所以应将焊接熔深控制在管壁厚的1/2～1/3。针对炼油厂的集输管道特点，其材质一般为低碳钢（20#、Q235），工作压力低于10mpa， 并结合施工实际情况， 焊接方法应选用手工电弧焊。焊接材料选用大西洋CHE507焊条。采用小电流、多层焊可以保证在不焊透原有管线的基础上，保证焊缝的质量和力学性能。

4 结束语

本文分析了管道的腐蚀机理，并根据实际观察确定了炼油厂厂区整个生产管网易发生腐蚀的部位，通过此次大检修的学习，掌握了基本的带压堵漏技术，为下一步格炼保运工作积累了大量经验。