油氣管道腐蝕在線實時監(jiān)測系統(tǒng)

1、<p>　　油氣管道腐蝕在線實時監(jiān)測系統(tǒng)</p><p>　　摘 要：近些年，管道泄漏事故頻繁發(fā)生，不僅損失油氣和污染環(huán)境，還有可能帶來重大的人身傷亡。為保障管道安全運行和將泄漏事故造成的危害減少到最小，需要研究泄漏檢測技術以獲得更高的泄漏檢測靈敏度和更準確的泄漏點定位精度。文章對在線腐蝕監(jiān)測技術方法進行介紹與分析，結合油氣管道的特點，提出油氣管道腐蝕在線實時監(jiān)測系統(tǒng)的構建與實施，為油氣管道腐蝕防護控制

2、提供參考。 </p><p>　　關鍵詞：腐蝕 在線腐蝕監(jiān)測技術 腐蝕監(jiān)測系統(tǒng) </p><p>　　油氣管道運輸中管道損壞導致的泄漏事故不僅浪費了石油和天然氣，還造成了由于維修所帶來的材料和人力上的浪費、停工停產造成的損失，甚至還可能因腐蝕引起火災。特別是天然氣管道腐蝕引起的爆炸，威脅人身安全，污染環(huán)境，后果極其有嚴重。因此，作好管道腐蝕監(jiān)測工作有很重要。引起油氣管道的內外腐蝕的因素包括

3、：輸送介質的水、硫化氫、二氧化碳、無機鹽的含量，輸送介質的流動和沖刷，輸送的壓力和介質溫度，土壤的含鹽量、含水量和溫度等等，這些因素造成油氣管道存在多種腐蝕現象，如均勻腐蝕、點蝕、應力作用下的局部腐蝕（應力腐蝕開裂、氫損傷、磨損腐蝕）等。 </p><p>　　一、油氣管道腐蝕機理 </p><p>　　油氣管道，特別是長輸管道所選用的管材常為碳鋼或合金鋼，一般情況下，管道腐蝕是一種電化學

4、腐蝕過程，在電解質中，作為陽極的金屬溶解，同時放出電子，而這些電子又被陰極過程所吸收，這樣導致金屬不斷溶解。電化學腐蝕過程如下： </p><p>　　陽極反應：Fe–2e→Fe2+（氧化反應） </p><p>　　陰極反應：H++e→H或2H2O+O2+4e→4OH- （還原反應） </p><p>　　電子的定向轉移，產生腐蝕電流，加速了金屬的溶解，因此對腐蝕

5、的監(jiān)測主要是根據金屬腐蝕情況、電位、電流及電阻的變化等因素推導計算出金屬腐蝕的速率等參數，從而直觀的顯示出金屬的保護狀態(tài)。 </p><p>　　二、國內外腐蝕在線監(jiān)測技術研究現狀 </p><p>　　目前主要測量方法有：現場掛片法、電阻法、電化學法及電感法。 </p><p><b>　　1.現場掛片法 </b></p>&l

6、t;p>　　將一定材質和規(guī)格的試片，暴露在腐蝕環(huán)境中某個特定的時間周后對試片的質量變化進行測量和計算，并對試片表面進行檢查的一種方法。腐蝕試片法是腐蝕監(jiān)測中最基本的方法之一，雖然是較為傳統(tǒng)的方法，但被認為是腐蝕的最可信證據。 腐蝕試片法采取重量法——增重法和失重法，根據試片腐蝕的前后重量變化來計算腐蝕試片法測試的腐蝕速率是監(jiān)測周期內的平均腐蝕速率，最常見的方法，通過測量已知時期內金屬試樣的失重或增重得到腐蝕信息。根據試樣的質量變化

7、測出平均腐蝕速率。 </p><p>　　計算方法：CR=W×1000×365/A×T×D </p><p>　　其中CR表示平均腐蝕速率（mm/a）；W表示腐蝕失重（g）；A表示試樣暴露面積（mm2）；T表示暴露天數（d）；D表示金屬試樣的密度（g/cm2）。 </p><p>　　現場掛片法可用于任何環(huán)境中，當腐蝕速度穩(wěn)定

8、時最適用；它可以指出腐蝕的類型；使用技術要求不高，且費用中等；缺點是掛片的處理、裝取較煩，測試周期長，對腐蝕狀態(tài)變化的反應速度慢，掛片也不能完全等同于油氣管道及設備本身。 </p><p><b>　　2.電阻法 </b></p><p>　　常稱為可自動測量的掛片法，測定金屬腐蝕速度是根據金屬試樣由于腐蝕作用使橫截面積減小，從而導致電阻增大的原理。金屬橫截面積與電阻

9、的關系如下： </p><p><b>　　R=e·L/A </b></p><p>　　式中R表示電阻；e表示金屬的電阻系數；A表示金屬橫截面積。 </p><p>　　利用該原理國內外已經研制出較多的電阻探針用于監(jiān)測設備的腐蝕情況，是研究設備腐蝕的一種有效工具。它既能在液相（電解質或非電解質）中測定，也能在氣相中測定，能準確地反映

10、出設備運行各階段的腐蝕率及其變化。 </p><p><b>　　3.電化學法 </b></p><p>　　電化學測量方法是實現腐蝕速率實時監(jiān)測有效方法之一。但以往所熟悉的線性極化電阻法在理論上存在較大的誤差，最大可以達到200%以上。中科院曹楚南院士研究了根據極化區(qū)的極化曲線測定腐蝕電流的方法，開發(fā)出瞬時腐蝕速度測量儀，采用了弱極化理論而使得測量精確度有所提高。

11、</p><p><b>　　4.電感法 </b></p><p>　　通過測量金屬試樣腐蝕減薄所引起的磁通量的變化來直接測得金屬試樣的腐蝕深度，從而計算金屬腐蝕速率的方法。該方法比掛片發(fā)、電阻法的響應速度快，而且能適用于各種不同的介質，不受介質導電率的影響，能對金屬腐蝕速率的變化作出快速反應。 </p><p>　　實現腐蝕實時在線監(jiān)測，首先

12、需要有對腐蝕體系進行在線檢測的探針和測試儀，而合理選擇測試方法顯得尤為重要，一般是依據不同環(huán)境和腐蝕介質的不同進行選擇，工藝介質通常采用掛片法、電阻法、電感法，土壤、水介質等強電解質環(huán)境下通常采用電化學方法。在管道腐蝕監(jiān)測方面，目前廣泛采用的仍是掛片式腐蝕檢測方法，雖簡單直觀，但檢測周期較長，不便隨時監(jiān)測工作介質的腐蝕狀況。因此結合其他在線腐蝕監(jiān)測方法，互補不足，對管線流體的腐蝕狀態(tài)及流體性能進行全面在線監(jiān)測和準確的度量，可以及時采取腐

13、蝕控制措施預防腐蝕破壞事故的發(fā)生。 </p><p>　　三、油氣管道腐蝕在線實時監(jiān)測的實施 </p><p>　　1.站場腐蝕在線實時監(jiān)測 </p><p>　　站場腐蝕在線實時監(jiān)測系統(tǒng)的建立：選擇探頭安裝在油氣管線上，由數據采集器采集與腐蝕速度有關的模擬信號，放大后轉換成數字信號，并傳送到監(jiān)控室計算機。通信接口是連接數據采集器和計算機的接口。數據到達計算機后處理

14、、顯示、建立數據庫（可直接進入DCS網和局域網絡）。通過多點實時在線監(jiān)測，獲得生產過程中管線各點腐蝕狀況。數據匯總到監(jiān)控計算機后，根據反饋數據調整生產工藝控制腐蝕的進行等。 </p><p>　　2.埋地管線腐蝕在線實時監(jiān)測 </p><p>　　結合管線陰極保護系統(tǒng)，輔助具有無線傳送功能的陰極保護參量的實時監(jiān)測系統(tǒng)，將管線的保護電位，整流器的輸出電壓、輸出電流，犧牲陽極的輸出電位，輸出電

15、流及土壤中的雜散電流的頻率、幅值和交直流分量等所有數據通過無線網絡上傳到中央監(jiān)控系統(tǒng)，進行綜合分析，提供腐蝕極化曲線狀態(tài)。 </p><p>　　四、油氣管道腐蝕在線實時監(jiān)測應用的意義 </p><p>　　1.能及時提供站場設備及管線的腐蝕速率，并可對其腐蝕狀態(tài)進行評價，并對可能發(fā)生腐蝕失效的各種環(huán)境進行預警。 </p><p>　　2.根據監(jiān)測所得到的腐蝕速率，

16、確定管線、設備的合理檢修周期。 </p><p>　　3.防止腐蝕所引起的泄露等事故的發(fā)生，從而減少對環(huán)境的污染。 </p><p>　　4.有效地與腐蝕控制技術結合，能準確調整生產工藝及時地控制腐蝕的進行，如添加化學緩蝕劑等。 </p><p>　　5.當埋地管線周圍有電氣化高鐵軌道等時，可監(jiān)測軌道交通產生的雜散電流對埋地油氣管道陰極保護的影響，為管線的腐蝕控制提

17、供有力支持。 </p><p><b>　　五、結論 </b></p><p>　　隨著油氣管線向著長距離 、大口徑、高壓力、后壁化發(fā)展，管道腐蝕監(jiān)測與腐蝕防治一樣，是管道腐蝕控制技術中不可忽略的重要環(huán)節(jié)。單一腐蝕參數的監(jiān)測難以滿足腐蝕控制的更高要求，而各種在線腐蝕監(jiān)測技術與計算機技術相結合建立腐蝕在線實時監(jiān)測網，就能將數據的采集、處理、分析、預測及反饋命令一體化，從

18、而實現油氣管道腐蝕狀態(tài)的全面實時監(jiān)測，尤其對于城市輸油氣管網及偏遠復雜環(huán)境下的長輸管道腐蝕狀態(tài)相關情況的安全監(jiān)控具有重要意義。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1]化學工業(yè)部化工機械研究院.腐蝕與防護手冊—腐蝕理論試驗及監(jiān)測[M].化學工業(yè)出版社，1990（1）：492-500. </p><p>　　[