输油管道腐蚀泄漏失效原因分析
孙海星
【摘 要】论文以某一出现腐蚀泄漏的输油管道为例，首先对其腐蚀泄漏的情况进行了简单分析，然后从理化分析和微观分析两个方面对输油管道腐蚀泄漏的原因进行了探究，最后对输油管道的穿孔原因和导致腐蚀的因素展开了论述。
【Abstract】This paper takes an oil pipeline with corrosion leakage as an example， firstly， the corrosion and leakage is analyzed simply， and then from two aspects of physical and chemical analysis and microscopic analysis， this paper explores the causes of the leakage of pipeline corrosion and leakage， at last， the causes of perforation and the factors causing corrosion are discussed.
【關键词】输油管道；腐蚀泄漏；原因分析
【Keywords】oil pipeline； corrosion and leakage； cause analysis
【中图分类号】TG174.36 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）07-0135-02
1 引言
在油气工业中输油管道是其主要的运送通道，较之一般的海运、陆运在成本和稳定性上都更有优势，但输油管道腐蚀泄漏问题则一直是输油管道在使用过程中经常遇到且十分棘手的一个问题。文章以某一实际发生腐蚀泄漏的输油管道出发，通过理化、微观分析的方式，对导致其出现腐蚀泄漏失效的原因进行分析，旨在提供一些在输油管道腐蚀泄漏失效原因方面的观点，继而为输油管道腐蚀泄漏失效防范措施的选择和使用提供一些可供参考的建议，减少输油管道腐蚀泄漏问题的发生。
2 输油管道腐蚀泄漏情况分析
该输油管道埋设处已有十分明显的液体从地面喷出的情况，在其周围的地面上也出现油污的情况，根据确认其属于φ114*4.5mm型号的管道。在经过围堵处理后，通过对该输油管道进行压力测试，当加压到1MPa时，该管道出现了十分严重的泄漏情况，经过两次测试后，该管道出现的泄露处达到30余处。考虑到该输油管道存在的泄露处过多，为避免继续使用导致的严重环境污染问题，决定停止使用。此外，根据现场调查发现，该输油管单发生泄漏的部分，均位于管道的底物，其运输的介质为油水混合物，其中水质量分数为50%，氯离子的质量浓度达到21000mg/L。
3 输油管道腐蚀泄漏原因研究
3.1 理化分析
理化分析主要包括宏观形貌的分析、无损探伤、化学成分分析、金相分析和力学性质分析几种。
通过宏观形貌分析发现，在该节输油管道存在着一处长7.6cm、宽11mm的条带状腐蚀孔，同时还存在着一纵向上的未穿孔点状腐蚀坑带。在无损分析方面，采用游标卡尺测量其厚度，发现输油管的壁厚为0.44cm，通过对样品的失效部分进行超声探伤，未发现其他缺陷。化学成分检测结果如表1所示，其属于正常范围内。力学性能检测结果如表2所示，其属于正常标准之中。金相分析，基于GB/T10561、GB/T13298、GB/T6394标准进行检查，失效输油管参数均在正常范围内。
3.2 微观分析
将输油管道的失效部分，在电子显微镜下通过扫描进行能谱分析。结果显示在其表面覆盖处存在一些松散的腐蚀产物，并存在大量的Cl、Fe、C、O等元素于其中。输油管道内壁泄漏孔片状腐蚀产物进行能谱分析，发现在靠近介质的部分存在Cl、Fe、C、O、Al、Si、Ba、S等元素，靠近中心位置主要由Cl、Fe、O组成[1]。
4 探究结果
4.1 输油管道腐蚀泄漏失效机理
在经过力学性质、化学成分以及金相组织等一系列的雾化检查分析后发现，失效输油管道在物化性能上均符合国家标准，因此排除是材料原因导致输油管道出现失效的问题。从失效输油管道的穿孔宏观形貌以及外观形貌上观察，其失效的总区域较大，在内部且存在着大量的腐蚀产物，腐蚀孔的位置集中于管道的底部，并从内部逐渐向外扩展，形成穿孔，因此可以断定输油管道出现穿孔是由内部的腐蚀因素导致的，而从腐蚀的形貌上观察，具有十分典型化的点腐蚀特征，和输油管的内壁输送的流动介质也存在着一定的关联。从微观分析的腐蚀产物的成分上观察，通过微观能谱分析线显示，在腐蚀产物中存在大量的Cl、Fe、C、O元素，并且在Cl元素的含量上最高，因此可以断定Cl是导致腐蚀发生的直接因素，而对于C、O元素可以搁置不以谈论，但不排除其可能性[2]。
基于以上分析，输油管道腐蚀泄漏失效机理为：穿孔腐蚀洞是从一开始一个小点逐渐向外进行腐蚀扩大，最后出现穿孔，而Cl-则正好具有破坏金属氧化膜的作用，因此可以形成坑蚀或点蚀，在Cl-的含量越高的部分越易发生腐蚀的情况。输油管在使用的过程中，因为接触到Cl-或是其他存在高腐蚀性的物质后，便开始在内壁中存在的缺陷处进行汇聚，继而对该部门进行腐蚀，而随着输油管道的使用不断进行，越来越多的Cl-在腐蚀坑内汇集，因此在坑内的Cl-浓度越来越大，Fe被不断的溶解，然后又被管道内的流体物质携带迁移，致使腐蚀孔不断扩大，最后出现穿孔的问题[3]。
4.2 管内腐蚀因素
通过上文的分析可知，输油管道腐蚀泄漏失效是因为管道内的Cl-导致的腐蚀作用，最后致使穿孔问题的发生，但是导致Cl-汇聚，浓度偏高原因并不单一，可能是运输介质的成分原因，也可能是输油管道自身的材料原因，还可能是输运的方式等等，具体主要存在着以下四个方面的影响因素：
首先为管道的运输介质的流态。在输油管道的使用中，流态和诸多因素都有直接关系，包括介质组成、流体粘度以及流速等等。当管内环境为低的液、气相速度之下时，常波状的层状流，特别是在一些水平的管道内，极易出现分层的问题。如本文选取的管道，其底部腐蚀严重，就是和流体分层的原因有关。
其次为施工现场接触腐蚀性介质。在很多输油管道的铺设过程中，难以避免的会导致一些具備腐蚀性的物质残留在隧道及管道内。从本文选取管道的使用情况观察，其实在完工后半年投产，同时穿孔点位于管体的底部，因此极有可能是在输油管道的试压环节滞留了腐蚀性物质在管道底部。
再者还可能是多重因素共同影响。以本文研究失效管道为例，其出现腐蚀泄漏的原因，可能是在管道试压后，出现腐蚀介质的残留，然后没有及时使用，导致在管道正式使用前就已经出现了一些细微的腐蚀点。在使用后，在运输介质的流态上出现分层，大量的Cl-位于底部，继而在已形成的腐蚀孔聚集，进一步对腐蚀孔产生腐蚀作用，最后在经过一段时间后，腐蚀孔不断扩大，最后穿孔导致输油管道腐蚀泄漏问题发生。
最后还存在一些其他腐蚀因素，例如当输油管道内的运输介质流速不断提升时，会导致腐蚀介质和管道之间的接触增多，同时也会对管道的自身材质造成一定的冲刷，在此相互作用力的情况下，导致管道的腐蚀问题出现。从文章选取失效管道存在条形腐蚀带的情况上，也说明了这一点。此外温度、压力以及微生物等因素也可能导致管道出现腐蚀的情况。
5 结论
综上所述，通过本文的分析可知文章所选取的失效输油管道，在其物化性能上均能满足国家在该方面的标准要求，因此管道的材料质量不是导致腐蚀泄漏问题发生的主要原因。通过微观分析得知，管内底部的高浓度Cl-导致的腐蚀作用是致使管内出现穿孔的主要原因。在输油管内腐蚀因素的致使因素上也集中于多个方面，包括运输介质的流态、施工现场接触腐蚀性介质、多重因素共同影响以及其他腐蚀因素。
【参考文献】
【1】罗会久，孙斌，邱容美，等.站场管道的导波检测技术[J].油气田地面工程，2013（7）：22-23，24.
【2】吴丙山.浅析输油管道泄漏检测技术[J].建筑工程技术与设计，2016（20）：566-566.
【3】胡鑫.站间输油管道泄露监测方法的研究[J].信息系统工程，2016（8）：88.
【摘 要】论文以某一出现腐蚀泄漏的输油管道为例，首先对其腐蚀泄漏的情况进行了简单分析，然后从理化分析和微观分析两个方面对输油管道腐蚀泄漏的原因进行了探究，最后对输油管道的穿孔原因和导致腐蚀的因素展开了论述。
【Abstract】This paper takes an oil pipeline with corrosion leakage as an example， firstly， the corrosion and leakage is analyzed simply， and then from two aspects of physical and chemical analysis and microscopic analysis， this paper explores the causes of the leakage of pipeline corrosion and leakage， at last， the causes of perforation and the factors causing corrosion are discussed.
【關键词】输油管道；腐蚀泄漏；原因分析
【Keywords】oil pipeline； corrosion and leakage； cause analysis
【中图分类号】TG174.36 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）07-0135-02
1 引言
在油气工业中输油管道是其主要的运送通道，较之一般的海运、陆运在成本和稳定性上都更有优势，但输油管道腐蚀泄漏问题则一直是输油管道在使用过程中经常遇到且十分棘手的一个问题。文章以某一实际发生腐蚀泄漏的输油管道出发，通过理化、微观分析的方式，对导致其出现腐蚀泄漏失效的原因进行分析，旨在提供一些在输油管道腐蚀泄漏失效原因方面的观点，继而为输油管道腐蚀泄漏失效防范措施的选择和使用提供一些可供参考的建议，减少输油管道腐蚀泄漏问题的发生。
2 输油管道腐蚀泄漏情况分析
该输油管道埋设处已有十分明显的液体从地面喷出的情况，在其周围的地面上也出现油污的情况，根据确认其属于φ114*4.5mm型号的管道。在经过围堵处理后，通过对该输油管道进行压力测试，当加压到1MPa时，该管道出现了十分严重的泄漏情况，经过两次测试后，该管道出现的泄露处达到30余处。考虑到该输油管道存在的泄露处过多，为避免继续使用导致的严重环境污染问题，决定停止使用。此外，根据现场调查发现，该输油管单发生泄漏的部分，均位于管道的底物，其运输的介质为油水混合物，其中水质量分数为50%，氯离子的质量浓度达到21000mg/L。
3 输油管道腐蚀泄漏原因研究
3.1 理化分析
理化分析主要包括宏观形貌的分析、无损探伤、化学成分分析、金相分析和力学性质分析几种。
通过宏观形貌分析发现，在该节输油管道存在着一处长7.6cm、宽11mm的条带状腐蚀孔，同时还存在着一纵向上的未穿孔点状腐蚀坑带。在无损分析方面，采用游标卡尺测量其厚度，发现输油管的壁厚为0.44cm，通过对样品的失效部分进行超声探伤，未发现其他缺陷。化学成分检测结果如表1所示，其属于正常范围内。力学性能检测结果如表2所示，其属于正常标准之中。金相分析，基于GB/T10561、GB/T13298、GB/T6394标准进行检查，失效输油管参数均在正常范围内。
3.2 微观分析
将输油管道的失效部分，在电子显微镜下通过扫描进行能谱分析。结果显示在其表面覆盖处存在一些松散的腐蚀产物，并存在大量的Cl、Fe、C、O等元素于其中。输油管道内壁泄漏孔片状腐蚀产物进行能谱分析，发现在靠近介质的部分存在Cl、Fe、C、O、Al、Si、Ba、S等元素，靠近中心位置主要由Cl、Fe、O组成[1]。
4 探究结果
4.1 输油管道腐蚀泄漏失效机理
在经过力学性质、化学成分以及金相组织等一系列的雾化检查分析后发现，失效输油管道在物化性能上均符合国家标准，因此排除是材料原因导致输油管道出现失效的问题。从失效输油管道的穿孔宏观形貌以及外观形貌上观察，其失效的总区域较大，在内部且存在着大量的腐蚀产物，腐蚀孔的位置集中于管道的底部，并从内部逐渐向外扩展，形成穿孔，因此可以断定输油管道出现穿孔是由内部的腐蚀因素导致的，而从腐蚀的形貌上观察，具有十分典型化的点腐蚀特征，和输油管的内壁输送的流动介质也存在着一定的关联。从微观分析的腐蚀产物的成分上观察，通过微观能谱分析线显示，在腐蚀产物中存在大量的Cl、Fe、C、O元素，并且在Cl元素的含量上最高，因此可以断定Cl是导致腐蚀发生的直接因素，而对于C、O元素可以搁置不以谈论，但不排除其可能性[2]。
基于以上分析，输油管道腐蚀泄漏失效机理为：穿孔腐蚀洞是从一开始一个小点逐渐向外进行腐蚀扩大，最后出现穿孔，而Cl-则正好具有破坏金属氧化膜的作用，因此可以形成坑蚀或点蚀，在Cl-的含量越高的部分越易发生腐蚀的情况。输油管在使用的过程中，因为接触到Cl-或是其他存在高腐蚀性的物质后，便开始在内壁中存在的缺陷处进行汇聚，继而对该部门进行腐蚀，而随着输油管道的使用不断进行，越来越多的Cl-在腐蚀坑内汇集，因此在坑内的Cl-浓度越来越大，Fe被不断的溶解，然后又被管道内的流体物质携带迁移，致使腐蚀孔不断扩大，最后出现穿孔的问题[3]。
4.2 管内腐蚀因素
通过上文的分析可知，输油管道腐蚀泄漏失效是因为管道内的Cl-导致的腐蚀作用，最后致使穿孔问题的发生，但是导致Cl-汇聚，浓度偏高原因并不单一，可能是运输介质的成分原因，也可能是输油管道自身的材料原因，还可能是输运的方式等等，具体主要存在着以下四个方面的影响因素：
首先为管道的运输介质的流态。在输油管道的使用中，流态和诸多因素都有直接关系，包括介质组成、流体粘度以及流速等等。当管内环境为低的液、气相速度之下时，常波状的层状流，特别是在一些水平的管道内，极易出现分层的问题。如本文选取的管道，其底部腐蚀严重，就是和流体分层的原因有关。
其次为施工现场接触腐蚀性介质。在很多输油管道的铺设过程中，难以避免的会导致一些具備腐蚀性的物质残留在隧道及管道内。从本文选取管道的使用情况观察，其实在完工后半年投产，同时穿孔点位于管体的底部，因此极有可能是在输油管道的试压环节滞留了腐蚀性物质在管道底部。
再者还可能是多重因素共同影响。以本文研究失效管道为例，其出现腐蚀泄漏的原因，可能是在管道试压后，出现腐蚀介质的残留，然后没有及时使用，导致在管道正式使用前就已经出现了一些细微的腐蚀点。在使用后，在运输介质的流态上出现分层，大量的Cl-位于底部，继而在已形成的腐蚀孔聚集，进一步对腐蚀孔产生腐蚀作用，最后在经过一段时间后，腐蚀孔不断扩大，最后穿孔导致输油管道腐蚀泄漏问题发生。
最后还存在一些其他腐蚀因素，例如当输油管道内的运输介质流速不断提升时，会导致腐蚀介质和管道之间的接触增多，同时也会对管道的自身材质造成一定的冲刷，在此相互作用力的情况下，导致管道的腐蚀问题出现。从文章选取失效管道存在条形腐蚀带的情况上，也说明了这一点。此外温度、压力以及微生物等因素也可能导致管道出现腐蚀的情况。
5 结论
综上所述，通过本文的分析可知文章所选取的失效输油管道，在其物化性能上均能满足国家在该方面的标准要求，因此管道的材料质量不是导致腐蚀泄漏问题发生的主要原因。通过微观分析得知，管内底部的高浓度Cl-导致的腐蚀作用是致使管内出现穿孔的主要原因。在输油管内腐蚀因素的致使因素上也集中于多个方面，包括运输介质的流态、施工现场接触腐蚀性介质、多重因素共同影响以及其他腐蚀因素。
【参考文献】
【1】罗会久，孙斌，邱容美，等.站场管道的导波检测技术[J].油气田地面工程，2013（7）：22-23，24.
【2】吴丙山.浅析输油管道泄漏检测技术[J].建筑工程技术与设计，2016（20）：566-566.
【3】胡鑫.站间输油管道泄露监测方法的研究[J].信息系统工程，2016（8）：88.
