天然气 管道内检测金属损失缺陷数据分析及验证评

天然气 管道内检测金属损失缺陷数据分析及验证评

王晓倩 1 张菊 2

山东鲁港天然气有限公司 山东济南 253000

2.济南济华燃气有限公司 山东济南 250300

摘要：为了对内检测金属损失缺陷数据的准确性和可信度进行系统验证，采用内检测缺陷数据分析及开挖验证评价方法，综合考量缺陷深度、环向位置、金属损失速率以及失效压力级别等多个参数，对某天燃气管道的内检测金属损失缺陷数据进行深入分析，并通过选取对管道运行安全威胁最高的缺陷进行开挖验证，将现场的缺陷测量结果与内检测报告的缺陷结果进行对比，验证了检测器的精度性能和内检测数据的有效性。

关键词：管道；内检测；缺陷；开挖验证；测量偏差；完整性管理

引言

在大力推进燃气行业可持续跨越发展的环境下，燃气管道里程不断增长。同时，管道失效造成的各类事故也为各燃气企业的安全管理敲响了警钟，如何从被动抢险变为主动控制燃气管道失效成为各燃气公司的的管理重点。基于风险的管道完整性管理理念越来越被各大燃气企业所接受，在现有燃气管道完整性管理相关标准缺失的情况下，如何利用有限的资金、人力进行燃气管道失效控制成为企业面临的一大难题。

1内检测金属损失缺陷数据分析

对某天然气管线内检测数据进行的全面分析涉及的内检测管道缺陷包括内部、外部金属损失，环焊缝异常及内部、外部制造特征异常等。通常选择合适的方法对输气管道本体缺陷进行维修是一个系统的决策流程。本案例在确定缺陷修复优先级时选用了多个参数指标，包括金属损失的维度和位置、表观金属损失速率（CR）以及失效压力安全因子（1／ERF）修复准则。下面对这些参数指标做进一步解释：①金属损失的维度和位置中的。维度指的是其长度、宽度和深度，位置指的是周向位置，这些指标与金属损失的可能成因有一定关系；②表观金属损失速率。指的是管道运行过程的某段时间内剩余壁厚的变化率，CR值越高，该缺陷的风险越高，其修复优先级相应也就越高；③失效压力安全因子（1／ERF）指的是预估维修因子（ERF）的倒数，ERF越高，该缺陷的风险越高，修复优先级相应也就越高。对于失效压力安全因子而言，则是相反的规律，即1／ERF越低，该缺陷的风险越高，修复优先级相应也就越高。根据该管道漏磁检测结果，一共在检测段内检出了61处内部金属损失，34处外部金属损失，29处焊缝异常，43处几何变形缺陷。

2漏磁内检测数据结果分析

2.1金属损失

根据漏磁内检测结果，外部金属损失特征占金属损失的69．72%，内部金属损失特征占30．28%，其中外部金属损失在里程上没有集中趋势，而内部金属损失集中趋势不明显。

2.1.1外部金属损失

本次检测出外部金属损失0～10%wt(wt为壁厚)最多，占71．77%，10%～20%wt占28．00%，外部金属损失整体缺陷深度不高，外部金属损失在里程上也没有明显的集中趋势。因此，对于外部金属损失，需要关注其与环焊缝位置的关系。

外部金属损失在环焊缝处有比较明显的集中趋势。通过统计，发现在环焊缝附近0．5m范围内的缺陷数量占外部金属损失的39．43%。

从统计结果来看，管道环焊缝的补口存在腐蚀迹象的可能性较大。外部金属损失比较均匀地分布在管道上，而环焊缝处的金属损失较多，可能的原因是环焊缝补口位置防腐效果下降，而管道的高程变化频繁，这些补口会因为降雨或地下水的变化，使管道处于干湿交替的环境，而在环焊缝补口处，阴保电位处于屏蔽状态，因此在干湿交替环境下，环焊缝补口处容易出现带下腐蚀或点蚀的情况。从本次分析来看，该条管道存在带下腐蚀或点蚀的可能性很大。需要对位于低洼处的靠近环焊缝的外部金属损失及与环焊缝异常相关的外部金属损失进行开挖验证。

2.1.2内部金属损失

本次漏磁内检测共计发现内部金属损失深度分布主要集中在0～10%wt，占90．79%，10%～20%wt的内部金属损失占9．21%。结合内部金属损失在里程上呈现一定的集中趋势，内部金属损失在35～45km、60～95km范围内集中趋势不明显。天然气中含有少量的CO2和水蒸气并且管道的运行压力由起始站的9．45MPa逐渐降至7．98MPa，利于管道中水蒸气的凝结，从2013年清出污水的情况来看，该段管道存在轻微的内腐蚀情况。内腐蚀一般发生在管道底部(4:00～8:00)，且容易发生在低洼积液处，因此对内部金属损失在时钟方位上的分布及管道高程上的分布进行统计。

结合管道内部金属损失与管道高程的关系，内部金属损失位于管道低洼处，但是内部金属损失不具有集中趋势，因此可以认为内腐蚀发生的机率很小，但是从历史清管清出污水以及气质成分来看，管道内部存在电化学腐蚀环境。针对以上分析，对于内部金属损失，有以下建议:

(1)参照SY/T5922－2009《天然气管道运行规范》中的规定，根据管道输送的气质情况、管道的输送效率和输送压差确定合理的清管周期，一般要求大于等于1次/a;

(2)按照SY/T5922－2009中的规定，定期对天然气取样检测;

(3)在下次内检测时，对内部金属损失的增长趋势进行关注，确认内腐蚀控制效果。

2.2管道疑似硬垢

漏磁内检测发现疑似硬垢，硬垢形成的原因为管道建设时期留下的残留物，或是管道内腐蚀形成的腐蚀产物。硬垢为腐蚀的产生提供了原料和介质，必须引起极大的关注。定期采用清管能力强的清管器(如钢刷磁力清管器)进行清管，或在条件允许的情况下，可以割管、取样分析其成分，再确定该类型特征点的处理措施。

3缺陷点开挖验证结果

3.1内检测工具的缺陷测量性能

将内检测工具及现场验证的金属损失缺陷深度的测量结果进行直接对比并作出一致性对比，便可以直观地分析内检测工具的缺陷深度测量性能。所有经验证的金属损失缺陷点大部分布在一致线左侧以及+20%边界线的右侧，这表明内检测工具倾向于将金属损失缺陷的深度报告得略微偏小。仅从这有限的开挖验证结果来看，内检测工具对缺陷深度的测量存在较大误差，甚至超出了工具在90%置信度时的测量精度范围。

3.2内检测数据的有效性

对所有经验证的金属损失缺陷的深度百分比、长度及宽度的绝对误差进行统计学计算，得到：①深度百分比误差（内检测-开挖验证）=-4.23%±15.5%（NWT：公称壁厚），与90%置信度时的检测精度存在偏差；②缺陷长度误差（内检测-开挖验证）=-7.1±23mm，与90%置信度时的检测精度存在偏差；③缺陷宽度误差（内检测-开挖验证）=2.18±15mm，与90%置信度时的检测精度存在偏差。

结语

随着科学技术的不断发展，管道泄漏定位技术已经不断创新和改进，定位工作的效率和质量大大提高。但想要真正做到控制管道失效的发生，燃气企业还需要按照基于风险的管理理念，逐步完善管道失效数据库，按科学合理的方法分轻重缓急实施管道失效控制。

参考文献

［1］罗庆，杨岐.基于管道完整性管理的燃气管道失效控制［J］.天然气技术与经济，2019，13（3）：53-57.

［2］秦政先，邹晓琴，张文艳，周建.基于中国化的管道完整性管理模式的思考［J］.天然气技术与经济，2014，8（2）：73-76，80.

［3］杨玉锋，齐晓忠，李杨，等.城市燃气管道完整性管理及技术体系研究［J］.煤气与热力，2013，33（9）：38-41.