[發明專利]應力條件下油氣管道用高強鋼直流雜散電流腐蝕評價方法

有效

• 申請號: 201410334257.0
• 申請日: 2014-07-15
• 公開（公告）號: CN104122196B
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 王新華;唐興華;王翠;周文清;郭真真
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G01N17/02
• 分類號: G01N17/02;G01N27/04;G01N33/24
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司11203
• 代理人: 沈波

技術領域

本發明涉及一種應力條件下油氣管道用高強鋼直流雜散電流腐蝕評價方法，屬于油氣管道檢測與評價領域。

背景技術

管道運輸由于具有高效率、低成本、占地少、連續性強，并且不易受運輸周圍環境的影響等優勢，在能源供應、石油化工和居民生活系統中的應用越來越廣，并已成為油氣運輸的首選方案，被稱為國家的“生命線”。近年來，為了提高輸送效益、降低能耗，長距離管線輸送正向大口徑、高壓力方向發展，這使得高強管線鋼廣泛的應用于長距離油氣輸送管道。高強鋼管線運行過程中由于輸送壓力、土壤壓力、殘余應力等因素的存在不可避免的受到應力的作用，同時直流牽引系統、高壓超高壓輸電系統、陰極保護系統等常與管線并行或交叉敷設導致管中直流雜散電流產生。此外，管線所穿過的土壤環境本身也具有腐蝕性，因此，多因素影響下的腐蝕問題嚴重威脅著埋地高強鋼管線的安全運行。

目前，現有技術中還沒有專門針對應力條件下高強鋼油氣管線直流雜散電流腐蝕的評價標準和方法，現有標準和評價方法如《GB/T 19285-2003埋地鋼質管道腐蝕防護工程檢驗》、《SY/T 0087.1-2006鋼質管道及儲罐腐蝕評價標準埋地鋼質管道外腐蝕直接評價》等僅對土壤腐蝕性、雜散電流干擾檢測結果進行單一評價，未進行綜合評價，無法對管線應力狀況進行評價，未針對X70、X80、X100等高強鋼管線，無法得到直流雜散電流密度，不能對腐蝕速率進行預測及對腐蝕程度，評價結果不夠科學合理。因此，建立應力條件下油氣管道用高強鋼直流雜散電流腐蝕評價方法已十分必要。

發明內容

為了克服現有的評價方法未考慮在役管線應力影響，不能對直流雜散電流密度進行計算和評價，不能預測腐蝕速率，評價結果不科學等缺陷，本發明通過管線的基本信息、管線故障與維修信息、評價結果對管線進行整體管理；利用多元線性回歸獲得應力條件下高強鋼油氣管道直流雜散電流腐蝕速率與各種環境因素(土壤電導率、pH值、直流雜散電流密度、應力水平)之間的數學關系，通過該關系預測高強鋼的腐蝕速率并對腐蝕速率危害性進行評價；通過計算在役管線所受應力水平結合評價指標對管線應力狀況進行評價；通過檢測獲得的土壤電 導率和pH值并結合評價指標對土壤腐蝕性進行評價；通過調查雜散電流干擾源、檢測管地電位偏移量或土壤表面電位梯度、計算直流雜散電流密度進行雜散電流干擾評價并對管線陰極保護和排流作出指導。腐蝕速率預測及評價部分是該評價方法的核心，應力狀況評價、土壤腐蝕性評價、雜散電流干擾評價是該評價方法的基礎，雜散電流密度、應力水平的計算以及土壤電導率的檢測是該評價方法的關鍵點。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為一種應力條件下油氣管道用高強鋼直流雜散電流腐蝕評價方法，該方法的實施步驟如下，

S1管線信息管理

管線信息包括管線基本信息、管線故障與維修信息、管線評價結果三部分?；拘畔⒐芾砜蓪艿赖幕拘畔ⅰ⒐收吓c維修記錄進行錄入、修改以及刪除操作還可以輸出管線的最終評價結果。

管線基本信息包括管段名稱、管段編號、使用單位、所屬單位、檢測單位、運行壓力、管道埋深、管道外徑、管道壁厚、管道材質、管材密度、管材電導率、防腐層狀況、陰極保護狀況。通過基本信息管理可對管線整體狀況進行宏觀認識，可對進一步的評價做好準備。

故障與維修信息包括檢測時間、故障點的位置、故障原因、維修時間、維修單位、維修措施。通過該信息了解管線故障與維修的狀況，并對將來可能發生故障的位置和危險程度進行初步預測。

管線評價結果包括多因素腐蝕速率評價結果、單因素評價結果、綜合評價結果。通過評價結果對管線剩余壽命進行初步預測。

S2應力狀況評價

埋地高強鋼管線所受應力可以抽象或分解為三向應力即徑向、軸向、軸向，三向應力狀態的三個主應力中，周向應力最大，徑向應力最小，軸向應力介于二者之間。周向應力同軸向應力的比值最小為2，在管子內壁其比值永遠大于2。為便于計算，本部分評價采用最大的周向應力作為埋地管線所受的主應力并進行危害性評價。

埋地高強鋼油氣管道的直管段軸向應力可按下式計算：

σ_α＝Eα(t₁-t₂)+μσ_k (1)