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天然气采气管线的检测与安全性分析

文档作者：任希佳淡勇李俊菀高启荥文档来源： 1．西安特种设备检验检测院 2．西北大学化工学院，		点击数：	更新时间： 2021年12月03日
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第46卷第5期
2009年10月
化工设备与管道
PROCESS EQUIPMENT&amp;amp;PIPING
Vo1．46 No．5
0ct．20o9
天然气采气管线的检测与安全性分析
任希佳 ， 淡勇 ， 李俊菀 ， 高启荥
(1．西安特种设备检验检测院，西安710068；2．i~-[L大学化工学院，西安710069)
摘要：对某采气管线进行宏观检测、无损检测、理化检测、力学性能测试等方面的全面检测、腐蚀机理分析，得到
了采气管线的运行状态；在检测和分析结果的基础上，对采气管线进行安全性分析。检测结果表明管线含有不同
程度的腐蚀缺陷和焊接缺陷；安全性分析表明该管线可安全运行。
关键词：天然气管线； 检测； 安全性分析
中图分类号：TQ 055．8 1 文献标识码：A 文章编号：1009—3281(2009)05-0049-03
Inspection and Safety Analysis of Natural Gas Pipeline
REN Xi-jia ， DAN Yong ， LI Jun-wan ， GAO Qi-rong。
(J．Xi an Special Equipment Inspection Institute，Xi an 710068，China；
2．Chemical College，Nonhwest University，Xi an 710069，China)
Abstract： Through the overall inspections，including visual inspection，nondestructive inspection，chemical and physical inspection
and mechanical inspection，for a gas pipeline and the analysis of corrosion mechanism，the operation condition of the gas pipeline was
obtained．Based on the results of inspection，the safety of the pipeline was analyzed．It has been shown that although there are COrOsion
and welding defects in the pipeline，it is still safe in operation．
Keywords： natural gas pipeline； inspection； safety analysis
随着工业化进程和城市化速度的不断加快，我
国的压力管道数量不断增加，特别是用于输送原油、
天然气、成品油等介质的长输管道近年来有了很大
发展。据最新资料 。 显示，仅天然气输送管线就长
达2×10 km，而且还在逐年增加。由于油气输送管
道中的介质有一定的压力，通常易燃、易爆或具有一
定的毒性，且一般大都埋地敷设，而且常常会经过人
口密集区，例如城市用天然气管网。这样势必会对
油气输送管线的检测、安全状态监测带来较大的难
度。如果油气输送管线一旦发生事故，将会造成财
产损失、环境污染和人员伤亡。因此，如何对埋地敷
设油气输送管线进行有效的检验和检测，进行合理、
安全的分析，对在役油气输送管线的安全运行、降低
或消除安全事故发生的可能性，有着重要的意义。
本文以某气田天然气采气管线的全面检验、检测和
安全性分析为例，介绍埋地敷设管道的检验和安全
性分析的内容和方法，为从事压力管道检验人员提
供参考。
1 管线的运行情况
某气田经过多年的建设和开发，目前的生产气
井已达上千口，采气管线累计长达数千公里，分布在
不同的地貌环境中，一些单井管线已工作1O年以
上，很多已工作6年以上。根据采气厂的经验和综
合分析 ，确定在含硫高、运行时间长达6年以上的
具有代表性单井的管线上截取两节管段进行检测和
安全性分析。受检管线的规格西89 mm×10 mm，20
号钢。运行参数：工作压力14．6 MPa，天然气中H：s
含量6 158．8 mg／m ，产水矿化度32 619．49 mg／L，
气水比17 914，CO 含量5．077％ 。
2 管线的腐蚀检测_5剖
2．1 管道外表面的腐蚀检测
对选定的检测管道，通过开挖检测可见，为防止
管道外壁受到土壤的腐蚀，原施工时在管道外壁喷
涂了加强级环氧粉末涂料进行保护，在焊缝及两侧
50 mm左右表面有胶粘剂粘着的橡胶进行保护。通
过对保护层进行宏观检测，发现涂层部分绝缘层有
收稿日期：2009-05-20； 修回日期：2009-06-23
作者简介：任希佳(1956一)，女，浙江东阳人，高级工程师。现从事
特种设备的检验与检测工作。
· 50· 化工设备与管道 第46卷第5期
损伤脱落、老化、鼓泡现象，损伤部分有明显的锈蚀，
除去表面铁锈，可见腐蚀凹坑。
2．2 管道内表面的腐蚀检测
为了检测管线内壁的腐蚀情况，将所选定的检
测管段割下进行剖切取样，发现管道内壁面不同程
度附着黑色和黑褐色腐蚀产物，清除腐蚀产物后，以
目测和放大镜方法检测。目测发现管道内壁面没有
明显的坑蚀，仅在放大镜下才可观察到一些小麻点
蚀坑，且内表面的冲刷也并不严重。
2．3 管道内外表面腐蚀的定性分析
通过XRD检测表明，管线外表面防腐层损伤部
位腐蚀产物为Fe(OH) 和Fe：(OH)，混合物；管线
内壁的腐蚀产物主要是Fe O 、FeSO ·H：O、FeO
(OH)、2Fe(OH)SO 。研究表明受检管段外表面主
要是由土壤中导电介质、杂散电流和细菌等引起的
化学腐蚀和电化学腐蚀；内表面主要是由天然气中
的水、硫化氢、二氧化碳等杂质引起的化学腐蚀和电
化学腐蚀。通过对蚀坑检测表明：管道内壁局部处
有小于0．2 mm左右深度的腐蚀蚀坑，蚀坑的密度
也小于2．5×10 个／m ，按ASTM practiceG46—76
对点蚀程度评定的分级，管道的腐蚀属于不到1级
的轻微点蚀。按均匀腐蚀处理，剖开管道的壁厚测
量结果见表1。
表1 采气管线腐蚀检测结果
3 管线焊缝质量检测
通过宏观和X．射线检测方法(RT)，对受检管
段的焊缝质量进行检测，检测结果表明：
(1)1 管段焊缝内壁存在未焊透缺陷；
(2)2 管段存在不同程度的气孔和夹渣。
根据JB／T 4730-2005《承压设备无损检测》
“第2部分：射线检测”对焊缝缺陷进行评级，其检
测和评级结果见表2。
表2 焊缝质量检测结果
4 管道的理化检测
4．1 管道金相组织分析 10-11]
在受检管段的母材区、焊缝以及焊缝热影响区
分别取矩形试样，以4％ 的硝酸酒精为浸蚀剂，在
500x的NEPHOT21金相显微镜下，观察试样的组织
和空洞的发展趋势。管段金相组织见图1。
对母材区、焊缝区、细晶区、粗晶区的铁素体、珠
光体、针状铁素体的形态分布及晶粒度进行观察、分
析后认为：
(1)母材区铁素体+珠光体组织及分布似无
变化；
(2)细晶区组织均匀，铁素体、珠光体分布似无
变化；
(3)焊缝区针状铁素体形态清晰，似无变化。
一一 a．母材区金相组织 b．焊缝区金相组织
一一 c．细晶区金相组织d．粗晶区金相组织
图1 管段金相组织
4．2 氢致裂纹检测¨2J
通过管道腐蚀机理的分析得知，管道的腐蚀主
要是以氧腐蚀和硫化氢腐蚀为主，其中硫化氢的腐
蚀可能会引起管道的氢致裂纹、氢鼓泡、氢致应力腐
蚀及应力主导氢诱发裂纹。为此，对受检管段的焊
缝和母材进行了氢致裂纹检测。对母材试样经过冷
浸，在金相显微镜下对氢致裂纹进行检测，结果表明
在管线母材上没有发现由硫化氢所引起的氢致裂纹
现象；对焊缝金相试样经过4％ 硝酸酒精溶液浸泡
后，在高倍下进行观察，在焊缝气孔和夹渣缺陷部位
2009年10月 任希佳，等．天然气采气管线的检测与安全性分析 ·51·
也没有发生氢致裂纹。
5 管材的力学性能检测
5．1 静拉伸性能检测
根据腐蚀检测及焊缝检测结果，按GB／T 228—
2002(金属材料室温拉伸试样方法》实施指南和GB
2651-1989(焊接接头拉伸试验方法》及GB 3087—
1999(低中压锅炉用无缝钢管》，在受检管段的母材
和缺陷焊缝处取样，测试其拉伸性能，测试结果见
表3。
表3 管线拉伸测试结果
由表3中结果可见，腐蚀缺陷和焊接缺陷的存
在对管材的拉伸性能有较大影响，明显降低了管材
的强度。
5．2 硬度的检测
硬度是材料的重要力学性能指标，和材料的强
度有一定的关系，为了了解焊缝区、热影响区、母材
区的强度变化，对受检管段的焊缝．热影响区．母材
的硬度做了显微硬度测试，其结果见图2。
位移／mm
图2 焊缝硬度测试结果
从检i贝0结果可知，受检段焊缝．热影响区．母材
的硬度小于248HV，满足NACE ME-0175l13]标准中
对管材硬度的规定。
6 结束语
通过定期检测和分析采气管线，准确了解管线
的运行状况，对及早采取防护措施、降低维修和更换
费用，为采气管线的安全运行管理措施的制定提供
可靠的依据，保障采气管线的正常、安全，最优状态
下运行都具有重要的意义。
本文对某气田采气管线的检测结果表明：
(1)管壁外绝缘防护层有部分损伤脱落，并在
管外壁明显发生锈蚀；管内壁腐蚀和冲刷不严重，属
轻度均匀腐蚀。管内、外壁腐蚀既有化学腐蚀也有
电化学腐蚀。
(2)管材金相组织和标准2O号钢的金相组织
无太大改变，在管材母材和焊缝处也未发现明显的
氢致裂纹发生。
(3)管材焊缝处存在未焊透、气孔和夹渣缺陷，
按JB 4730-2005标准评级为Ⅲ级合格。
(4)腐蚀缺陷和焊缝缺陷对管材的拉伸性能有
一定的影响，在缺陷部位，管材强度明显降低。焊
缝、热影响区及母材的硬度未超出有关标准。
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