二氧化碳捕集埋存与提高采收率（CCS-EOR）开发公司
摘要：本文通过分析石油集输管道的腐蚀因素以及对常规检测技术的简要介绍，选定既有管线实现了对管线最大已腐蚀厚度的测试和换算，最终利用局部腐蚀的扩展公式估算得到该管线的剩余寿命预估值。
关键词：石油集输管道；腐蚀；剩余预测
在现场防护施工的条件和技术手段下，管道外部防护敷设的保护层破损率较高，抗老化能力不强。可见，对已有的在役管道进行管输介质、环境土壤以及管材性能等多角度的研究，并最终获得剩余寿命预估结果的需求急迫。在获得石油集输管道满足强度要求下的壁厚条件时，其剩余安全强度的腐蚀时间估算，有益于对其进行有效失效控制以及进行针对性的维修指导。石油集输管道腐蚀剩余预测研究对石油集输的安全性和经济性具有重要意义。
一、石油集输管道的腐蚀分析
（一）石油集输管道的腐蚀类型
1.均匀腐蚀
均匀腐蚀指的是在整个管道金属表面分布较为均匀的腐蚀情况。该情况下腐蚀面积较大，腐蚀深度较为均匀，没有产生太大的突变。均匀腐蚀将会使整个管道的管壁变薄，从而引发安全事故。与局部腐蚀相比，均匀腐蚀的危险性要比较低。对于均匀腐蚀的程度描述通常是基于年平均复式深度来确定的，通常有十级标准和三级标准两种评判标准。在描述和评定管道腐蚀程度的过程中，应当结合各个管道的实际情况，进行严格的设计。结合均匀腐蚀深度尺寸和表面形状，可以将缺陷深度假定为柱状、将缺陷表面假定为椭圆，再对其几何形态进行处理。
2.局部腐蚀
局部腐蚀指的是在管道金属表面一定区域内的集中腐蚀情况，其它的区域则没有受到腐蚀或只受到了轻度腐蚀。在管道腐蚀失效当中，局部腐蚀使最为重要的原因。局部腐蚀的管道由于容易发生腐蚀穿孔，导致石油的泄漏，因而往往都会比均匀腐蚀更早失效。根据相关的研究发现，在局部腐蚀的石油集输管道当中，在缺陷深度剖面上，呈现出一深一浅排列的深度尺寸，也就是说，在缺陷剖面的深度上，其规律使中间深、两端浅。同时，缺陷过渡通常较为平滑，并不存在十分明显的突变情况。因此，对于局部腐蚀的情况，应当对其最大深度和长度方向上的尺寸进行重视。
（二）石油集输管道复式的影响因素
1.外部腐蚀因素
石油集输管道发生腐蚀最主要的原因就是外部腐蚀，由于石油集输管道基本上都是埋置在地下，因此与土壤的接触很容易引起管道的腐蚀现象。在自然环境当中，土壤作为一个自然存在的要素，会受到很多方面因素的影响和作用，因而具有不稳定性，会发生不规则的变化。在水平方向上，土壤类型空间分布的差异性和连续性就对其做出了反映。土壤机构的复杂性主要体现在质结构不均匀和化学成分复杂这两个方面。因此，在实际环境中，管道除了自身金属材料的性质以外，还会受到土壤的层次深度、透气性、温度、酸碱性、有机质、含盐量、含水量、电阻率，以及土壤当中的硫化物、阴离子、阳离子等因素的影响，从而发生腐蚀的情况。
2.内部腐蚀因素
处理外部因素之外，石油集输管道的复式也与一些自身的内部因素有关。对于管道输送的某些介质，例如含油污水、湿气等，都很容易引起管道的腐蚀。能够对管道腐蚀产生影响的内部因素主要有管道的运行压力、输送介质的pH值、含水量、二氧化碳、硫化氢、含盐量、介质温度等。另一方面，石油集输管道大多带有防腐层，能够将腐蚀介质与管道自身相分离。但是，在管道施工和安装的过程中，有可能因为碰撞而造成防腐层损坏。防腐层在土壤中不断老化、龟裂剥离，导致腐蚀介质接触管道，从而造成管道的腐蚀。
二、石油集输管道腐蚀剩余寿命的预测
（一）腐蚀剩余寿命预测方法概述
世界上很多国家都十分重视石油集输管线的安全性，因此对其腐蚀剩余寿命的预测也十分重视。剩余寿命预测能够对管道未来的工作能力进行预测，对管道的维修和检测周期提供重要的依据。在对缺陷动力学长大规律的支持下，剩余寿命预测能够对管道剩余的工作时间和使用寿命进行预测，从而准确的制定管道更换维修的时间。当前世界上主要的腐蚀剩余寿命预测方法有基于埋地管线电化学腐蚀机理的预测模型、基于室内对管材挂片腐蚀实验所测腐蚀速率数据而建立的预测模型、基于土壤腐蚀性因素引起管体外腐蚀的经验总结的腐蚀状态指标预测模型、基于定期全线腐蚀检测数据的剩余寿命预测模型、基于人工神经网络理论的管线寿命预测模型、灰色系统、基于可靠性理论的寿命预测方法、通过极值分布对石油管道进行寿命预测的方法等。
（二）基于可靠性理论的预测方法
在利用这种方法对管道腐蚀剩余寿命进行预测的过程中，应当首先确定检测地点和方法，然后采集和获取管道原始数据和腐蚀数据，统计分析腐蚀数据，确定极限腐蚀缺陷尺寸，确定风险级别，最终完成管道腐蚀剩余寿命的预测，进而对管道的检测周期、修复、更换、运行等工作进行确定。
（三）基于极值分布的预测方法
由于石油集输管道的腐蚀本身具有一定的概率特性，尤其是应力腐蚀破裂、缝隙腐蚀、孔蚀等局部腐蚀现象。在这些局部腐蚀现象当中，极值分布就是其最大值所遵循的分布规律。而机制统计分析并不是对所有数据的基本分布类型进行研究，而是只对数据当中极值的分布特征进行研究。机制统计分析的原理是对最小值或最大值的数据进行机制统计，对实际问题的统计分析模型进行统计，然后利用统计推断对机制的估计值进行获取，以此作为评估和预测的依据。在对石油集输管道腐蚀剩余寿命进行预测的过程中，对腐蚀主要的影响因素数据进行检测，将最小值和最大值的数据集合进行统计，同时将其进行拟合，使其靠近某种极值分布，并以此为模型，对腐蚀剩余寿命进行预测分析。之后再分析统计回归，对极值估计值进行推算。然后，将推算的结构与实际的技术标准进行比较，就能够实现对石油集输管道腐蚀剩余寿命的预测。
（四）外加电流保护法
本质上，利用外部电源以及辅助阳极在其与阴极管道间形成封闭的循环电路，保护管道金属。这种方式与牺牲阳极法有所不同的是，外部电源的持续供电。且其保护材料是由惰性材料组成，以便其腐蚀效率尽可能的延缓。这种外部电源强制保证较活泼的管道金属侧变为阴极，其本质是以外部电能的消耗来避免管道的腐蚀。此方法便是阴极电流保护法，该方法与牺牲阳极保护法不同之处是需要定期进行保养，保障电路的实时通畅，但其防腐效果优良。不论是牺牲阳极保护法还是外加电流保护法，其相同之处在于需要土壤的电解质环境，需要阳极与阴极之间保持通畅的闭合电路。这两者在石油集输管道埋地环境下的土壤电解质环境易于形成，但是闭合电路却较难自然构建。原因在于钢制管道中，自然涂层以硬质塑料和防腐材质涂料置于表面形成了较高电阻率的外层，阻碍了外加电流回路形成，进而阻碍防腐蚀效果。为了解决这一问题，常规处理为以固体电解质来实现阴极保护法，具体方式为：在石油集输管道的基体表面依次涂上固体电解质层以及阳极保护层。在此基础上，外加电源的负极连接管道基体，阳极涂层则与正极连接，保障了整体回路的通畅构建。
结论
石油是当前世界上最为重要的能源资源之一，对于经济发展和社会建设具有重要的作用。而石油从开采加工到实际应用，需要通过石油集输管道进行输送。因此，管道的安全和稳定行，将直接影响到石油资源的应用效率和安全。由于石油集输管道长期埋置在地下，容易受到很多因素的影响发生腐蚀。因此，在实际应用中，应当采用适当的方法，对管道腐蚀剩余寿命进行准确的预测，从而为管道的维修、检测和更换提供依据，确保石油集输管道的运行安全。
参考文献：
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