监测管道腐蚀的方法的研究

吴婷

摘要：位于地下几十米深的管道普遍存在无法安全实时监测的情况，这就为管道破坏留下了隐患，本文采用光纤光栅传感器进行检测，可实现对管道结构进行在线实时腐蚀状况监测，从而能够预测管道的剩余寿命，对于提高管道安全性，降低安全隐患和运行风险，提高总体经济效益，将产生积极的意义。

关键词：管道腐蚀；方法；监测

1概述

我国现已建成的油气集输和长输管道有些已服役10年以上，这些管道在服役过程中不可避免地产生各种损伤，如内部介质腐蚀、外部腐蚀、内压及其他外载联合作用下的应力腐蚀和腐蚀疲劳、第三方机械损伤等自然环境荷载造成管道振动而形成的疲劳累计损伤等，这些因素会直接影响管道的服役寿命。因此，实时监测管线的腐蚀状态及应力腐蚀造成的疲劳损伤裂纹扩张情况，预测管道的剩余寿命，对于提高管道安全性，降低安全隐患和运行风险，提高总体经济效益，将产生积极的推动作用。

2现有管道的腐蚀监测的存在的问题

腐蚀缺陷造成的失效是既有管道最主要的破坏方式之一。由于受输送介质和腐蚀环境影响，管道常常发生腐蚀。腐蚀的产生，一方面造成压力管道受载面积减小，使得管道承载能力下降，从而增大了管道腐蚀检测、维修费用，降低了管道的维修和更换周期；另一方面，在载荷作用下，在缺陷处产生应力集中现象，削弱管道抗疲劳载荷的能力。研究腐蚀缺陷对管道安全输送的影响己成为管道安全运行所关注的课题之一。

有的管道一般位于地下几十米深的地方，环境条件复杂恶劣，常规的检测和维护难以实施。现有的管道腐蚀检测方法如漏磁检测法、涡流检测法、超声波检测法、智能清管球等对提高管道安全起到了非常重要作用，但是这些方法普遍存在无法对管道安全实时监测的不足，这就为管道破坏留下了隐患。利用现有这些检测方法检测管道，检测一次将花费很长时间，效率非常低，因此需要研究开发新型的管道腐蚀监测技术。

3监测管道腐蚀的方法的研究

近年来随着光纤传感技术在军事、航空、桥梁等领域安全监测中成功应用，光纤传感技术也被引入到管道监测中。光纤传感具有体积小、重量轻、电绝缘性好、化学稳定性好、频带宽、灵敏度高、易于实现远距离多通道的遥测与控制等诸多优点，能够克服目前常规检测方法只能对管道进行定期检测的不足，可以实现对管道安全实时监测。

图1是管道横截面示意图。图2是管道轴向示意图。图中：1管道；2光纤光栅；3光纤粘接点A；4光纤粘接点B；5光缆；6光纤。其中：R为管道半径，h为管道壁厚。管道的腐蚀监测是通过测量管道的径向应变来实现的。测量应变的传感器采用光纤光栅。首先对管道外壁沿径向进行除锈打磨；将光纤光栅拉伸后沿管道径向紧绕在管道外壁上，使用502胶固定光纤粘接点A和光纤粘接点B于管道外壁上；在粘贴过程中始终保持对光纤光栅的拉伸；待502胶固化后使用环氧树脂涂敷整个光纤光栅区域、光纤粘接点A、光纤粘接点B和光纤区域，最后对光缆进行保护，并对管道外壁裸露部位进行防腐处理。

图1管道横截面示意图

图2管道轴向示意图

光纤光栅中心波长的测量采用基于扫频激光光源、可调光纤滤波器解调模块和内置绝对波长参考的光纤光栅波长解调设备。这种光纤光栅波长解调设备能够同时在一根光纤上串联连接大于100个光纤光栅传感器，内置绝对波长参考源，不需要外部波长校准，测量长期稳定性和可靠性好，能够满足管线的长期稳定监测需求。

4监测管道腐蚀的安装方法

具体过程如下：

步骤1：为了保证光纤光栅2与管道1外壁的充分接触，避免应变传递导致的测量误差，首先使用打磨机对管道1外壁表面进行抛光，去除油漆层，然后用砂纸打磨，使管道1外壁表面平整光滑。为了防止打磨的屑末、油污等污染物质的影响，用脱脂棉球蘸无水酒精将打磨处擦洗干净。

步骤2：利用单组分的502胶粘贴光纤粘接点A3和光纤粘接点B4于管道1外壁表面。首先使用两根细胶带分别粘贴在光纤粘接点A3和光纤粘接点B4的安装位置，中间留出大约3mm的宽度的细槽，目的是为了光纤光栅2安装的准直；然后在这两个细槽中等间距滴2-3滴502胶；最后将光纤粘接点A3和光纤粘接点B4置于细槽中，同时给予光纤光栅2预应力，此时502胶液会自动沿着两个细槽轴向流动充满整个光纤粘接点A3和光纤粘接点B4区域；待502胶固化后即可撤销预应力。

步骤3：使用环氧树脂涂敷于光纤光栅2、光纤粘接点A3、光纤粘接点B4和光纤6的表面，环氧树脂层不仅能够起到保护光纤光栅2免受管道1外界冲击的影响，而且能够防潮防腐的作用。

步骤4：对光缆5进行适当的保护，并对管道1裸露部位进行防腐及保温处理。

5结语

本监测管道腐蚀的方法基于管道径向应变变化来监测管道腐蚀的，具有原理简单、安装方便、对管道结构无损害、可实现长距离实时在线测量的优点，可实现对管道结构进行在线实时腐蚀状况监测，从而能够预测管道的剩余寿命，对于提高管道安全性，降低安全隐患和运行风险，提高总体经济效益，将产生积极的意义。

参考文献：

[1]周培培.超声波腐蚀监控系统的研究[D].辽宁科技大学，2012.

[2]沙子涵.油气管道阴极保护在线监测系统研究[D].东北石油大学，2013

[3]程祥.管道局部腐蚀及泄漏监测技术研究[D].大连理工大学，2011.

[4]詹建国.油气管线腐蚀状态测试系统研究[D].西安石油大学，2014

作者简介：

吴婷，性别：女，辽宁沈阳人，工程师，单位：辽宁省石油化工规划设计院有限公司，研究方向：石油化工与化工管道防腐蚀。