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          管道研究

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          閑置輸油管道的保護及改造利用

          來源:《管道保護》雜志 作者:張學鵬 時間:2020-3-18 閱讀:

          張學鵬

          中石油管道有限責任公司

           

           

          輸油管道長期閑置可能加速其腐蝕,影響使用壽命甚至無法啟用。因此加強對閑置輸油管道的保護,優化封存保護措施并加以改造利用,是非常有必要的。

          1 閑置輸油管道的風險

          長期閑置的埋地輸油管道,在不同的地段、不同的管道部位、不同的管內介質條件下,腐蝕程度不同。防腐涂層加陰極保護措施,對管道外壁腐蝕能夠進行一定的防護,但管道內壁發生的腐蝕風險更大。目前,國內部分閑置輸油管道在封存前采取先以水掃線將油頂出再用高壓空氣掃線將水頂出, 最后封口擱置的方法。由于管道距離長、跨度大、起伏變化大,因此在某些部位如穿越地點不可避免地存留少部分水以及水氣,造成管道內壁發生腐蝕,F場測試分析表明,采用這種封存方法,管道內壁因腐蝕而造成的壁厚減薄可達16.5μm/a,這么快的腐蝕速度給管道帶來了較大的泄漏風險,給再啟動運行留下了極大的隱患,同時也使得管道輸送壓力無法達到設計標準,嚴重時可能導致管道不能啟用而報廢,造成巨大的經濟損失。

          2 閑置輸油管道的封存保護

          2.1 輸油管道封存技術

          對閑置輸油管道應加強內腐蝕控制和外腐蝕防護,防腐層和陰極保護系統是控制管道外壁腐蝕的有效方法,而掃線封存是加強內腐蝕控制、防止管道發生泄漏和次生災害的重要手段。長輸管道的封存技術主要分為氣相封存、水氣相封存和全水相封存三種,推薦采用干空氣或氮氣進行封存,封存壓力不低于0.05 MPa(表壓)。管道氣相封存前宜先進行干燥處理,避免管道內長期存水,對于大落差、多起伏的輸油管道,若管內積水無法清理干凈,建議在清理過程中加入緩蝕劑、殺菌劑和一定數量的甲醇,確保管道在含水密封狀態下能夠有效抑制和減緩垢下腐蝕和微生物腐蝕。

          2.2 輸油管道的掃線及封存

          停輸閑置的輸油管道在進行通球掃線時,如果直接采用空氣,極易引起閃爆。氮氣化學性質穩定,不易發生反應,用氮氣吹掃,可以較安全和徹底地清除管道內的殘存介質,避免封閉空間形成的能量聚集,降低安全隱患。掃線封存后,管道內仍存在著少量的油氣和大量的氮氣,應對封存管道進行日常巡護管理,對管道沿線進行必要的風險告知。對于建成未投用的輸油管道,長期閑置會導致管道內腐蝕減薄,可以采用空氣吹掃進行通球掃線,而后進行注氮封存。完整的掃線、封存實施過程包括掃線前準備、實施掃線和注氮封存等步驟。

          (1)通球掃線。通球掃線前技術人員需熟悉管道高程、埋深、承壓能力以及站場收發球作業流程等,確定掃線方式(分段掃線或整體掃線)、清管器類型、清管器推進速度、動力氣源類型、動力氣用量、掃線壓力等,制定詳細的作業計劃和應急預案。

          目前常用的成品油管道清管器主要有聚氨酯泡沫清管器、機械測徑清管器、磁力鋼刷清管器等,如圖 1~3。

          清管器的選擇直接影響掃線的效果,作業選取磁力鋼刷清管器,其主要由支撐直板、碟型皮碗、隔 墊、鋼刷、磁鐵及骨架組成,鋼刷用于摩刮管壁,便于清除管道內壁的雜質;磁鐵均勻固定在骨架中間,用于吸附并清出管內的鐵磁性雜質,降低鐵磁性雜質對檢測器信號的影響,提高數據質量。由于管道未投產,不存在空氣與油品混合后閃爆的風險,因此掃線采用空氣作為動力氣,作業現場配備空壓機組。掃線流程:① 確認各項準備工作完畢。②打開所有線路截斷閥至全開狀態,導通下游管線。③將清管器裝入發球筒,利用空壓機開始向發球筒注入空氣,在空氣壓力的推動下,清管器進入管線。④ 清管器發出后,空壓機不間斷持續送氣,并持續跟蹤定位清管器行進過程。⑤清管器進入末端收球筒,掃線結束。

          (2)注氮封存。站間通球掃線結束,經檢驗合格后注入氮氣置換管道內的空氣,置換過程中管道內氣體流速不大于5 m/s,置換管道末端設置氣體含量檢測設備,當末端置換氣中氧氣濃度小于2%為置換合格,置換完成后注氮封存的壓力不低于0.05 MPa(表壓)。

          氮氣源包括氮氣瓶組、制氮車現場制氮和液態氮汽化三種方式。為保證注氮作業的壓力和連續性,注氮作業選取液氮,氮氣純度在99%以上,注入管道前通過加熱器加熱,保證不低于5℃,以防止氮氣溫度過低對管道造成危害(圖 4)。

          3 閑置輸油管道的改造利用

          將閑置或經濟效益低下而停輸的輸油管道改為輸氣管道,具有投資小、風險低、前期工作簡單、改造周期短等優點。需對管道進行腐蝕情況調查、統計和綜合評價,對管道的腐蝕預測、止裂性能、系統可靠性、剩余強度和剩余壽命進行科學評估,可用性達到標準后可以實施改造。

          1984年,美國菲利浦石油公司購買了處于停輸狀態的Seaway輸油管道,該條管道1976年建成投產,全長804.5 km,管徑762 mm,曾作為中東原油進口的主運輸線,為內陸煉油廠提供低價進口原油。 1982年后,美國煉廠煉油能力過剩,進口原油減少和大型煉油廠關閉,造成Seaway管道長時間停輸,菲利浦石油公司購入后將原輸油管道改造成為俄克拉荷馬州至德克薩斯州的二段輸氣管道并取得了良好效果。

          我國由輸油管道改為輸氣管道的最初嘗試是新疆石油管理局的克拉瑪依—烏魯木齊復線改造,該條管道1981年建成投產,全長294.6 km,管徑539 mm(螺旋埋弧焊管),設計壓力4.5 MPa。為將呼圖壁氣田的天然氣外輸至克拉瑪依,新疆石油管理局將其改造為一條輸氣管道,于1998年10月底成功投運。濮陽-臨邑輸油管道1979年建成投產,全長242 km,管徑377 mm,隨著中原油田原油產量下降,于1999年6月停輸。后經中石化管道儲運公司多方論證,改造成為 向濟南輸送天然氣的管道。

          4 結束語

          管道停輸或長期閑置可能加速管道腐蝕,引起油品滲漏或管道結構強度降低,影響管道的有效使用壽命。對閑置輸油管道注氮封存可以有效減緩內壁腐蝕,保證管道本體安全。同時根據需要將閑置的輸油管道改為輸氣管道,是一種可行的資源節約利用措施。

           

          作者:張學鵬, 1989年生,碩士研究生, 2015年畢業于中國石油大學(華東),現工作于中石油管道有限責任公司管道部,主要從事管道工程管理工作。

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