CN202974817U - 管道内挂片法腐蚀监测装置 - Google Patents

管道内挂片法腐蚀监测装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种管道内挂片法腐蚀监测装置，包括保护帽（1）、悬挂器（2）、基座（3）、挂片架（4），其中，悬挂器（2）通过基座（3）固定于油气输送管道（5）上方，悬挂器（2）上方套有保护帽（1），悬挂器（2）下方固定有挂片架（4），挂片架（4）上悬挂有至少一组试片，其特征在于，所述挂片架（4）下方的管道壁设置一个积液舱（6），所述积液舱（6）与管道（5）连通，所述挂片架（4）的最下端试片位于积液舱（6）内。该监测装置的应用，解决了长久以来制约塔河油田的管道内腐蚀监测问题，通过挂片腐蚀监测方法捕获到最可靠的点腐蚀信息，定量地测定出监测周期内的点腐蚀速率，直观了解管道腐蚀现象，真实反应管道内腐蚀状况，为腐蚀监测技术应用提供了技术支撑。

Description

管道内挂片法腐蚀监测装置
技术领域
本实用新型涉及石油天然气开发油气集输管道保护领域，尤其涉及天然气开发油气集输管道内腐蚀监测装置，更尤其涉及开发初期低含水率的油气集输内腐蚀管道监测装置。
背景技术
在石油天然气工业中，油气管道在一定的腐蚀环境和使用条件下遭受腐蚀破坏是制约油气田安全生产与降本增效的重要因素之一，腐蚀监测通过对油气管道的内腐蚀状态、腐蚀速率及腐蚀相关参数进行系统的测量，对于预测及控制管道腐蚀、保证管道安全运行乃至防腐措施制定起到重要作用，因此腐蚀监测技术的研究开发也越来越受到足够的重视。
腐蚀挂片法也叫挂片失重法，是腐蚀监测最原始、最基本的方法之一，它的出现标志着腐蚀监测规范化的开始，也是目前油气田管道腐蚀监测中使用最为广泛的腐蚀监控方法之一，在国内外油气田中都有普遍应用。腐蚀挂片法是将装有试片的腐蚀结构检测装置固定在管道内，在管道运行一段时间后，取出试片，对试片进行外观形貌和失重检查，以判断管道的腐蚀状况。
然而，腐蚀挂片法的局限性主要在于其监测周期易受管道内输送介质采出液含水率大小的影响，尤其在油气田采出液含水率＜30%，且矿化度高、氯离子含量大、并含有CO2、H2S、DO、泥砂和细菌等微生物存在的恶劣腐蚀环境下，悬挂的挂片（试片）没有充分接触腐蚀性介质，就不能准确地确定腐蚀出现的时间和非均匀腐蚀情况下的腐蚀速率的变化，也不能反映偶发的局部严重点腐蚀状况，在确定相应的采用缓蚀剂防腐措施和提供相应的优化解决措施上有效性差。
塔河油田腐蚀环境为H2O-CO2-H2S-CI-,即高矿化度的采出水中溶解的CO2、H2S腐蚀性气体共同作用引起金属材质腐蚀，高Cl-促进了点蚀的发生。由于腐蚀环境恶劣，自2009年以来管线腐蚀穿孔呈现逐年快速上升趋势，从2009年156次上升到2011年1076次，上升幅度高达589%，其中：2011年管线腐蚀穿孔1076次，占年总腐蚀数的94.7％，较2010年上升了199％，占四年管线腐蚀穿孔总数63.9％，在1076次穿孔数中点腐蚀穿孔数占99%。目前在塔河油田集输管线已建监测点210个，其中腐蚀挂片监测点201个，占监测点总共数的95.7%，2009-2011年监测平均腐蚀速率为0.022mm/a，其值总体小于GB/T23258-2009《钢制管道内腐蚀控制规范》中输送介质碳钢腐蚀性评价指标低度腐蚀级别0.025mm/a，表现为轻度腐蚀为主，反映出现用的腐蚀挂片监测装置（以下简称原腐蚀监测装置）不能真实测量到腐蚀速率，监测的平均腐蚀速率和实际的腐蚀穿孔现状基本不存在相关性。
图1所示的现有技术的油气集输管道上设置的腐蚀监测装置，该装置通过在管道上安装悬挂器2悬挂挂片架4，在挂片架4上安装有试片,对管道内的腐蚀情况进行监测，悬挂器2通过基座3固定于管道上，悬挂器2上方套有保护帽1，悬挂器2下方固定挂片架4。挂片架4上悬挂有至少一组试片，而图1所示的例子中在管径方向的不同高度上设置有三组试片，上试片41，中试片42和下试片43，用于全面测定管道内的腐蚀速率。
如何通过挂片监测方法获得最可靠的点腐蚀信息，除应把挂片安装在腐蚀正在发生和最可能发生的地方外，其挂片监测装置的优化改进是一个亟待解决的问题。
实用新型内容
从塔河油田腐蚀现象看，现场腐蚀介质具有促进点蚀的特征，均匀腐蚀速率不高，其点腐蚀速率却非常惊人，而目前采用的挂片法监测技术所测量到的平均腐蚀速率很低，属于轻度腐蚀，且很少捕获发现点蚀。通过分析现场点腐蚀穿孔速率与被监测系统点蚀速率之间一定的相关性规律，通过对原腐蚀监测装置结构缺陷的分析，优化监测装置的结构，真实客观的测量点腐蚀速率，反映管线频繁穿孔的现状，为腐蚀现状评价和预测提供依据；分析缓蚀剂添加前后监测的腐蚀数据变化，评价缓蚀剂对点蚀的抑制能力是该实用新型的主要目的。
通过研究腐蚀的原理，材料的腐蚀是发生在水（含水）的环境中，水是腐蚀的载体，它为电化学腐蚀的发生提供了电解质溶液，在油田集输管线中腐蚀受采出流体的含水量影响，溶解在水中的CO2、H2S、O2对腐蚀起了决定作用，CI-作为催化剂加剧局部腐蚀和点腐蚀。因此需要腐蚀监测装置挂片（试片）插入介质中，充分与腐蚀性介质接触，才能获得准确的腐蚀监测数据。而现有技术中的挂片结构，却很难保证试片浸泡在腐蚀性介质中。
因此，本实用新型的发明人，对挂片腐蚀监测装置的结构进行了改进，使最下端的试片能够保证浸入腐蚀性介质中。
该新腐蚀监测装置与原腐蚀监测装置整体结构是一致的。仍然是由挂片基座（安装底座）、悬挂器（旋塞）、挂片架（挂具）、保护帽四部分组成，改进方法是在腐蚀监测装置上附加一个积液漏斗舱，其中一个挂片（下试片）安装在的积液漏斗舱内，漏斗舱底部安装排积液的一个控制阀门和一个排液接线短管,具体结构见图2，漏斗舱尺寸可根据监测管线的实际情况进行设计。
具体地，本实用新型涉及一种管道内腐蚀监测装置，包括保护帽1、悬挂器2、基座3、挂片架4，其中，悬挂器2通过基座3固定于油气输送管道5上方，悬挂器2上方套有保护帽1，悬挂器2下方固定有挂片架4，挂片架4上悬挂有至少一个试片，其特征在于，所述挂片架4下方的管道壁设置一个积液舱6，所述积液舱6与管道连通，所述挂片架4的最下端试片位于积液舱6内。
优选地，所述积液舱6底部设置有与积液舱6连通的排液管8，所述排液管8上设置有排液控制阀7。
优选地，所述挂片架4在管径方向的不同高度上安装有三组试片，上试片41，中试片42和下试片43。
优选地，所述每组试片均由至少两片试片组成。
优选地，所述积液舱6为圆筒状。
优选地，所述积液舱6的直径大于悬挂有下试片43的挂片架4的宽度。
该监测装置的应用，解决了长久以来制约塔河油田的油气集输管线腐蚀监测问题，通过挂片腐蚀监测方法获得最可靠的点腐蚀信息，定量地测定出监测周期内的点腐蚀速率，直观了解管道内腐蚀现象，真实反应管道腐蚀状况，为腐蚀监测防护技术应用提供了技术支撑。
附图说明
图1为现有技术的腐蚀监测装置结构示意图。
图2为本实用新型的腐蚀监测装置结构示意图。
图3a为腐蚀监测装置中试片平均腐蚀速率对比图。
图3b为腐蚀监测装置中试片最大点腐蚀速率对比图。
具体实施方式
以下述的实例详细叙述如下，然而，本领域技术人员应当理解的是，本实用新型的保护范围不应当局限于此。
如图2所示，本实用新型的腐蚀监测装置，同样设置在油气集输管道上，与现有技术的腐蚀监测装置相同的是，该装置通过在管道5上安装悬挂器2悬挂挂片架4，对管道5内的腐蚀情况进行监测，悬挂器2通过基座3固定于管道上，悬挂器2上方套有保护帽1，悬挂器2下方固定挂片架4。挂片架4大致由管道顶部延管道直径方向向管道底部延伸，挂片架4上悬挂至少一组试片，设置于管道延顶部向下的直径方向的不同高度上。一般按照管道的直径设置试片的组数，直径小于等于100mm的管道设置一组试片即可，直径为100～200mm的管道设置两组试片。而直径大于等于200mm的管道设置三组试片，具体如图2所示，上试片41，中试片42和下试片43，用于测定不同位置的腐蚀速率，每组试片均由至少两片组成，其材料与管道材质相同。
不同的是，本实用新型挂片架4下方的管道壁设置一个积液舱6，所述积液舱6与管道5连通，所述挂片架4的最下端试片位于积液舱6内。例如有三个试片时，即上试片41，中试片42，下试片43，下试片位于积液舱6内；而如果只有一个试片时，则该试片位于积液舱6内。该积液舱6优选为圆筒形状，并且圆筒的直径大于安装有下试片43的挂片架4的宽度，这样可以保证下试片顺利地插入该积液舱内，浸入腐蚀性介质中。优选地，该积液舱6底部具有排液控制阀7和排液管8，所述排液管8上设置有排液控制阀7。这样的设计，可从积液舱6底部将液体排出，便于取样，通过介质化学成分分析，进一步研究腐蚀介质特性，同时将积液舱6底部将液体排出，有利于下一周期的腐蚀监测。
积液舱是从管道上安装延伸出的，其材料与管道相同。排液阀和排液管的材质与管线所使用的阀门材质相同。
积液舱的压力等级与原腐蚀监测装置一致。
实施例：
秘密地在塔河油田12区伴生气集输工程12-4站伴生气DN250mm集输管线站外阀池安装应用，在集输压力、温度、流速工况条件没有变化和输送介质H2O、H2S、CO2、CI-没有变化的条件下，在原腐蚀监测装置和与新型腐蚀测装置中均挂入规格型号为76mm×13mm×1.5mm的3片L245NCS材质的试片，对比结果：原腐蚀装置监测平均腐蚀速率为0.024mm/a，最大点腐蚀速率为0.02mm/a，相对偏差39%，新腐蚀装置监测平均腐蚀速0.068mm/a，最大点腐蚀速率0.94mm/a，相对偏差11%。从见表1、图3（图3a和图3b）的监测腐蚀速率数据对比可以看出，采用新腐蚀监测装置后,试片的相对偏差明显降低，试片的腐蚀速率升高,有效捕捉到试片的点腐蚀信息，说明新腐蚀监测装置测试结果的准确性明显好于原腐蚀监测装置。通过及时了解到服役管线的腐蚀状况，12-4站伴生气管线从原设计的缓蚀剂加药浓度每1万方气加注1.4L，优化调整为强击加注，每1万方气加注2L，按照GB/T23258-2009《钢制管道内腐蚀控制规范》中管道内介质腐蚀性评价指标，管线平均腐蚀速率从原来监测的中度腐蚀降低为低度腐蚀，点腐蚀速率从原来监测的严重腐蚀降低为中度腐蚀。
表1两种腐蚀监测装置中试片腐蚀速率
Figure BDA00002382968200061
由此可见，通过改变挂片监测装置的结构形式，选用具有积液舱的管道内腐蚀挂片法监测装置取代传统的挂片装置，解决了捕获点腐蚀发生的难题，得到了真实的腐蚀数据。确保了管线投入使用后达到设计寿命、满足高腐蚀风险安全生产的需要。
新腐蚀监测装置可用于各油气田的含水原油管线、油气混输管线、伴生气管线的在线腐蚀监测,通过定期取出管道内的挂片的外观形貌和失重检查，测量腐蚀坑的深度，观察点蚀的形状，确定腐蚀量、计算腐蚀速率，判断腐蚀类型、了解实际输送情况下腐蚀介质流体对材质的腐蚀情况，同时分析积液漏斗舱液体铁离子、氯离子、H2S、CO2、DO（溶解氧）、pH值及细菌等的含量，通过失重挂片法的物理测试和化学分析法相结合，真实反映现场实际管道的腐蚀状况，及时了解油气田的腐蚀状况，减少腐蚀损失、延长管道及设备使用寿命、阻止因腐蚀导致的安全事故和环境污染的发生，为避免上述问题提供了技术支持，确保了管道投入使用后达到设计寿命、满足高腐蚀风险安全生产的需要，其经济效益和社会效益显著，防止管线及设备进一步腐蚀以及制订防腐方案具有重要意义。

Claims (6)

1.一种管道内腐蚀监测装置，包括保护帽（1）、悬挂器（2）、基座（3）、挂片架（4），其中，悬挂器（2）通过基座（3）固定于油气输送管道（5）上方，悬挂器（2）上方套有保护帽（1），悬挂器（2）下方固定有挂片架（4），挂片架（4）上悬挂有至少一组试片，其特征在于，所述挂片架（4）下方的管道壁设置一个积液舱（6），所述积液舱（6）与管道（5）连通，所述挂片架（4）的最下端试片位于积液舱（6）内。
2.如权利要求1所述的管道内腐蚀监测装置，其特征在于，所述积液舱（6）底部设置有与积液舱（6）连通的排液管（8），所述排液管（8）上设置有排液控制阀（7）。
3.如权利要求1或2所述的管道内腐蚀监测装置，其特征在于，所述挂片架（4）在管径方向的不同高度上安装有三组试片，上试片（41），中试片（42）和下试片（43）。
4.如权利要求3所述的管道内腐蚀监测装置，其特征在于，所述每组试片均由至少两片试片组成。
5.如权利要求2所述的管道内腐蚀监测装置，其特征在于，所述积液舱（6）为圆筒状。
6.如权利要求5所述的管道内腐蚀监测装置，其特征在于，所述积液舱（6）的直径大于悬挂有下试片（43）的挂片架（4）的宽度。
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