管道腐蚀—剩余强度和承压能力检查

在役管道腐蚀与防护

管道的腐蚀按照破坏形式可以分为:均匀腐蚀和局部腐蚀。

均匀腐蚀包含:管道内表面遭受输送物料的全面腐蚀和外壁裸露表面遭受的锈蚀。

图 均匀锈蚀

局部腐蚀包含:点蚀、缝隙腐蚀、磨损腐蚀、应力腐蚀等。

图 点蚀

图 缝隙腐蚀

图 应力腐蚀

均匀腐蚀由管道材料和物料腐蚀特性确定。设计时考虑足够的腐蚀裕量即可保证安全,因此不是危害最大的腐蚀形态。

局部腐蚀:点蚀、缝隙腐蚀和磨损腐蚀的机理类似,均为由于材料外表面的缺陷原因导致局部腐蚀加速,其危害性较大。应力腐蚀可以理解为材料在较大的应力作用下,内部小缺陷增长为大缺陷导致腐蚀加速。

管道在设计初期,都会考虑介质和选材,管道防腐方案。对于埋地管道油气往往都是防腐涂层+阴极保护,区域供热直埋都是采用有PE外护的聚氨酯保温管。

  • 物料特性导致的腐蚀可以通过采用耐腐蚀性能更好的材料、涂覆耐腐蚀层、增加阴极或阳极保护等方法加以控制。

图 阴极保护

  • 应力导致的腐蚀需要通过降低管道应力的方法加以控制。

如果现场出现腐蚀问题,首先需要对腐蚀处管道进行评估(ASME B31G)。

ASME B31G规范对于腐蚀缺陷尺寸进行测量,然后根据尺寸,采用三级评定:

  • 第一级,根据腐蚀尺寸直接查经验表格,评估是否可继续使用
  • 第二级,根据腐蚀尺寸得到当量壁厚,反折最大许用压力,评估是否可继续使用
  • 第三级,根据腐蚀尺寸,做详细的有限元模型,评估应力状态,看是否可继续使用

评估之后,还需要明确腐蚀成因,以防控后面的腐蚀:

  • 防腐涂层脱落,或防腐效果不好,需要重新涂覆或更换材料;
  • 保护金属消耗过大,需要重新补充或更换;
  • 应力腐蚀,需要通过管道应力分析,调整管道应力;

管道腐蚀问题约占管道问题的5%左右。

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