孫芳萍  成杰  孫銀娟  羅慧娟

西安長慶科技工程有限責任公司

管道是油田生產的重要組成部分，是油田將分散的油井所生產的石油、天然氣和其他產品集中起來運輸的主要工具，也是油田其他生產用液體的主要運輸渠道。因此，油氣集輸管網的安全運行是保證油田安全生產的重要保證。

隨著長慶油田部分油田深入開采，采出液含水率的升高及腐蝕組分和因素的變化導致管網腐蝕加劇。為掌握管道管材失效原因和腐蝕機理，現場截取王一計集油管道和南104-南157采出水管道試樣各1段，參考GB/T 8163-2008《輸送流體用無縫鋼管》和GB/T 30582-2014《基于風險的埋地鋼質管道外損失檢驗與評價》等規范，針對管道試樣進行了金相組織、硬度試驗、化學成分分析、腐蝕產物形貌及EDS分析、拉伸試驗等檢測和分析。

1  相關檢測和分析

1.1 宏觀檢測

（1）王一計集油管道

經過對鋼管內外表面及端面的檢測，均未發現腐蝕坑、壁厚減薄、穿孔等現象，管道仍舊保持原先的表面質量和幾何尺寸，未發生普遍均勻腐蝕現象，可見“環氧粉末+黃夾克”防腐結構起到了良好保護效果。但外防腐層脫落部位，鋼管外表面有腐蝕現象發生，腐蝕層均勻（如圖1所示）。管道內壁未發現腐蝕坑、穿孔等現象，腐蝕產物均勻分布，屬全面腐蝕的類型（如圖2所示）。

圖1 外表面腐蝕情況

圖2  內表面腐蝕情況

（2）南104-南157采出水管道

在外防腐層與管體剝離部位，外表面存在較為嚴重的局部腐蝕（如圖3所示）。將管體沿縱向剖開后，發現內表面的腐蝕減薄及穿孔部位有大量的腐蝕產物，內部結構較為疏松，腐蝕產物較厚且易整體從管材上剝離，同時在腐蝕產物下面有大量腐蝕坑和腐蝕溝槽（如圖4所示）。

觀察管道試樣的橫截面可以看到，管體外表面幾何形狀連續，保持了圓形形狀，而內表面幾何形狀呈現不規則狀，局部區域壁厚減薄現象嚴重。

圖3 外表面腐蝕情況

圖4 內表面腐蝕情況

1.2 金相組織

2段管道試樣的光學金相組織照片分別見圖5、圖6。

圖5 王一計管道試樣金相組織（500×）

圖6南104-南157管道試樣金相組織(500×)

從圖5、圖6可以看出，2段試樣的組織均為鐵素體+珠光體的亞共析鋼組織。但因生產廠家制造工藝差別，鐵素體和珠光體兩相組成的比例和晶粒的大小、分布有所不同，但均符合標準要求，對材料性能影響不大。

2段管道試樣的內表面腐蝕坑周圍的光學金相組織照片分別見圖7、圖8。

圖7 王一計管道試樣腐蝕坑周圍金相組織（100×）

圖8 南104-南157管道試樣腐蝕坑周圍金相組織 (100×)

由圖7、圖8可以看出，由于腐蝕的影響，在試樣的內表面上鐵素體和珠光體同時發生損耗，但珠光體的損失速率大于鐵素體，因而在表面一定厚度范圍內出現了脫碳現象。

1.3 硬度試驗

2段管道試樣的硬度測試結果見表1。

從試驗結果看，2段管道試樣的硬度值均在20#鋼合理的硬度范圍之內，

王一計集油管道試樣的硬度較高，可能是由于金相組織中部分碳化物析出，提高了材料的硬度。

1.4 化學成分分析

2段管道試樣的化學成分檢測結果見表 2。

從結果可以看出，2段試樣的碳、硅、錳元素含量均在標準要求的范圍之內。

1.5 腐蝕產物形貌及EDS分析

2段管道試樣的腐蝕產物形貌及EDS分析結果見圖9、圖10。

圖9  王一計集油管道試樣腐蝕產物形貌

從內表面腐蝕形貌可以看出，輸送原油的王一計集油管道腐蝕層較為平整，腐蝕產物分布均勻，屬于典型的全面腐蝕形貌。

圖10 南104-南157采出水管道試樣腐蝕產物形貌

由于南104-南157管道試樣的輸送介質為采出水，內腐蝕較為嚴重。腐蝕層堆積較厚，結合力低，呈松散塊狀分布，部分腐蝕層之間還存在著裂紋。結合宏觀檢查結果，該管線的腐蝕屬全面腐蝕和點蝕共同作用的結果。

1.6 腐蝕產物XRD分析

2段管道試樣內表面腐蝕產物成分分析結果見表3，X-射線衍射分析結果如圖11所示。

圖11 管道試樣腐蝕產物XRD分析

從圖11可以看出，試樣表面腐蝕產物主要有FeOOH和Fe3O4。即2段管道的腐蝕主要為氧腐蝕。

1.7 拉伸試驗

2段管道試樣的拉伸試驗結果見表4。

從表4可以看出，2段管道試樣的屈服強度和抗拉強度均在20#鋼的合理范圍之內。

2  結語

（1）2段管道試樣金相組織均為鐵素體+珠光體，其化學成分和硬度值均在20#鋼合理范圍之內。

（2）根據2段管道試樣表面腐蝕產物SEM、EDS和XRD分析結果，初步得出造成管道失效的主要原因為氧腐蝕。

（3）從管道內腐蝕情況可以看出，油田原油管道較采出水管道具有較好的耐蝕性。

（4）油田管道腐蝕檢測目前主要以均勻腐蝕為主，但影響管道使用壽命最主要的因素是點蝕。因此，即使測到準確的均勻腐蝕，也只能定性確定點蝕的可能性，難以由此確定管道設計壽命。但通過一些條件的合理控制，在一定程度上能夠預防點蝕發生。

作者：孫芳萍，女，1980年生，防腐工程師，大學本科學歷，現就職于西安長慶科技工程有限責任公司從事防腐保溫工作。

《管道保護》2017年第3期（總第34期）