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国产场指纹腐蚀监测系统的应用分析

作者
中国腐蚀与防护网
来源
中国腐蚀与防护网
发布时间
2016-06-17
关键词
国产FSM监测系统, 腐蚀监测系统, 应用分析
领域
腐蚀领域
摘要
国产场指纹腐蚀监测系统的应用分析
正文
目前元坝气田铺设管道将近130km，根据元坝气田介质特性，可以判断该气田运输管道将面临较强的腐蚀问题。 元坝气田采用挂片＋电阻探针＋线性极化探针＋场指纹（Field Signature Method, FSM）＋超声波探针＋国产FSM监测系统技术联合监测，主要使用传统检测方法如挂片、电阻探针。 1.FSM原理与现场安装 FSM最早是由H.Hangestad在1983年提出的，是一种无外界干扰的管道腐蚀及裂纹监测技术，其测量探针和所有配套设备都安装在被监测对象外部。与传统的腐蚀监测方法相比较，FSM不需要在管道上开安装孔，不存在泄漏的危险，且不会将杂物引入管道从而影响安全生产。该方法能够在温度范围为-20℃-500℃的环境下工作。并且FSM在监测过程中没有配套设施暴露在恶劣的环境中，系统稳定可靠，即使使用者误操作的情况下对整个系统没破坏性。 任一对测量电极的电压变化情况可以由指纹系数（FC值）判断： （单位：ppt, Part per thousand） 其中：Vi,j;i+1,j（t0），Vi,j;i+1,j（tx）—探针（i,j）和（i+1，j）在t0和tx时刻的电压；Vref（t0），Vref（tx）—标准电极对在t0和tx时刻的电压。 元坝气田的两套国产场指纹监测系统，分别位于元坝29井进站管线环向焊接处和元坝29-1井出站管线环向焊接处。元坝29-1井管道探针安装示意图如图2所示，元坝29井现场安装示意图如图3所示。为了进行更好地对比分析数据，在元坝29井和元坝29-1井国产FSM监测系统和国外FSMLog系统安装在相同管道上，二者的监测区域不超过3m。此外，该监测管道附件也安装有超声波传感器进行监测。元坝29井的监测区域在地面上，且与管道平行；29-1井的监测区域被埋地下，与地面呈20°夹角。 图2 元坝29-1井管道探针安装示意图（浇封前） 图3 元坝29井现场（安装后） 2.数据分析 元坝气田国产FSM监测系统采集的电压数据以行向量的方式存放在EXCEL实验数据库中。根据上一节所述，FSM系统采用FC值来表征管道的腐蚀状况，在系统软件中经过数据处理之后，得到元坝29井的FC值曲线如图4（a）所示，29-1井的FC值曲线如图4（b）所示，为了便于观察，图4均只显示了112组探针中最大的5组FC值曲线。 从图4（a）和（b）对比可以看到： （1）元坝29井的各个探针的FC值比较一致，说明目前管道内壁的腐蚀比较均匀，未发生明显的坑蚀现象。 （2）元坝29-1井的FC值曲线明显与29的不同，其中探针P1-1处的FC值比其他探针的值要大，说明这里很有可能发生了坑蚀，目前坑蚀处于缓慢发展的阶段。而且29-1井的探针的FC值比29井的值要稍微大一些，说明腐蚀稍微严重一点。 （a）元坝29井的FC值曲线图 （b）元坝29-1井的FC值曲线图 图4 元坝国产FSM腐蚀监测系统得到的FC值曲线图 在观察FC值曲线之后，需要得到目前管道的剩余厚度和管道的腐蚀厚度，经过后续的数据计算，29井和29-1井监测区域的管道剩余厚度如图5所示，腐蚀厚度如图6所示。 从图5，6中可知： （1）监测区域处于管道转弯处的焊缝两端，为了保证连接处的强度，一端的管道厚度明显比另外一端要厚较多。 （2）29井的腐蚀相对比较严重的多发生于管道下端，这是由于管道处于水平放置，运输介质中的水分多沉淀于下面，造成管壁发生腐蚀。 （3）29-1井的管道内壁各部位腐蚀强度不均匀，靠近管道上端P1-1处的腐蚀相对最为严重，极有可能发生了坑蚀。 （a）元坝29井监测区域管道剩余厚度 （b）元坝29-1井监测区域管道剩余厚度 图5 元坝国产FSM腐蚀监测系统得到的管道剩余厚度 国外FSM系统虽安装了近11个月，但系统由于安装维护问题，以及后续数据处理的问题，导致监测数据读取时反复出现问题，金属损失没有连续性，其数据缺乏参考性。国产场指纹监测系统可得管壁均匀腐蚀、冲蚀、坑蚀损失量和腐蚀速率。 （a） 元坝29井监测区域管道腐蚀厚度 （b）元坝29-1井监测区域管道腐蚀厚度 图6 元坝国产FSM腐蚀监测系统得到的管道腐蚀厚度 国外超声波监测系统（UT）投入运行来，运行稳定，其监测数据具有较好的参考性，和国产场指纹监测系统在相同时间节点内可进行对比分析，表1为各监测数据对比分析表。数据表明国产场指纹系统数据具有很好的精度和可靠性。 表1 各监测地点不同设备的平均腐蚀速率对比分析表 3.结论 （1）FC值显示管道上的腐蚀点未发生偏移，腐蚀情况稳定，未发生严重坑蚀。 （2）29井的腐蚀相对比较严重的多发生于管道下端，这是由于管道处于水平放置，运输介质中的水分多沉淀于下面，造成管壁发生腐蚀。 （3）国产场指纹系统可判断坑蚀情况，29-1井的管道内壁各部位腐蚀强度不均匀P1-1处的腐蚀相对最为严重，极有可能发生了坑蚀。 （4）对比UT监测数据，元坝29井进站管线处和元坝29-1井出站管线处折算平均腐蚀速率偏差分别为0.002mm/a和0.009mm/a，表明国产场指纹系统数据满足现场使用要求，具有较好的可靠性。 更多关于材料方面、材料腐蚀控制、材料科普等等方面的国内外最新动态，我们网站会不断更新。希望大家一直关注中国腐蚀与防护网http://www.ecorr.org 责任编辑：王元 《中国腐蚀与防护网电子期刊》征订启事 投稿联系：编辑部 电话：010-62313558-806 邮箱：ecorr_org@163.com 中国腐蚀与防护网官方 QQ群：140808414

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