腐蚀管道剩余强度的确定及改造策略

原 健

（大庆油田有限责任公司第六采油厂基建管理中心，黑龙江 大庆 163000）

0 引言

管道是运用各种介质的有效方式之一，管道腐蚀一直都是人们比较关注的一个问题。为了确保管道的正常使用，就需要确定腐蚀管道的剩余强度。当管道受到严重腐蚀和损坏后，其表面的涂层也会遭到不同程度的损坏，管道的阴极保护系统已经很难抵御腐蚀，这将严重影响管道的安全性和完整性。

1 腐蚀管道剩余强度的确定

1.1 利用有限元分析方法确定腐蚀管道的剩余强度

近些年，很多专家和学者开始利用有限元分析方法来确定腐蚀管道的剩余强度，并获得了一定的成效。有限元分析方法主要包括非线性分析法和弹性分析法两种。

非线性分析法是利用三维较大的弹塑性来变形单元，利用有限元方法塑性失效分析管道的腐蚀秦光，在分析的过程中需要考虑腐蚀管道的几何形状的非线性和管道材料的非线性。

弹性分析法的主要依据是腐蚀管道材料的弹性极限，以此展开腐蚀管道剩余强度管道失效性的分析。某学者在对腐蚀管道进行弹性分析后，提出了一种可以通过弹性极限原则确定腐蚀管道剩余强度的有效方法，并推导出在腐蚀管道弯曲载荷、轴向载荷和内压下，计算管道腐蚀区域应力集中系数的公式。

1.2 弹塑性理论分析法

弹塑性理论分析法顾名思义以一种以弹塑型力学理论为重要基础的确定腐蚀管道剩余强度的方法，通过适当力学模型的合理建立，对腐蚀管道的剩余强度进行分析。某学者根据弹性力学理论，相继提出了平面应变薄膜圆弧模型的建立方案和连续力学分析模型的建立方案，并推导除了简单的计算公式。通过对分析结果的研究表明，弹塑性理论分析方法，因为模型的简化，对管道不同的腐蚀情况的分析，结果缺乏稳定性，这一确定腐蚀管道剩余强度的方法还有待进一步的完善。

2 腐蚀管道剩余强度的改造策略

2.1 利用沉积焊改造腐蚀管道

对于腐蚀管道焊接缝或者管道自身上存在的较小面积的腐蚀、弧坑以及沟槽等可以使用补焊的方法进行改造。在对其进行补焊的过程中，应该选择使用氢含量较低的焊条。对于最小剩余壁厚高于3.175mm的腐蚀管道比较使用这一改造方法。

2.2 补丁补强改造方法

对于非裂纹性、点状和小面积片状的管道腐蚀比较适用补丁补强管道都市剩余强度改造方法。如果腐蚀管道的变形缺乏均匀性，那么就很容易集中应力，这对管道防腐处理非常的不利。因此，补丁补强这一改造方法适用于管道直接小于30cm的腐蚀管道，并且腐蚀管道的材质是X42以下等级的钢管[1]。

2.3 套袖补强改造方法

套袖补强改造方法比较适用于腐蚀管道的腐蚀点间距比较小或者大面积片状腐蚀的管道[2]。在使用套袖补强改造方法时，需要确保套袖的承压negligence大于腐蚀管道的承压能力，长度则需要大于10cm。通常实况下，套袖与腐蚀管道的环焊缝和纵焊缝都需要全部进行焊接，但是如果套袖的作用仅是补强，不需要承受任何的内压，则不需要环向焊接套袖与管道接触的端部。补强所选择使用的材料应该尽量和腐蚀管道的材料一致或者类似。

2.4 碳纤维补强改造方法

碳纤维补强改造方法比较适用于环焊缝和螺旋焊缝出现腐蚀的补强。在利用这一改造方法进行腐蚀管道补强时，不必将腐蚀管道的运行进行降压处理，施工操作比较简便。我国使用这一方法对腐蚀管道补强还依然处于起步阶段，这一方法的成本费用相对较高。

2.5 换管改造方法

对于腐蚀比较严重，并且存在连续性或者间断性大面积腐蚀的管道可以使用换管补强改造方法。在换管的过程中，需要先在需要换管区域的平行位置焊接一段管道，然后在管道的两端通过停止输送或者不停输带压封堵技术更换管道。目前在我国不停输带压封堵技术已经发展的比较成熟。

3 结束语

综上所述，管道一旦发生腐蚀，将严重影响管道的输送能力，甚至出现泄漏的现象，因此，在管道运行的过程中，应该及时的确定腐蚀管道剩余强度，并及时采取行之有效的改造策略对腐蚀管道进行补强，以此保障管道输送功能的正常发挥。