李康春1,2 鄧富康1,2 黃福川1,2

1.廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院； 2.廣西石化資源加工及過程強(qiáng)化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

［摘 要］隨著我國天然氣工業(yè)的發(fā)展，城市天然氣的消費(fèi)總量不斷增加。由于人為和環(huán)境等多方面的原因，管道失效導(dǎo)致的事故時(shí)有發(fā)生。本文對(duì)城市天然氣管道失效泄露的原因作一淺析，并對(duì)常用的泄漏檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行了對(duì)比分析，提出了相應(yīng)的解決措施。

［關(guān)鍵詞］城市燃?xì)夤艿?失效檢測(cè) 技術(shù)措施

由于城市人口和經(jīng)濟(jì)相對(duì)集中，管線穿越地域廣，服役的環(huán)境復(fù)雜多變，一旦突發(fā)失效破壞，就會(huì)造成很大經(jīng)濟(jì)損失，甚至造成人員傷亡，污染周圍環(huán)境。

1 城市天然氣管道失效的原因

據(jù)有關(guān)資料顯示，通常來說造成城市天然氣管道失效的原因分別是腐蝕（占68%）、第三方破壞（占15%）、連接接頭失效（占9%）及地面上的活動(dòng)和管道質(zhì)量缺陷（占5%） [1]。

1.1 腐蝕

管道的腐蝕有內(nèi)腐蝕和外腐蝕之分。管外腐蝕是在防腐涂層出現(xiàn)較為嚴(yán)重的破損情況下發(fā)生的。防腐層破損的原因，或許是因?yàn)槭褂脮r(shí)間過長(zhǎng)而老化脫落，或許是施工過程中受到損傷，還有可能是外界雜散電流的干擾以及外界應(yīng)力變化引起。鋪設(shè)在潮濕泥土中防腐涂層易遭受破壞，且存在局部應(yīng)力集中而失去防腐能力的埋地管道腐蝕情況最為嚴(yán)重。在管道建設(shè)、運(yùn)營(yíng)過程中，回填質(zhì)量無保證、管道防腐涂層選擇不當(dāng)、外界雜散電流干擾以及管道使用周期過長(zhǎng)等因素，都有可能導(dǎo)致管道的防腐涂層失效。而對(duì)防腐涂層最為關(guān)鍵的影響因素是管道建設(shè)能否確保按規(guī)范施工。

管內(nèi)腐蝕則是主要發(fā)生在輸送管道上。由于管道輸送的天然氣可能會(huì)含有一些腐蝕性氣體，這些腐蝕性氣體及從外界混雜的水氣在管道內(nèi)的凹陷部位聚集，就會(huì)腐蝕管道內(nèi)壁，使管道發(fā)生穿孔。一般來說，鋼管較鑄鐵管受到的腐蝕更為嚴(yán)重。同時(shí)，城市地下基礎(chǔ)設(shè)施（包括交通、給排水、動(dòng)力、供熱、通訊等）帶來的雜散電流的干擾，會(huì)嚴(yán)重削弱燃?xì)夤艿赖年帢O保護(hù)能力，導(dǎo)致管道容易發(fā)生腐蝕。

1.2 第三方破壞

對(duì)燃?xì)夤艿雷钪饕�的破壞因素是第三方的不�?guī)范施工活動(dòng)。另外，還有各種機(jī)械的碾壓或沖撞、違章建構(gòu)筑物占?jí)杭捌渌�人類不正常的行為活�?dòng)。第三方破壞導(dǎo)致的管道失效事故容易造成重大人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失,應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)加以防范。

1.3 管道質(zhì)量缺陷

管道質(zhì)量缺陷主要包括：管材原始質(zhì)量缺陷(含制造過程中的質(zhì)量缺陷和運(yùn)輸過程中的損傷)和焊接或連接缺陷。管道材料原始質(zhì)量相對(duì)而言比較好控制，缺陷一般比較少且容易被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，由于這類缺陷的存在而直接導(dǎo)致的管道失效僅僅是偶然事件。焊接質(zhì)量不合格而產(chǎn)生的各類缺陷也會(huì)導(dǎo)致管道失效。其主要原因是，在施工中沒有嚴(yán)格執(zhí)行相應(yīng)的規(guī)范和操作流程，焊工職業(yè)素質(zhì)和技能不過關(guān)，無節(jié)制地加班趕工期，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管工作缺失。鑄鐵材料的機(jī)械連接接頭容易發(fā)生失效而漏氣，其原因可能是管道接頭不適用干氣，接頭處所用的墊圈和填料等出現(xiàn)老化、損壞等問題。

2 城市燃?xì)夤艿朗�效診斷

根據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國多數(shù)燃?xì)夤艿朗�效泄露事故的原因是管道受到腐蝕（包括管道內(nèi)腐蝕和外腐

蝕）。其中，管道外腐蝕是最主要的原因。

2.1 管道外腐蝕檢測(cè)

因?yàn)楣艿婪栏�一般都是采用防腐涂層和陰極保護(hù)相結(jié)合，所以管道外腐蝕檢測(cè)的對(duì)象主要是涂層和陰極保護(hù)。檢測(cè)的方法有直接檢測(cè)和間接檢測(cè)之分，直接檢測(cè)就是將管道挖出來以后直接對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，但是這種方法受制于實(shí)際情況，局限性較大。一般情況下不會(huì)使用直接檢測(cè)法，而是使用間接檢測(cè)法，即使用各類儀器工具在地面上進(jìn)行無損檢測(cè)。管道外腐蝕檢測(cè)的檢測(cè)參數(shù)有兩個(gè)，一個(gè)是管/地電位，另一個(gè)是管內(nèi)電流。管/地電位檢測(cè)技術(shù)主要有Person檢測(cè)法、短間歇電位檢查法、組合電位測(cè)試法、直流電壓梯度法等；而管內(nèi)電流檢測(cè)技術(shù)主要有電流梯度分布法、分段管內(nèi)電流比較法等[2]。這類間接檢測(cè)管道外腐蝕的方法，需要比較專業(yè)的人員仔細(xì)測(cè)量和綜合分析，才會(huì)得到比較可靠的數(shù)據(jù)。

2.2 管道內(nèi)腐蝕檢測(cè)

由于管道內(nèi)遭受腐蝕后，管壁就會(huì)由厚變薄，局部地方會(huì)產(chǎn)生大大小小的凹坑和麻點(diǎn)。內(nèi)腐蝕檢測(cè)技術(shù)就是利用管壁的厚度發(fā)生變化這一點(diǎn)來進(jìn)行測(cè)量和分析。管道內(nèi)腐蝕檢測(cè)采用的方法一般有漏磁通法、超聲波法、渦流檢測(cè)法、激光檢測(cè)法和電視測(cè)量法等[3]。漏磁通法使用漏磁通器進(jìn)行檢測(cè)，具有良好的檢測(cè)性能、安全性能和移動(dòng)性能，應(yīng)用比較廣泛。漏磁通法檢測(cè)利用了鐵磁材料具有高磁導(dǎo)率特性，鋼管腐蝕缺陷處的磁導(dǎo)率與正常地方的磁導(dǎo)率不相同,在有外加磁場(chǎng)作用下鋼管被磁化。當(dāng)鋼管完好時(shí),大多數(shù)磁力線可以通過鋼管且不發(fā)生扭曲,在這種情況下磁力線的分布是均勻的；而當(dāng)管材內(nèi)部有缺陷時(shí),磁力線不能均勻通過鋼管且會(huì)發(fā)生彎曲,這種情況下就會(huì)有有一部分磁力線發(fā)生泄漏[4]。這時(shí)，檢測(cè)被磁化鋼管表面泄露出來的磁力線,即能判斷是否有缺陷存在。對(duì)于中小型管道，漏磁通法檢測(cè)具有良好的適應(yīng)性，對(duì)于各種內(nèi)管壁的缺陷都可以進(jìn)行檢測(cè)，并且在檢測(cè)時(shí)不需要使用耦合劑。但是漏磁通法僅限于材料表面以及近表面的檢測(cè),而且被檢測(cè)的鋼管管壁還不能過厚,對(duì)外界干擾抵抗能力不強(qiáng),空間的分辨力也不夠。

3 城市燃?xì)夤艿朗�效�?yīng)對(duì)措施

城市燃?xì)夤艿朗�效狀況非常復(fù)雜，是當(dāng)前城市燃?xì)夤艿腊踩�可靠運(yùn)行面臨的一個(gè)難題。燃?xì)夤艿罊z測(cè)的環(huán)境條件也相當(dāng)復(fù)雜，主要表現(xiàn)在各種各樣的干擾比較多，當(dāng)燃?xì)夤艿琅c排水系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)和電力系統(tǒng)等的線纜混合分布時(shí)，想要檢測(cè)出其缺陷難度較大。城市的各種建筑物等基礎(chǔ)設(shè)施分布相當(dāng)密集，其中有一些設(shè)施甚至違章占用管道；還有地面上的水泥或者瀝青等，這些都給管道的檢測(cè)帶來很大不便。此外，燃?xì)夤艿涝诮桓妒褂煤螅�由于自然環(huán)境中腐蝕性物質(zhì)的侵害、工作人員操作不規(guī)范、日常維護(hù)不到位等，也會(huì)對(duì)管道材料的性能產(chǎn)生不利影響，最后導(dǎo)致失效而引發(fā)各類事故。

為了應(yīng)對(duì)上述種種問題，十分有必要加強(qiáng)日常的管理和維護(hù)，嚴(yán)格要求工藝操作指標(biāo)，嚴(yán)格執(zhí)行燃?xì)夤艿腊踩�操作�?guī)程中的規(guī)定，對(duì)操作流量、壓力、溫度、交變載荷和腐蝕性介質(zhì)等指標(biāo)進(jìn)行控制。需要建立巡回檢測(cè)制度，對(duì)工藝指標(biāo)參數(shù)、運(yùn)行情況、系統(tǒng)平穩(wěn)情況、管道接頭閥門等關(guān)鍵部位密封情況、防腐涂層完好情況等進(jìn)行巡回檢測(cè)，重點(diǎn)加強(qiáng)對(duì)燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)流程的要害部位及重點(diǎn)管段的檢查，如儲(chǔ)罐、調(diào)壓與壓縮機(jī)進(jìn)出口管道、鐵路橋梁穿越處和居民點(diǎn)燃?xì)夤艿赖�。在加�?qiáng)檢測(cè)的基礎(chǔ)上，還需要重視維護(hù)保養(yǎng)，如保持管道表面完整以減少腐蝕，保證閥門開關(guān)靈活，保持安全閥壓力表的靈活度準(zhǔn)確、保證緊固螺栓完好等。在門站、儲(chǔ)配站的安全運(yùn)行及管理中，需注意儲(chǔ)氣罐的升降幅度，安排定期檢修和涂漆防腐。由于燃?xì)獗旧碛幸欢ǔ潭鹊幕瘜W(xué)腐蝕性，因此管道不可避免會(huì)有腐蝕穿孔現(xiàn)象。在有關(guān)規(guī)范規(guī)定允許的補(bǔ)強(qiáng)范圍內(nèi)，可以采取措施補(bǔ)漏，完畢后還應(yīng)做探傷、強(qiáng)度和氣密性實(shí)驗(yàn)驗(yàn)收檢查。對(duì)于壓縮機(jī)的安全維護(hù)管理，應(yīng)根據(jù)機(jī)型和燃?xì)馓匦詠泶_定。壓縮機(jī)運(yùn)行過程中，應(yīng)按時(shí)巡視各機(jī)械摩擦部分的注油潤(rùn)滑情況，測(cè)試軸承轉(zhuǎn)動(dòng)部分外殼溫度等。

4 結(jié)語

隨著經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，我國城市天然氣消費(fèi)總量及用氣人口將會(huì)繼續(xù)增加。這對(duì)天然氣管道的安全性和可靠性提出很高要求。為了保證用氣安全，有必要對(duì)天然氣管道的建設(shè)和運(yùn)行進(jìn)行深入研究，不斷完善法律標(biāo)準(zhǔn)，創(chuàng)新檢測(cè)技術(shù)，強(qiáng)化管理措施，以解決管道失效問題。

參考文獻(xiàn)：

[1] 黃小美,彭世尼,楊俊杰,等.國內(nèi)典型城市燃?xì)夤艿朗�效調(diào)查與分析[J].2010,30(9),26-27.

[2] 郭明.陰極保護(hù)技術(shù)的研究與應(yīng)用[D].大慶石油大學(xué),2006.

[3]池琳.管線鋼的應(yīng)力腐蝕行為與檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)研究[D].北京化工大學(xué),2004.

[4]柳言國,陳蘊(yùn)衡.油田埋地管線腐蝕檢測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展方向[J].腐蝕與防護(hù),2003,23(6),260-262.

作者簡(jiǎn)介：

李康春，男， 1990年生，碩士研究生，主要從事生物質(zhì)甲烷處理及應(yīng)用的研究。

《管道保護(hù)》2016年第4期（總第29期）