李康春1,2 鄧富康1,2 黃福川1,2

1.廣西大學化學化工學院； 2.廣西石化資源加工及過程強化重點實驗室

［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，管道失效導致的事故時有發(fā)生。本文對城市天然氣管道失效泄露的原因作一淺析，并對常用的泄漏檢測技術進行了對比分析，提出了相應的解決措施。

［關鍵詞］城市燃氣管道 失效檢測 技術措施

由于城市人口和經(jīng)濟相對集中，管線穿越地域廣，服役的環(huán)境復雜多變，一旦突發(fā)失效破壞，就會造成很大經(jīng)濟損失，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)較為嚴重的破損情況下發(fā)生的。防腐層破損的原因，或許是因為使用時間過長而老化脫落，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力變化引起。鋪設在潮濕泥土中防腐涂層易遭受破壞，且存在局部應力集中而失去防腐能力的埋地管道腐蝕情況最為嚴重。在管道建設、運營過程中，回填質(zhì)量無保證、管道防腐涂層選擇不當、外界雜散電流干擾以及管道使用周期過長等因素，都有可能導致管道的防腐涂層失效。而對防腐涂層最為關鍵的影響因素是管道建設能否確保按規(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重。同時，城市地下基礎設施（包括交通、給排水、動力、供熱、通訊等）帶來的雜散電流的干擾，會嚴重削弱燃氣管道的陰極保護能力，導致管道容易發(fā)生腐蝕。

1.2 第三方破壞

對燃氣管道最主要的破壞因素是第三方的不規(guī)范施工活動。另外，還有各種機械的碾壓或沖撞、違章建構筑物占壓及其他人類不正常的行為活動。第三方破壞導致的管道失效事故容易造成重大人員傷亡和財產(chǎn)損失,應當重點加以防范。

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)量相對而言比較好控制，缺陷一般比較少且容易被及時發(fā)現(xiàn)，由于這類缺陷的存在而直接導致的管道失效僅僅是偶然事件。焊接質(zhì)量不合格而產(chǎn)生的各類缺陷也會導致管道失效。其主要原因是，在施工中沒有嚴格執(zhí)行相應的規(guī)范和操作流程，焊工職業(yè)素質(zhì)和技能不過關，無節(jié)制地加班趕工期，現(xiàn)場監(jiān)管工作缺失。鑄鐵材料的機械連接接頭容易發(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 城市燃氣管道失效診斷

根據(jù)統(tǒng)計，我國多數(shù)燃氣管道失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

因為管道防腐一般都是采用防腐涂層和陰極保護相結合，所以管道外腐蝕檢測的對象主要是涂層和陰極保護。檢測的方法有直接檢測和間接檢測之分，直接檢測就是將管道挖出來以后直接對其進行檢測，但是這種方法受制于實際情況，局限性較大。一般情況下不會使用直接檢測法，而是使用間接檢測法，即使用各類儀器工具在地面上進行無損檢測。管道外腐蝕檢測的檢測參數(shù)有兩個，一個是管/地電位，另一個是管內(nèi)電流。管/地電位檢測技術主要有Person檢測法、短間歇電位檢查法、組合電位測試法、直流電壓梯度法等；而管內(nèi)電流檢測技術主要有電流梯度分布法、分段管內(nèi)電流比較法等[2]。這類間接檢測管道外腐蝕的方法，需要比較專業(yè)的人員仔細測量和綜合分析，才會得到比較可靠的數(shù)據(jù)。

2.2 管道內(nèi)腐蝕檢測

由于管道內(nèi)遭受腐蝕后，管壁就會由厚變薄，局部地方會產(chǎn)生大大小小的凹坑和麻點。內(nèi)腐蝕檢測技術就是利用管壁的厚度發(fā)生變化這一點來進行測量和分析。管道內(nèi)腐蝕檢測采用的方法一般有漏磁通法、超聲波法、渦流檢測法、激光檢測法和電視測量法等[3]。漏磁通法使用漏磁通器進行檢測，具有良好的檢測性能、安全性能和移動性能，應用比較廣泛。漏磁通法檢測利用了鐵磁材料具有高磁導率特性，鋼管腐蝕缺陷處的磁導率與正常地方的磁導率不相同,在有外加磁場作用下鋼管被磁化。當鋼管完好時,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；而當管材內(nèi)部有缺陷時,磁力線不能均勻通過鋼管且會發(fā)生彎曲,這種情況下就會有有一部分磁力線發(fā)生泄漏[4]。這時，檢測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。對于中小型管道，漏磁通法檢測具有良好的適應性，對于各種內(nèi)管壁的缺陷都可以進行檢測，并且在檢測時不需要使用耦合劑。但是漏磁通法僅限于材料表面以及近表面的檢測,而且被檢測的鋼管管壁還不能過厚,對外界干擾抵抗能力不強,空間的分辨力也不夠。

3 城市燃氣管道失效應對措施

城市燃氣管道失效狀況非常復雜，是當前城市燃氣管道安全可靠運行面臨的一個難題。燃氣管道檢測的環(huán)境條件也相當復雜，主要表現(xiàn)在各種各樣的干擾比較多，當燃氣管道與排水系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)和電力系統(tǒng)等的線纜混合分布時，想要檢測出其缺陷難度較大。城市的各種建筑物等基礎設施分布相當密集，其中有一些設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帶來很大不便。此外，燃氣管道在交付使用后，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、日常維護不到位等，也會對管道材料的性能產(chǎn)生不利影響，最后導致失效而引發(fā)各類事故。

為了應對上述種種問題，十分有必要加強日常的管理和維護，嚴格要求工藝操作指標，嚴格執(zhí)行燃氣管道安全操作規(guī)程中的規(guī)定，對操作流量、壓力、溫度、交變載荷和腐蝕性介質(zhì)等指標進行控制。需要建立巡回檢測制度，對工藝指標參數(shù)、運行情況、系統(tǒng)平穩(wěn)情況、管道接頭閥門等關鍵部位密封情況、防腐涂層完好情況等進行巡回檢測，重點加強對燃氣輸配系統(tǒng)流程的要害部位及重點管段的檢查，如儲罐、調(diào)壓與壓縮機進出口管道、鐵路橋梁穿越處和居民點燃氣管道等。在加強檢測的基礎上，還需要重視維護保養(yǎng)，如保持管道表面完整以減少腐蝕，保證閥門開關靈活，保持安全閥壓力表的靈活度準確、保證緊固螺栓完好等。在門站、儲配站的安全運行及管理中，需注意儲氣罐的升降幅度，安排定期檢修和涂漆防腐。由于燃氣本身有一定程度的化學腐蝕性，因此管道不可避免會有腐蝕穿孔現(xiàn)象。在有關規(guī)范規(guī)定允許的補強范圍內(nèi)，可以采取措施補漏，完畢后還應做探傷、強度和氣密性實驗驗收檢查。對于壓縮機的安全維護管理，應根據(jù)機型和燃氣特性來確定。壓縮機運行過程中，應按時巡視各機械摩擦部分的注油潤滑情況，測試軸承轉動部分外殼溫度等。

4 結語

隨著經(jīng)濟不斷發(fā)展，我國城市天然氣消費總量及用氣人口將會繼續(xù)增加。這對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，有必要對天然氣管道的建設和運行進行深入研究，不斷完善法律標準，創(chuàng)新檢測技術，強化管理措施，以解決管道失效問題。

參考文獻：

[1] 黃小美,彭世尼,楊俊杰,等.國內(nèi)典型城市燃氣管道失效調(diào)查與分析[J].2010,30(9),26-27.

[2] 郭明.陰極保護技術的研究與應用[D].大慶石油大學,2006.

[3]池琳.管線鋼的應力腐蝕行為與檢測技術基礎研究[D].北京化工大學,2004.

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

作者簡介：

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

《管道保護》2016年第4期（總第29期）