輸氣場站埋地管道檢測與維修分析

李強林，周 丹，耿國軍

1.山東省天然氣管道有限責(zé)任公司，山東濟南 250101

2.中遠(yuǎn)天然氣技術(shù)服務(wù)有限責(zé)任公司，山東濟南 250101

1 檢測內(nèi)容及方法

1.1 防腐層檢測

業(yè)內(nèi)常用的埋地管道防腐層檢測主要有非開挖檢測和直接檢測。

非開挖防腐層檢測技術(shù)在場站管道防腐層檢測方面存在較多的局限性和不適用性，因此該場站采用直接檢測方法對防腐層進行檢測。

直接檢測方法是開挖出管道，采用相關(guān)儀器對管道防腐層的外觀、厚度、漏點和粘結(jié)力進行檢測，檢測完成后，采取黏彈體對存在缺陷的防腐層進行修復(fù)。直接檢測內(nèi)容包括：

（1）對防腐層進行100%目測檢查，確定防腐層材質(zhì)，觀察防腐層表面是否平整、搭接均勻，表面有無氣泡、蝕坑、破損、裂紋、剝離等現(xiàn)象。

（2）利用涂層測厚儀對管道防腐層厚度進行測量，沿圓周方向取均勻分布的上、下、左、右4個點測量其防腐層厚度，以最薄點來評價防腐層厚度是否滿足要求。

（3）電火花檢漏，根據(jù)不同防腐層厚度的標(biāo)準(zhǔn)要求，采用電火花檢漏儀進行檢測，記錄好漏點數(shù)及漏點分布情況。

（4）抽取部分管段進行防腐層粘結(jié)力檢測，防腐層粘結(jié)力檢測選在防腐層破損處的邊緣進行。對于纏繞型防腐層采用剝離強度方法進行檢測，對于涂層型防腐層采用撬剝法判斷防腐層對管體的附著強度。

2.范圍拓展。一方面，家庭作為穩(wěn)定的社會支持系統(tǒng)，對社區(qū)服刑人員心理矯治的效果有輔助促進作用，因此心理干預(yù)不再僅限于社區(qū)服刑人員，也包括其家庭成員，通過家庭心理咨詢改善了社區(qū)服刑人員與家庭成員之間的不良關(guān)系，減少了因家庭所造成的不良應(yīng)激，避免了家庭成員對社區(qū)服刑人員過多的指責(zé)或過分的關(guān)心，尤其是對未成年的社區(qū)服刑人員和暫予監(jiān)外執(zhí)行的社區(qū)服刑人員，有利于他們的社會功能修復(fù)，促使他們順利回歸社會。另一方面，村居社區(qū)矯正協(xié)管員聘用制度已覆蓋全區(qū)，協(xié)管員掌握心理咨詢知識有助于在走訪社區(qū)服刑人員時，通過觀察其表情和肢體語言，了解社區(qū)服刑人員的真實狀態(tài)。

1.2 區(qū)域陰極保護檢測

依據(jù)GB/T21246-2007《埋地鋼質(zhì)管道陰極保護參數(shù)測量方法》對該天然氣場站進行區(qū)域陰極保護檢測，檢測內(nèi)容包括犧牲陽極開路電位、閉路電位、輸出電流和管道極化電位。區(qū)域陰極保護效果采用管道極化電位進行評價，管道極化電位可采取瞬間斷電法或試片法測量。

瞬間斷電法指瞬間斷開陰極保護電流（此時電流為0）而測得極化電位值。瞬間斷電法的準(zhǔn)確測量需要3個基本條件[2]：第一，多套系統(tǒng)保護的陰保系統(tǒng)實現(xiàn)同步中斷；第二，所有與管道相連的均壓線全斷開；第三，不存在雜散電流。在管道現(xiàn)場的實際測量中，特別是在犧牲陽極保護系統(tǒng)中，很難將管道所有的陰極保護系統(tǒng)同步通斷，因此瞬間斷電電位的準(zhǔn)確測量存在一定困難。

試片法是采用埋設(shè)極化探頭的方式檢測埋地管道的極化電位。極化探頭埋設(shè)與管道同深，探頭與管道連接時間保持24 h以上，斷開極化探頭內(nèi)部的試片與管道的連接線，測得的試片電位即為管道的極化電位。

該天然氣場站采取犧牲陽極保護方法，共采用16組鎂合金犧牲陽極，每組2支，每支23 kg。決定采用試片法進行站場內(nèi)管道極化電位的測試。

1.3 管體超聲導(dǎo)波檢測

本次管體檢測采用超聲導(dǎo)波技術(shù)進行全面檢測，對于經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)的管體缺陷，在管道開挖后再利用超聲波測厚儀進行驗證性檢測。

超聲導(dǎo)波檢測是一種新型的長距離、快速檢測技術(shù)，它由發(fā)射主機發(fā)出2～3種扭轉(zhuǎn)波、縱波和橫波，其傳播方式主要受聲波頻率和材料厚度的影響，在遇到管道壁厚發(fā)生變化的位置，一定比例能量被反射回到探頭。當(dāng)遇到管道特征位置時，如環(huán)焊縫、壁厚的增加處，如果這些特征位置在管道周向是對稱時，反射波的波峰被均勻地反射回來，此時反射的聲波缺陷波形是對稱的。通過測試反射回來的聲波，實現(xiàn)管壁缺陷的檢測，判斷管道的腐蝕情況和位置，還能夠顯示管道的環(huán)焊縫、支架、彎頭等信息[6]。

2 檢測結(jié)果及分析

2.1 防腐層檢測及修復(fù)

2.1.1 防腐層檢測結(jié)果

開挖后對場站埋地管道防腐層進行全面檢測評價，主要從外觀、電火花檢漏以及粘結(jié)力檢測三方面對管道防腐層進行考察，并按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[3-4]對檢測結(jié)果進行判定。經(jīng)過現(xiàn)場檢測確定，該天然氣場站主要存在4種防腐層：3PE、防腐膠帶、瀝青玻璃絲布和環(huán)氧涂料，不同類型防腐層檢測結(jié)果統(tǒng)計見表1。

表1 某天然氣站場防腐層檢測結(jié)果統(tǒng)計

從以上檢測結(jié)果可見，隨著運行年限的加大，防腐層出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的性能變化，多數(shù)防腐層出現(xiàn)破損、鼓包、剝離、粘結(jié)力下降甚至失效等問題，防腐層性能下降/失效嚴(yán)重程度依次為瀝青玻璃絲布＞防腐膠帶＞環(huán)氧涂料＞3PE。表2列出了防腐層失效原因，圖1為各種防腐層失效圖片。

表2 防腐層失效原因

圖1 各種防腐層失效圖片

2.1.2 防腐層大修

為最大程度上減小管道發(fā)生腐蝕穿孔的風(fēng)險，對管道防腐層進行了大修，全面修復(fù)了判定為不合格的管道防腐層。

常見的可供選擇的外防腐層大修方案有3種：無溶劑型液體環(huán)氧、無溶劑型液體環(huán)氧+聚丙烯冷纏帶、黏彈體防腐膠帶+聚丙烯冷纏帶。不同類型修復(fù)方案對比結(jié)果見表3。

表3 不同類型防腐層修復(fù)方案對比

經(jīng)過論證對比，相對于聚烯烴膠帶、環(huán)氧煤瀝青和無溶劑液體環(huán)氧涂料，黏彈體防腐膠帶的施工最方便，不需涂刷底漆，對金屬管道表面處理的要求低（只需達(dá)到St2級），與管道接觸的防腐層為連續(xù)相（黏彈體防腐帶），防腐效果受施工條件和施工質(zhì)量的影響較小，與其他涂層、管體及陰極保護相容性好，對于微小損傷還具有自修復(fù)功能。因此，最終選擇黏彈體防腐膠帶+聚丙烯冷纏帶的方式對該管道進行防腐層大修。

2.2 區(qū)域陰極保護檢測

在防腐層大修前后進行了區(qū)域陰極保護有效性檢測，檢測結(jié)果見表4。

根據(jù)以上檢測結(jié)果可見，防腐層大修前第16號檢測點極化電位為-0.84 V，略微正于-0.85 V（陰極保護標(biāo)準(zhǔn)），其他15個點極化電位都負(fù)于-0.85 V；防腐層大修后，全部檢測點極化電位都負(fù)于-0.85 V；且比較大修前后，犧牲陽極閉路電位整體略微負(fù)向偏移，輸出電流略微減少，而輸出電流的減少意味著陽極有效壽命的增加。

表4 區(qū)域陰保有效性檢測數(shù)據(jù)

根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[5]可以判定，本站區(qū)域陰極保護電位達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的有效保護范圍，且防腐層大修對區(qū)域陰極保護效果有一定提升，同時能增加犧牲陽極的有效壽命。

2.3 管體超聲導(dǎo)波檢測

對站場內(nèi)全部埋地管道進行超聲導(dǎo)波檢測，共檢測59處，有效檢測長度約600 m，檢測到明顯缺陷兩處。

（1）天然氣場站流程管存在缺陷，超聲導(dǎo)波探頭處壁厚實測最大值5.85 mm，最小值4.98 mm。圖2為天然氣站場流程管管體檢測部位波形圖，從圖2可以看出，檢測點左測2 m及右側(cè)2 m范圍內(nèi)共4 m長管段存在異常信號。用超聲波測厚儀驗證，發(fā)現(xiàn)管體存在內(nèi)壁減?。ㄗ钚”诤駷?.4 mm，管體設(shè)計壁厚為5 mm）。

圖2 天然氣站場流程管管體檢測部位波形圖

（2）天然氣場站放空管存在缺陷，超聲導(dǎo)波探頭處壁厚實測最大值6.77 mm，最小值6.09 mm。圖3為天然氣站場放空管管體檢測部位波形圖，從圖3可以看出，檢測點左側(cè)2～2.5 m范圍內(nèi)存在異常信號，此異常信號為外腐蝕。經(jīng)超聲波測厚儀驗證，最大腐蝕深度為1.6mm，與開挖驗證結(jié)果相吻合。

2.4 管體缺陷修復(fù)

對檢測中發(fā)現(xiàn)的管體外壁的缺陷點采用碳纖維復(fù)合材料纏繞的方法進行補強維修，需修復(fù)管段采用黏彈體膠帶+聚丙烯冷纏帶進行防腐；對內(nèi)腐蝕金屬損失度較大的放空管道進行換管處理。

圖3 天然氣站場放空管管體檢測部位波形圖

3 結(jié)束語

本文介紹了某天然氣場站的管道檢測及治理修復(fù)措施，重點介紹了防腐層檢測、陰極保護檢測、超聲導(dǎo)波檢測等檢測方法及結(jié)果。通過檢測與治理修復(fù)，消除了相關(guān)隱患，大大降低了管道發(fā)生腐蝕及泄漏的安全風(fēng)險，為管道的安全運行提供了保障。

隨著管道運行年限的增長，埋地管道服役安全問題日益顯現(xiàn)，應(yīng)考慮對服役一定年限的油氣場站管道進行開挖檢測及治理，淘汰落后的防腐材料，對于未施加陰極保護的場站追加區(qū)域性陰極保護措施，以降低管道腐蝕風(fēng)險，提高服役壽命。超聲導(dǎo)波檢測技術(shù)提供了一種快速的掃描方法，可用于場站管道快速檢測和定位腐蝕及其他缺陷，作為場站管道無損檢測的重要輔助手段。