城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿朗鹿试蚺c檢測(cè)方法

楊明翰，黃澤，王超，劉曉華，劉延雷

（杭州市特種設(shè)備檢測(cè)研究院， 浙江 杭州 311100）

2010年國(guó)家質(zhì)檢總局頒布了TSGD7004-2010《壓力管道定期檢驗(yàn)規(guī)則-公用管道》，明確規(guī)定GB類公用管道需要進(jìn)行定期檢驗(yàn)[1]。燃?xì)夤艿酪话闵盥竦叵?，無法直觀地進(jìn)行檢驗(yàn)，且城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿赖墓軓较鄬?duì)長(zhǎng)輸燃?xì)夤艿肋^于細(xì)小，應(yīng)用現(xiàn)行檢測(cè)方法對(duì)內(nèi)部檢測(cè)無法實(shí)施。另外城鎮(zhèn)干擾因素相對(duì)復(fù)雜，車流量等條件使得深埋地下的城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿罊z驗(yàn)相對(duì)困難，以上原因使大部分檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)未對(duì)使用壓力≤0.4MPa的埋地城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿肋M(jìn)行定期檢驗(yàn)。

1 發(fā)展現(xiàn)狀

2018年，中國(guó)天然氣表觀消費(fèi)量達(dá)2803億立方米，其中工業(yè)燃料占比38.6%，城鎮(zhèn)燃?xì)庹急?3.9%[2]。中國(guó)埋地燃?xì)夤芫W(wǎng)目前已覆蓋全國(guó)31個(gè)省市、自治區(qū)。截之2019年底，城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿揽傞L(zhǎng)度已超過70萬公里，隨著城鎮(zhèn)化發(fā)展，尤其是人口密集的城鎮(zhèn)，埋地燃?xì)夤艿赖叵驴v橫交錯(cuò)，不斷擴(kuò)大、更替，其事故發(fā)生幾率逐漸增加。

圖1 疊前噪聲去除前（上）后（下）疊加剖面

城鎮(zhèn)管網(wǎng)2017年全國(guó)共31個(gè)省市自治區(qū)發(fā)生過270起燃?xì)馐鹿剩?018年全國(guó)31個(gè)省市自治區(qū)發(fā)生274起燃?xì)馐鹿剩?019年全國(guó)29個(gè)省市自治區(qū)發(fā)生259起埋地燃?xì)夤艿朗鹿蔥3]（如圖1）。近三年燃?xì)夤艿朗鹿食尸F(xiàn)發(fā)生地域廣、頻次高等特點(diǎn)。

2 事故原因分析

2.1 管道材質(zhì)

燃?xì)夤艿腊l(fā)展初期主要采用鑄鐵管道進(jìn)行輸送，由于鑄鐵管道易泄漏、斷裂、難恢復(fù)等缺點(diǎn)，逐步被鋼質(zhì)管道取代，然而鋼管抗腐蝕能力較弱，易發(fā)生腐蝕穿孔導(dǎo)致事故發(fā)生。為降低建設(shè)成本，更好地應(yīng)對(duì)腐蝕環(huán)境，目前部分中壓管道采用聚乙烯材質(zhì)。聚乙烯管道具有價(jià)格便宜、耐腐蝕、施工簡(jiǎn)單、延展性良好等優(yōu)點(diǎn)，但易因外載荷導(dǎo)致管道斷裂。

2.2 管道防腐

2.2.1 鋼質(zhì)管道外表面防腐

埋入地下的鋼管在潮濕的環(huán)境下腐蝕減薄，造成燃?xì)庑孤瑖?yán)重時(shí)發(fā)生火災(zāi)、爆炸等危險(xiǎn)。石油瀝青作為最早防腐材料，由于物理性能差，凝結(jié)的瀝青會(huì)因外力成片脫落等缺點(diǎn)被淘汰（如圖2）；添加玻璃絲布瀝青或環(huán)氧煤瀝青能有效解決粘結(jié)力的問題，但隨著時(shí)間延長(zhǎng)玻璃絲布會(huì)老化損壞，起不到加固的效果（如圖3）；此后發(fā)展的環(huán)氧粉末防腐蝕性能好、粘結(jié)力強(qiáng)、強(qiáng)度高，得到了大量應(yīng)用。隨著長(zhǎng)輸管道及穿越管道的應(yīng)用，PE防腐技術(shù)不斷發(fā)展，已成為目前主要的防腐措施，但施工回填過程易劃傷、施工質(zhì)量參差不齊，均為燃?xì)夤艿懒粝虏煌潭鹊陌踩[患（如圖4、圖5）。

圖2 石油瀝青防腐層破損

圖3 石油瀝青三油四布破損

圖4 PE防腐層破損

圖5 PE防腐層補(bǔ)口處防腐層開裂

2.2.2 鋼質(zhì)管道輔助防腐

目前，輔助防腐主要采用犧牲陽(yáng)極[4]和強(qiáng)制電流[5]兩種方式。犧牲陽(yáng)極通過在地下埋設(shè)鎂或鋅棒，犧牲自己對(duì)管道保護(hù)，這種方法所需場(chǎng)地小，施工簡(jiǎn)單，應(yīng)用比較廣泛，對(duì)于地形無任何要求。犧牲陽(yáng)極體積一般有限，驅(qū)動(dòng)電位較低，提供保護(hù)的管段距離較短并隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)犧牲陽(yáng)極體積也會(huì)逐漸減少，因此需經(jīng)常更換陽(yáng)極包；外加強(qiáng)制電流陰極保護(hù)是通過外部電源來改變管道運(yùn)行環(huán)境的電位，使需要保護(hù)的管道電位一直低于周圍環(huán)境的狀態(tài)下，管道不會(huì)失去電子而發(fā)生腐蝕，實(shí)施這種保護(hù)需要很大的電位設(shè)備進(jìn)行整合電流加持在管道上，維護(hù)費(fèi)用高，設(shè)置失誤會(huì)引發(fā)雜散電流干擾，形成過保護(hù)進(jìn)而產(chǎn)生防腐層陰極剝離或者管材的氫脆。

2.2.3 雜散電流

土壤中的雜散電流會(huì)通過管道某一部位進(jìn)入管道，并在管道中移動(dòng)一段距離后從管道防腐層破損處離開回到土壤中，這些電流離開管道的地方會(huì)發(fā)生腐蝕，也因此被稱為雜散電流腐蝕[6]。雜散電流進(jìn)入管道的部分，管道得到電子為陰極被保護(hù)；雜散電流離開會(huì)帶走電子，流出管段會(huì)發(fā)生腐蝕。根據(jù)電化學(xué)腐蝕的特點(diǎn)，埋地鋼制管線失去電子的陽(yáng)極區(qū)會(huì)因土壤潮濕，而發(fā)生明顯的電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象。雜散電流會(huì)把鋼制管道電解成氧化物、鹽類等，雜散電流的集聚效應(yīng)，會(huì)在短時(shí)間內(nèi)使管道形成電擊弧坑最終導(dǎo)致管道腐蝕穿孔。雜散電流腐蝕發(fā)生的幾率雖然不高但破壞性巨大。

2.3 第三方破壞引發(fā)事故

隨著軌道交通的大發(fā)展，尤其是地鐵等環(huán)線的建立，挖掘工程增多，對(duì)埋地燃?xì)夤艿劳{越來越大。近十年第三方破壞燃?xì)夤艿涝O(shè)施的事故呈遞增趨勢(shì)。燃?xì)夤こ添敼苁┕?、其他埋地管道鋪設(shè)、橋墩建造、地鐵施工都成為第三方破壞的主要方式。

3 檢測(cè)監(jiān)測(cè)方法

3.1 檢測(cè)方法

由于城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿拦軓叫?、壓力低、缺少必要的輔助設(shè)備（收發(fā)球筒），目前廣泛應(yīng)用于長(zhǎng)輸管道的漏磁檢測(cè)方法不能得到應(yīng)用。另外輸送介質(zhì)經(jīng)過凈化裝置，不存在硫化物、水氣等雜質(zhì)，通常不考慮介質(zhì)的內(nèi)腐蝕作用，所以外防腐質(zhì)量是城鎮(zhèn)埋地燃?xì)夤艿赖闹饕獧z測(cè)項(xiàng)目。目前通用的檢測(cè)技術(shù)主要包括直流電位梯度法[7]、交流電流衰減法[8]、密間隔電位測(cè)試法[9]、雜散電流檢測(cè)、電火花檢測(cè)等。對(duì)不同的防腐方式，各檢測(cè)手段效果見表1，對(duì)不同的覆土層，各檢測(cè)手段優(yōu)缺點(diǎn)見表2。

表1 不同防腐方式下各檢測(cè)手段效果

表2 不同的檢測(cè)手段對(duì)不同檢測(cè)路面的效果

根據(jù)多年檢測(cè)實(shí)踐，對(duì)于開挖管道需要進(jìn)行電火花檢測(cè)，可有效檢測(cè)防腐層針孔（如圖6、圖7）。

圖6 宏觀檢測(cè)發(fā)現(xiàn)外防腐層完好

圖7 電火花檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)防腐層存在針孔

3.2 監(jiān)測(cè)方法

對(duì)于第三方破壞，燃?xì)夤緫?yīng)加強(qiáng)日常巡檢力度，確保在埋地燃?xì)夤艿捞幨┕r(shí)能及時(shí)會(huì)簽管道信息，避免施工過程中對(duì)管道的破壞，此外還可建立地理信息系統(tǒng)以方便燃?xì)夤緦?duì)本地區(qū)燃?xì)夤艿佬畔⒌恼莆?，同時(shí)可通過城市數(shù)據(jù)建立完善的企業(yè)GIS系統(tǒng)（圖8），及時(shí)更新城市擴(kuò)張數(shù)據(jù)，減少其對(duì)埋地管道的影響，起到更好保護(hù)管道安全的作用。

圖8 燃?xì)夤艿繥IS系統(tǒng)

4 結(jié)論

城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)發(fā)展迅速，與人民生活緊密相關(guān)，一旦引發(fā)事故將使人民生命財(cái)產(chǎn)受到嚴(yán)重威脅。目前國(guó)家已出臺(tái)相關(guān)的法律法規(guī)，明確要求燃?xì)夤艿佬柽M(jìn)行定期檢驗(yàn)。本文通過分析燃?xì)夤艿赖陌l(fā)展現(xiàn)狀、事故形式及檢驗(yàn)檢測(cè)方法，提出相關(guān)預(yù)防措施，為城鎮(zhèn)燃?xì)獾陌踩\(yùn)行提供參考。

◆參考文獻(xiàn)

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