埋地鋼質(zhì)燃氣管道全面檢驗的工程實踐

李永祥黃奕昶

（上海卷煙廠）（上海市特種設備監(jiān)督檢驗技術(shù)研究院）

埋地鋼質(zhì)燃氣管道全面檢驗的工程實踐

李永祥*黃奕昶

（上海卷煙廠）（上海市特種設備監(jiān)督檢驗技術(shù)研究院）

對城市埋地鋼質(zhì)燃氣管道實施定期檢驗，既是國家法律、法規(guī)的要求，也是保證管道安全運行的必要且有效的手段。通過對某埋地鋼質(zhì)燃氣管道全面檢驗的工作實踐，介紹了實施檢驗的工作流程，分析了檢驗中發(fā)現(xiàn)的問題，并提出了針對性的建議。

埋地管道燃氣管道全面檢驗腐蝕防護系統(tǒng)

管道輸送被認為是與公路、鐵路、水運、航運并列的五大輸送行業(yè)之一[1]，這種輸送方式越來越廣泛應用于石化、冶金、制造、電力等工業(yè)領(lǐng)域的各個行業(yè)，以及上百萬個企事業(yè)單位的燃氣和供熱系統(tǒng)中，管道運輸在我國經(jīng)濟發(fā)展中已起到命脈作用[2-3]。城市埋地鋼質(zhì)燃氣管道是城市建設的一項重要基礎(chǔ)設施，但它也具有一定的危險性，甚至會導致次生災害的發(fā)生。因此，對埋地鋼質(zhì)燃氣管道進行全面檢驗，是一項確保其安全有效運行的重要工作。

1 方案制定

根據(jù)《壓力管道定期檢驗規(guī)則——公用管道》（TSG D7004—2010）[4]的規(guī)范要求，制定與本次受檢壓力管道相適應的全面檢驗方案，檢驗流程如圖1所示。

1.1 外部宏觀檢查

主要檢查標志樁、測試樁、里程樁、標志牌（簡稱三樁一牌）以及錨固礅、圍欄等外觀完好情況、丟失情況等。

1.1.1 管道環(huán)境調(diào)查

主要調(diào)查管道沿線下列情況：

（1）管道是否存在覆土塌陷、裸露、施工開挖、滑坡、下沉、人工取土等情況，是否存在搭建打谷場、蔬菜大棚、飼養(yǎng)場、溫床等建（構(gòu)）筑物等現(xiàn)象。

（2）管道防護帶內(nèi)地面的活躍程度情況（包括地面建設及管道周圍鐵路、公路情況等）調(diào)查，包括管道與其他建（構(gòu)）筑物凈距和占壓狀況。

（3）在管道安全防護帶內(nèi)有無種植果樹（林）及其他根深作物、打樁、堆放大宗物質(zhì)及其他影響管道巡線和管道維護的物體。

圖1 埋地燃氣管道檢驗流程

（4）管道與其他管道、通信電纜、高壓電線的距離以及與公路、鐵路的距離調(diào)查。

（5）在進行上述關(guān)于管道沿線環(huán)境調(diào)查的基礎(chǔ)上，確認管道沿線的走向圖。對所發(fā)現(xiàn)的占壓、并行管線、動土現(xiàn)象等，在走向圖中做出詳細描述。

（6）若有架空部分的管道，其宏觀檢驗參照《在用工業(yè)管道定期檢驗規(guī)程》執(zhí)行。

1．1．2管道方位檢測

通過非開挖手段對埋地管道位置與走向進行檢測，主要檢查管道位置、埋深和走向。

1．1．3跨越檢查

跨越管道的檢查可分為管道與鋼結(jié)構(gòu)的檢查。（1）管道部分檢查

管道部分檢查主要內(nèi)容：目測檢查跨越段管道防護層是否完好。同時，對于跨越兩端的出土與入土端的管道情況應進行管體腐蝕狀況的宏觀檢查。

（2）鋼結(jié)構(gòu)

由于鋼結(jié)構(gòu)主要是簡支梁跨越，因此，鋼結(jié)構(gòu)的檢查以宏觀檢查為主。檢查的內(nèi)容主要是鋼結(jié)構(gòu)本身的銹蝕情況，可達部位的節(jié)點構(gòu)造、變形與銹蝕情況，重要構(gòu)件的變形情況，鋼結(jié)構(gòu)的垂直度與管道本身的水平度，以及支(墩)架、吊架、墊塊、卡箍等構(gòu)件的完好情況、腐蝕損壞及變形等。

1.2 腐蝕防護系統(tǒng)檢測

1.2.1 管道腐蝕環(huán)境調(diào)查

管道腐蝕環(huán)境調(diào)查主要包括環(huán)境腐蝕性檢測和大氣腐蝕性調(diào)查。

環(huán)境腐蝕性檢測主要包括土壤腐蝕性測試和雜散電流檢測，乙方現(xiàn)場檢驗人員根據(jù)實際情況進行抽查。當?shù)氐孛箔h(huán)境和土壤無較大變化時，土壤腐蝕性數(shù)據(jù)將采用工程勘察或者上次全面檢驗報告的數(shù)據(jù)。對管道沿線中有軌道交通、并行電纜線以及其他易產(chǎn)生雜散電流的地方，進行雜散電流的抽樣測試。

對可能存在大氣腐蝕環(huán)境的跨越段與露管段，按照相應的國家標準進行大氣腐蝕性調(diào)查。

1.2.2 外防護層狀況檢測

對埋地部分管道的防護層進行非開挖檢測，主要檢測方法有直流（交流）電位梯度法和直流電位（交流電流）衰減法。按照現(xiàn)場的實際敷設情況選擇最合適的檢測手段。本部分檢測分為防護層整體狀況檢測評級以及防護層破損點檢測兩項。

根據(jù)NACE RP0502及SY/T 0087.1—2006所提原則劃分出相應的檢測段，然后進行相關(guān)不開挖檢測，并以電流衰減率Y值（dB/m）、破損點分布密度對外防護層的整體性能進行評估。檢測時，采用一定間距（局部管段加密）進行防護層電流衰減測試，防護層破損點采用ACVG方法進行檢測。

1.3 陰極保護效果檢測

對采用外加電流陰極保護或者犧牲陽極陰極保護的管道，采用相應的設備進行保護電位測試；對陰極保護效果較差的管道，如果條件具備，可采用密間隔電位測試技術(shù)進行檢測。

1.4 開挖直接檢驗

根據(jù)上述非開挖的檢測結(jié)果，進行后續(xù)的開挖直接檢測。開挖直接檢測主要包括開挖處的土壤腐蝕性檢測、外防護層性能檢查、管地電位測試、管體腐蝕狀況檢測以及無損檢測等。

2 工程實踐

2.1 外部宏觀檢查發(fā)現(xiàn)的問題

埋深不足或管道裸露在外（如圖2所示），存在第三方破壞的安全隱患。2.2腐蝕防護系統(tǒng)檢測發(fā)現(xiàn)的問題

圖2 管道裸露位置

（1）地鐵段管道存在較強的雜散（直流）電流干擾影響，管地正向偏移≥200 mV。雜散電流測試共抽檢5條公路，共計8處。數(shù)據(jù)處理時，以管地電位為縱坐標，以時間為橫坐標，繪制管地電位-時間分布曲線。管地電位-時間曲線詳見圖3。

圖3 管地電位-時間的關(guān)系

（2）埋地管線經(jīng)非開挖防護層檢測后共發(fā)現(xiàn)250處防護層破損點。圖4所示為開挖后的防護層破損點外觀圖，經(jīng)現(xiàn)場檢測人員測量，該防護層破損處長度約為45 cm。

2.3 陰極保護系統(tǒng)檢測發(fā)現(xiàn)的問題

受檢管道共有32個測試井。本次檢驗發(fā)現(xiàn)8處測試樁存在不同程度的損壞或失效（測試接線被盜或損壞等），已無法進行管地電位測試，另有較多的犧牲陽極測試樁被綠化或道路掩埋，詳見圖5。

2.4 開挖檢驗發(fā)現(xiàn)的問題

本次從250處外防護層信號異常點共選取了21處進行開挖直接檢驗，發(fā)現(xiàn)共有13處管道保護點位不符合國家標準要求。由于上述幾處犧牲陽極剛剛失效，因此未在開挖處管道上發(fā)現(xiàn)可見的管道本體的腐蝕現(xiàn)象。

圖4 外防護層破損點

圖5 被損壞的測試井

3 分析和結(jié)論

從上述的全面檢驗結(jié)果來看，本次受檢的埋地鋼質(zhì)燃氣管道所存在的缺陷和安全隱患主要體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）部分埋地管道的敷設深度不滿足現(xiàn)行的國家標準要求；（2）橋管防護層修補工藝不到位，導致原缺陷位置又發(fā)生防護層剝離；（3）受檢管道的腐蝕防護系統(tǒng)的總體質(zhì)量較差，部分位置存在較強的外部雜散電流干擾影響，將近四分之一的測試井存在不同程度的損壞或失效；另外經(jīng)非開挖外防護層檢測發(fā)現(xiàn)250處外防護層信號異常點，并且在后續(xù)21處開挖點中共發(fā)現(xiàn)13處管道保護點位不符合國家標準要求。對上述所發(fā)現(xiàn)的缺陷和安全隱患進行總結(jié)和剖析，我們對使用單位給出如下建議：

（1）制定并落實燃氣管道全面檢驗和年度檢查工作計劃，依法依規(guī)進行壓力管道使用登記工作；

（2）加強本單位巡檢人員和年度檢查人員的相關(guān)技術(shù)培訓，落實巡檢崗位責任制和獎懲機制；

（3）根據(jù)本單位的實際情況，制定合理的巡檢規(guī)章制度，對檢驗中發(fā)現(xiàn)的隱患和缺陷位置進行重點監(jiān)控和檢查；

（4）每年至少進行1次犧牲陽極的測試，并記錄相關(guān)測試數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)問題及時上報；

（5）定期進行閥門井和跨越管等相關(guān)設施的維護保養(yǎng)工作；

（6）定期對埋地燃氣管道周邊單位和居民進行燃氣相關(guān)知識的宣講，告知其如果發(fā)現(xiàn)異常情況應如何采取緊急措施、如何上報、上報哪些信息等。

隨著城鎮(zhèn)范圍內(nèi)地下燃氣管道投入使用時間的不斷增加，這些埋地鋼質(zhì)燃氣管道所存在的安全隱患和本體缺陷的暴露每年也呈遞增趨勢。為了更好地保障埋地燃氣管道的安全、更好地保障城鎮(zhèn)范圍內(nèi)人民的生命和財產(chǎn)安全，各燃氣管道管理單位應積極地貫徹和落實《中華人民共和國特種設備安全法》，制定適宜于本單位的燃氣管道全面檢驗和年度檢查計劃，將埋地燃氣管道的安全放在首位。

[1]王疆戈.世界油氣管道現(xiàn)狀[J].中國石化，2004(7)：18-19.

[2]李影，李國義，馬文鑫.我國油氣管道建設現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].中國西部科技，2009，8(14)：6-8.

[3]李世榮.我國油氣管道現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].油氣田地面工程，2006(6)：7-9.

[4]壓力管道定期檢驗規(guī)則——公用管道[M].北京：新華出版社，2010.

低壓合成氨自主技術(shù)步入國際先進行列

我國合成氨技術(shù)正向著國產(chǎn)化、大型化、低壓化、潔凈化、高效化方向調(diào)整，低壓節(jié)能已經(jīng)成為合成氨技術(shù)主流。目前大型低壓氨合成裝置有了新突破，國內(nèi)自主設計的單套60萬t/a氨合成示范裝置在滄州正元、山東瑞星運行良好，預示著我國化肥生產(chǎn)技術(shù)開始步入國際先進行列。從引進國外大型合成氨技術(shù)及設備以來，低壓的合成氨成套技術(shù)及設備一直被國外主宰。這一現(xiàn)象直至本世紀初才有所改觀，在部分運用國外技術(shù)和設備基礎(chǔ)上，國內(nèi)進行了18萬～30萬t/a合成氨系統(tǒng)的國產(chǎn)化攻關(guān)。

據(jù)介紹，我國合成氨發(fā)展經(jīng)歷了從低壓到中壓再到高壓的過程。最早開發(fā)的是12.5 MPa，接著是15 MPa、20 MPa，化四院最后做到32MPa。在學習國外氨合成先進技術(shù)的基礎(chǔ)上，我國合成氨壓力又從高壓32 MPa開始往下降到25 MPa。國內(nèi)不少科技單位研發(fā)創(chuàng)新了各種低壓氨合成工藝技術(shù)，有一些大型裝置下降到了22 MPa、20 MPa以下，有的大型裝置甚至下降到了15 MPa以下。目前業(yè)內(nèi)運行的15 MPa系統(tǒng)，有山東洪達15萬t/a氨合成系統(tǒng)、新疆鴻基焦化12萬t/a氨合成系統(tǒng)、四川金象化工24萬t/a氨合成系統(tǒng)和安徽中能（臨泉）30萬t/a氨合成系統(tǒng)，低壓化發(fā)展趨勢明顯。

在15 MPa的基礎(chǔ)上，華魯恒升與南京國昌共同研發(fā)了更為節(jié)能的11.5 MPa低壓節(jié)能氨合成成套技術(shù)，并在華魯恒升建設30萬t/a生產(chǎn)裝置。該裝置通過了由中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會組織的現(xiàn)場考核，各項經(jīng)濟技術(shù)指標均達到或優(yōu)于設計指標。日平均產(chǎn)量在1000 t以上，在11.4 MPa低壓下實現(xiàn)16.53%的氨凈值，噸氨副產(chǎn)4.0 MPa過熱蒸汽0.97 t，綜合能耗低，噸氨的水、電、汽綜合能耗為73.04 MJ。

據(jù)南京國昌公司介紹，與原來的低壓合成工藝相比，這套系統(tǒng)采用三段全徑向合成塔結(jié)構(gòu)，并采用魚鱗筒徑向分布器、大型反應器小口徑中心換熱器套裝結(jié)構(gòu)和催化劑自卸等多項新技術(shù)，從而使氨合成塔具有低阻力、高凈值、設備預套裝、檢修方便、內(nèi)件可靠性高、催化劑全自卸等優(yōu)越的性能。

結(jié)構(gòu)更科學、壓力更低、更為節(jié)能的國產(chǎn)化低壓合成技術(shù)相繼應用于30萬～45萬t/a合成氨裝置，60萬t/a以上的低壓合成成套裝置也已實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。據(jù)悉，由南京聚拓化工科技有限公司自主研發(fā)的60萬t/a低壓氨合成工藝技術(shù)軟件包產(chǎn)業(yè)化工程在山東瑞星集團潤銀生物化工股份有限公司成功投運，為我國合成氨工藝技術(shù)大型化、國產(chǎn)化開辟了一條新路徑。這是國內(nèi)首套完全自主知識產(chǎn)權(quán)技術(shù)的特大型合成氨項目，該項目按照系統(tǒng)基本無惰性氣體工藝、合成氨產(chǎn)量90萬t/a配套進行工程設計，日產(chǎn)合成氨超過2400 t。其中，由該公司自主研發(fā)、設計、制造的DN3200氨合成反應器、蓮花狀直連式余熱回收器、組合式氨冷卻器等關(guān)鍵設備，在一次性聯(lián)動開車中運行平穩(wěn)，工藝指標先進，比設計指標更為理想。該裝置的運行標志著我國氨合成系統(tǒng)關(guān)鍵設備大型化技術(shù)獲得重大突破。（禾火）

Engineering Practice of the Full Inspection of Civil Buried Steel Gas Pipeline

Li YongxiangHuang Yichang

According to the requirements of national laws and codes,the periodical inspection on the civil underground steel gas pipelines need to be implemented,and the inspection is a necessary and effective mean to ensure the safety of pipelines.Based on the full inspection of a buried steel gas pipeline,the working process of inspection was introduced,the problems of pipelines were analyzed and correlated suggestions were put forward.

Underground pipeline;Gas pipe;Full inspection;Corrosion;Protection system

TQ 055.8

10.16759/j.cnki.issn.1007-7251.2017.02.014

2016-10-10）

*李永祥，男，1965年生，工程師。上海市，200082。