埋地燃?xì)夤艿劳暾詸z測(cè)及其應(yīng)用

上海港口能源有限公司 施 瑋

埋地燃?xì)夤艿劳暾詸z測(cè)及其應(yīng)用

上海港口能源有限公司 施 瑋

介紹了基于潛在危害識(shí)別的埋地燃?xì)夤艿劳暾詸z測(cè)技術(shù)，及其在一條復(fù)雜環(huán)境燃?xì)夤艿郎系膽?yīng)用。通過(guò)對(duì)燃?xì)夤艿酪延匈Y料的收集分析綜合，確定出目標(biāo)燃?xì)夤艿来嬖诘闹饕獫撛谖：︻愋?，有針?duì)性地對(duì)燃?xì)夤艿罎撛谖：σ蛩亻_(kāi)展完整性檢測(cè)，并在檢測(cè)基礎(chǔ)上做相關(guān)分析評(píng)價(jià)，對(duì)檢測(cè)到的燃?xì)夤艿腊踩[患實(shí)施維護(hù)改造，提高了燃?xì)夤艿肋\(yùn)行的安全性。

埋地燃?xì)夤艿?完整性檢測(cè) 危害辨識(shí)

0 引言

完整性檢測(cè)目標(biāo)管道為金山燃?xì)夤靖邏禾烊粴夤艿烙尚绿禅欓T(mén)站開(kāi)始，結(jié)束于新農(nóng)門(mén)站東側(cè)閥井，所檢測(cè)管道總長(zhǎng)度約4.396 km。主要埋設(shè)于農(nóng)田內(nèi)。管道沿線途徑農(nóng)田、河流、高速公路、水泥路、亭楓公路、溝塘等，部分管段上方有高壓線并行，多次穿跨越水塘，并部分管段附近還有其他管線埋設(shè)并行，穿越段與天然氣管網(wǎng)公司管道有 2次交叉。沿線交通頻繁、人流量大、住宅及地下設(shè)施多地區(qū)段屬于三類地區(qū)，部分管道沿線環(huán)境比較復(fù)雜，所以給管道的探查也帶了一定的難度。管道建成近7年來(lái)未進(jìn)行過(guò)全面檢驗(yàn)，部分資料遺失，安全狀況不明。為確保該管道安全正常的運(yùn)行，避免發(fā)生泄漏造成環(huán)境污染、惡劣的社會(huì)影響及可能的事故停輸對(duì)生產(chǎn)造成巨大損失，對(duì)該管道進(jìn)行了基于風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)的完整性檢測(cè)。

1 完整性檢測(cè)前的潛在危害辨識(shí)

管道完整性內(nèi)涵一般包括：管道在物理上和功能是完整的；管道處于受控狀態(tài)；管道運(yùn)行商已經(jīng)并仍將不斷采取行動(dòng)防止管道事故的發(fā)生。

燃?xì)夤艿劳耆珴M足完整性內(nèi)涵前兩條要求，因此需要做的工作是采取行動(dòng)防止管道事故的發(fā)生。

通過(guò)對(duì)該燃?xì)夤艿老嚓P(guān)信息的分析綜合，并參考《輸氣管道系統(tǒng)完整性管理規(guī)范》(SY/T 6621—2016)中的21種管道事故已知潛在危害，確定出該燃?xì)夤艿乐饕嬖谝韵聨追N潛在危害需進(jìn)行完整性的檢測(cè)：

(1)外腐蝕危害。管道處于北亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候區(qū)，氣候溫暖濕潤(rùn)，沿線土質(zhì)變化多樣，干濕交替。

(2)第三方破壞。管道沿線交通頻繁、人流量大，存在民房占?jí)含F(xiàn)象，地面標(biāo)志缺失。

(3)焊接缺陷。安裝資料缺失，焊縫質(zhì)量不明，但經(jīng)過(guò)近7年的使用，該問(wèn)題應(yīng)不嚴(yán)重。

2 完整性檢測(cè)過(guò)程

2.1 第三方破壞潛在危害檢測(cè)

2.1.1 檢測(cè)工作內(nèi)容

對(duì)于第三方破壞潛在危害，主要開(kāi)展了以下幾個(gè)方面工作：對(duì)管道地面標(biāo)識(shí)進(jìn)行調(diào)查；通過(guò)專用管道電流測(cè)繪系統(tǒng)PCM+，調(diào)查和檢測(cè)管道的位置、埋深及走向進(jìn)行定位檢測(cè)；對(duì)管道占?jí)呵闆r進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

2.1.2 檢測(cè)結(jié)果

經(jīng)過(guò)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)：此次檢測(cè)的天然氣管道埋深滿足現(xiàn)行規(guī)范要求，埋深大部分在0.8 m以上。該條燃?xì)夤艿赖孛鏄?biāo)識(shí)缺少警示牌，轉(zhuǎn)角無(wú)轉(zhuǎn)角樁；全線存在直接占?jí)?處。

2.1.3 應(yīng)對(duì)措施

針對(duì)檢測(cè)結(jié)果，制定了燃?xì)夤艿赖孛鏄?biāo)志安裝計(jì)劃，并在相關(guān)日常管理方面進(jìn)行了改進(jìn)。

2.2 腐蝕潛在危害檢測(cè)過(guò)程

腐蝕是與時(shí)間有關(guān)的埋地管道破壞危害，也是埋地管道失效的最主要原因之一。據(jù)朗需慶《油氣管道事故統(tǒng)計(jì)分析與安全運(yùn)行對(duì)策》統(tǒng)計(jì)1970～1996年歐洲燃?xì)夤艿朗鹿屎?985～2000年美國(guó)天然氣管道事故中，腐蝕都是管道破壞原因的第二位；而 1981～1990年蘇聯(lián)輸氣管道事故和1969～2003年四川地區(qū)輸氣管道事故中，腐蝕破壞都高居首位。

2.2.1 檢測(cè)內(nèi)容

依據(jù)埋地管道電化學(xué)腐蝕的基本原理、當(dāng)前埋地燃?xì)夤艿栏g防護(hù)手段及當(dāng)前腐蝕缺陷的檢測(cè)水平，選擇了以下幾個(gè)方面進(jìn)行完整性的檢測(cè)。

2.2.1.1 腐蝕環(huán)境檢測(cè)

埋地燃?xì)夤艿乐車母g環(huán)境是管道腐蝕重要影響因素，土壤物理化學(xué)性質(zhì)影響金屬腐蝕的途徑或作用機(jī)理錯(cuò)綜復(fù)雜，它的含水量、含鹽量、PH值、電阻率、細(xì)菌、透氣性等因素，砸不同地區(qū)相互關(guān)聯(lián)，因而使得腐蝕作用的變化非常大，特別在雜散電流嚴(yán)重的情況下，可以幾個(gè)月可能造成管道的腐蝕穿孔。該次檢測(cè)在沿線選取了有代表性的土壤類型進(jìn)行土壤腐蝕速率測(cè)試及理化分析，并選擇了2條公路進(jìn)行雜散電流測(cè)試。

2.2.1.2 腐蝕防護(hù)系統(tǒng)檢測(cè)

埋地燃?xì)夤艿赖母g防護(hù)系統(tǒng)包括外防腐層和陰極保護(hù)3。對(duì)防腐層檢測(cè)又包括整體狀況檢測(cè)和局部破損點(diǎn)的檢測(cè)。檢測(cè)中，應(yīng)用了電流衰減法對(duì)管道外防腐層的整體狀況進(jìn)行檢測(cè)，利用ACVG對(duì)局部破損點(diǎn)情況進(jìn)行了檢測(cè)。對(duì)于陰極保護(hù)有效性，由于該燃?xì)夤艿朗菭奚?yáng)極陰極保護(hù)，飽和硫酸銅參比檢測(cè)方法，同時(shí)結(jié)合開(kāi)挖直接檢測(cè)進(jìn)行了近參比管地電位檢測(cè)。

2.2.1.3 管道缺陷檢測(cè)

綜合考慮管道沿線的土壤腐蝕性、腐蝕防護(hù)系統(tǒng)有效性情況及管道的結(jié)構(gòu)特征，全線選取了若干處進(jìn)行了開(kāi)挖直接檢測(cè)，一方面直接檢測(cè)防腐層的破損情況，更主要地是檢測(cè)管體在該種腐蝕環(huán)境及腐蝕防護(hù)系統(tǒng)情況下的腐蝕情況。管體腐蝕狀況檢測(cè)又包括對(duì)防腐層破損處的直接檢測(cè)及基于導(dǎo)波技術(shù)的不開(kāi)挖直接檢測(cè)。依據(jù)檢測(cè)的缺陷和管系應(yīng)力計(jì)算結(jié)果，對(duì)管道進(jìn)行了剩余強(qiáng)度和剩余壽命評(píng)價(jià)。

2.2.2 檢測(cè)結(jié)果

2.2.2.1 腐蝕環(huán)境

依據(jù)全線的土壤理化分析、土壤腐蝕速率檢測(cè)及雜散電流檢測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)行了腐蝕環(huán)境綜合分析，結(jié)果顯示該燃?xì)夤艿姥鼐€整體環(huán)境腐蝕性較強(qiáng)。雜散電流測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)共測(cè)試2處，直流雜散電流干擾為中、強(qiáng)，交流雜散電流干擾為弱，數(shù)據(jù)處理時(shí)，以管地電位(mV)為縱坐標(biāo)，以時(shí)間(s)為橫坐標(biāo)繪制管地電位/時(shí)間分布曲線。電位變化曲線見(jiàn)圖1、圖2。

圖1 新農(nóng)高中壓門(mén)站東側(cè)荒地閥井(JV高—0035)

圖2水泥路邊閥井(JV高—0041)

2.2.2.2 腐蝕防護(hù)系統(tǒng)

防腐層整體質(zhì)量狀況評(píng)價(jià)：利用國(guó)家“十五”科研成果中提出的電流衰減率及《埋地鋼質(zhì)管道腐蝕防護(hù)工程檢驗(yàn)》(GB/T 19285—2014)中的附錄K(規(guī)范性附錄)埋地鋼質(zhì)管道外防腐層分級(jí)評(píng)價(jià)之表K.1外防腐層電阻率Rg值(kΩ·m2)分級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(見(jiàn)表1)，對(duì)所檢測(cè)高壓天然氣管道的外防腐層整體質(zhì)量狀況進(jìn)行了檢測(cè)評(píng)價(jià)。

表1 外防腐層電阻率Rg值(kΩ·m2)分級(jí)評(píng)價(jià)

所檢測(cè)管道防腐層質(zhì)量為 1級(jí)的管段長(zhǎng)度為1242 m，占所檢測(cè)管道長(zhǎng)度的31.8%；2級(jí)的管段長(zhǎng)度為522 m，占所檢測(cè)管道長(zhǎng)度的13.4%；3級(jí)的管段長(zhǎng)度為1132 m，占所檢測(cè)管道長(zhǎng)度的28.9%；4級(jí)的管段長(zhǎng)度為 1013 m，占所檢測(cè)管道長(zhǎng)度的25.9%。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)情況存在防腐層等級(jí)為3、4級(jí)是因?yàn)槌贁?shù)防腐層異常點(diǎn)外，管道上還有閥井及直埋犧牲陽(yáng)極所引起的防腐層等級(jí)下降。因此從整體上來(lái)看，本次所檢測(cè)管道的外防腐層的質(zhì)量狀況綜合等級(jí)優(yōu)良。

陰極保護(hù)檢測(cè)采用飽和硫酸銅參比檢測(cè)方法，檢測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，整個(gè)被檢測(cè)管線的 12個(gè)測(cè)試樁電位基本位于-1.028～-1.444 V之間，均達(dá)到有效陰極保護(hù)電位(≤-0.850 V)的要求，這說(shuō)明陰極保護(hù)系統(tǒng)沒(méi)有失效，能起到減緩管道腐蝕的作用。

2.2.3 維護(hù)措施

針對(duì)檢測(cè)的情況，為減小腐蝕潛在危害，實(shí)施以下幾項(xiàng)措施：對(duì)檢測(cè)dB值比較大的破損點(diǎn)進(jìn)行開(kāi)挖修復(fù)；建議使用單位應(yīng)至少每半年一次對(duì)犧牲陽(yáng)極保護(hù)系統(tǒng)保護(hù)電位進(jìn)行測(cè)試，并根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行保護(hù)電位合格判斷，若不合格應(yīng)立即進(jìn)行更換。

2.3 焊接缺陷威脅檢測(cè)過(guò)程

對(duì)于焊接過(guò)程缺陷的檢測(cè)分為兩個(gè)部分：一部分對(duì)所有開(kāi)挖檢測(cè)中碰到的焊縫直接進(jìn)行 100%的超聲、磁粉無(wú)損檢測(cè)；無(wú)損檢測(cè)未發(fā)現(xiàn)焊縫超標(biāo)缺陷，與焊縫未出過(guò)事故的安全運(yùn)行歷史經(jīng)驗(yàn)相符。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)綜合運(yùn)營(yíng)多種檢測(cè)手段，實(shí)現(xiàn)了對(duì)燃?xì)夤艿罎撛谖：Φ耐暾詸z測(cè)，利用檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)管道進(jìn)行了管系應(yīng)力分析、剩余強(qiáng)度評(píng)價(jià)及剩余壽命預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)，對(duì)腐蝕缺陷進(jìn)行了安全評(píng)定，并結(jié)合其他相關(guān)信息對(duì)管道開(kāi)展了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。綜合所有檢測(cè)評(píng)估結(jié)果，向金山燃?xì)夤咎岢鲇嗅槍?duì)性地維護(hù)改造，調(diào)整了日常巡護(hù)重點(diǎn)，即提高了管道安全，也為公司發(fā)展轉(zhuǎn)型進(jìn)行探索。

Integrity Detection and Application of Buried Gas Pipeline

Shanghai Port Energy Co., Ltd. Shi Wei

This paper introduces the integrity detection technology of buried gas pipeline based on potential hazard identification, and its application in a complex environmental gas pipeline. Through the comprehensive analysis of the existing gas pipeline datum, potential hazards types of the target gas pipeline are identified, then integrity detection, relevant evaluation and analysis are carried out to imply the maintenance and reconstruction of the hidden danger of the gas pipeline, and improve the safety of the gas pipeline operation.

buried gas pipeline, integrity detection, hazard identification