次高壓調(diào)壓站定期檢驗(yàn)方案探討

上海大眾燃?xì)庥邢薰?史雯俊

次高壓(0.8～0.4 MPa)調(diào)壓站是管網(wǎng)輸配系統(tǒng)中的重要節(jié)點(diǎn)，也是連接長(zhǎng)輸管道和城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿赖臉屑~。依據(jù)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局 2014年修訂并頒布的《特種設(shè)備目錄》文件要求，次高壓調(diào)壓站的過濾系統(tǒng)和管道部分屬于特種設(shè)備，其安裝和運(yùn)行適用《中華人民共和國(guó)特種設(shè)備安全法》第三十三條“設(shè)備投入使用前或者投入使用后三十日內(nèi)，向負(fù)責(zé)特種設(shè)備安全監(jiān)督管理的部門辦理使用登記，取得使用登記證書?！币陨虾４蟊娙?xì)庥邢薰緸槔壳按胃邏赫{(diào)壓站共有 10座，部分站點(diǎn)因建設(shè)時(shí)期較早、設(shè)備資料缺失，故未能按期辦理相關(guān)手續(xù)，后期將面臨政策性風(fēng)險(xiǎn)。因此必須對(duì)這部分調(diào)壓站進(jìn)行一次系統(tǒng)性檢驗(yàn)，以評(píng)估設(shè)備整體狀態(tài)，確保站點(diǎn)的合規(guī)運(yùn)行。

1 定期檢驗(yàn)范圍

次高壓調(diào)壓站一般由地下和地上區(qū)域組成，地下部分主要是站點(diǎn)進(jìn)出口管道，地上部分則由過濾區(qū)、計(jì)量區(qū)、調(diào)壓區(qū)和放散排污區(qū)組成，各區(qū)域間由架空管道相互連接。依據(jù)TSG D7006-2020《壓力管道監(jiān)督檢驗(yàn)規(guī)則》和TSG 21-2016《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》相關(guān)規(guī)定，站點(diǎn)內(nèi)的壓力管道、旋風(fēng)分離器、過濾器和匯氣管都將納入定期檢驗(yàn)的范圍。

2 定期檢驗(yàn)流程

次高壓調(diào)壓站定期檢驗(yàn)流程大致包含收集資料、編制方案、實(shí)施檢驗(yàn)、修復(fù)與合于使用評(píng)價(jià)、出具報(bào)告等5個(gè)階段，見圖1。

圖1 調(diào)壓站定期檢驗(yàn)流程示意

3 定期檢驗(yàn)主要內(nèi)容

3.1 埋地管道檢測(cè)

埋地管道具有彎頭、三通等管件較多的特點(diǎn)。管道常見的失效原因主要有焊縫缺陷、腐蝕失效、應(yīng)力腐蝕和金屬疲勞等。檢測(cè)范圍以建筑紅線內(nèi)埋地管道為起點(diǎn)，以調(diào)壓站進(jìn)出口管道絕緣接頭終點(diǎn)。還包括調(diào)壓站區(qū)域內(nèi)的架空管線部分。埋地管道檢測(cè)可分為非開挖檢測(cè)和開挖檢測(cè)2種方式。

3.1.1 非開挖檢測(cè)

非開挖檢測(cè)是以不開挖或最少的開挖量為前提，對(duì)埋地管道及相關(guān)附屬設(shè)施的工作狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)項(xiàng)目包括外防腐層檢測(cè)、陰極保護(hù)檢測(cè)和環(huán)境腐蝕檢測(cè)等。

(1) 外防腐層檢測(cè)。對(duì)于埋地管道外防腐層檢測(cè)，常用多頻管中電流法和交流地電位梯度法(PCM+ACVG)，即通過信號(hào)發(fā)射機(jī)在待檢測(cè)管道的閥門或陽(yáng)極處，施加特定頻率的正弦電壓，通過手持設(shè)備在管道上方檢測(cè)磁場(chǎng)變化情況確定地下管線位置，并結(jié)合A字架對(duì)外防腐層破損點(diǎn)進(jìn)行定位。當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度顯示值＜40 dB時(shí)可判定為該段管道外防腐層基本完好，≥60 dB時(shí)表示外防腐層破壞已較為嚴(yán)重，需進(jìn)行開挖檢測(cè)。

(2) 陰極保護(hù)檢測(cè)。站內(nèi)管道陰極保護(hù)檢測(cè)內(nèi)容主要包括調(diào)壓站進(jìn)出口端絕緣接頭(法蘭)的絕緣性能、管道保護(hù)電位和陰極保護(hù)設(shè)施運(yùn)行情況。絕緣性能檢測(cè)可結(jié)合之前 PCM 漏電率測(cè)量法和電位法，判斷絕緣性能是否完好。管道保護(hù)電位應(yīng)采用相對(duì)飽和硫酸銅參比電極保持在(-0.85 V,-1.5 V)范圍內(nèi)。對(duì)站內(nèi)陰極保護(hù)設(shè)施的評(píng)估需使用極化探頭或陰極保護(hù)試驗(yàn)片檢測(cè)開路電位測(cè)試、閉路電位測(cè)試、輸出電流測(cè)試。

(3) 環(huán)境腐蝕檢測(cè)。環(huán)境腐蝕檢測(cè)主要檢測(cè)埋地管道周圍土壤對(duì)管道腐蝕率的影響，如土壤 pH值、電阻率、含鹽量及氯離子濃度等。對(duì)于附近有軌道交通站點(diǎn)和變配電站的區(qū)域還要用雜散電流測(cè)試儀監(jiān)測(cè)管地電位，確定雜散電流干擾源特性。

3.1.2 開挖檢測(cè)

開挖檢測(cè)是在非開挖檢測(cè)的基礎(chǔ)上，對(duì)疑似缺陷區(qū)域進(jìn)行開挖作業(yè)，對(duì)管道狀態(tài)進(jìn)行直接檢測(cè)，包括外防腐層性能檢測(cè)和腐蝕性檢測(cè)。

(1) 外防腐層性能檢測(cè)。結(jié)合非開挖檢測(cè)中出現(xiàn)的防腐層破損點(diǎn)，采取開挖檢測(cè)。檢測(cè)外防腐層外觀、厚度、絕緣和剝離性能是否符合要求。

(2) 腐蝕性檢測(cè)。對(duì)于管道出現(xiàn)腐蝕區(qū)域，應(yīng)記錄腐蝕坑位置、深度和尺寸，同時(shí)檢測(cè)管壁厚度。如腐蝕點(diǎn)在焊縫區(qū)域還應(yīng)采取射線、超聲波或者磁粉檢測(cè)焊縫質(zhì)量。

3.2 架空管道檢測(cè)

站內(nèi)架空管道檢測(cè)內(nèi)容包含宏觀檢查、焊縫無(wú)損檢測(cè)、硬度和金相檢測(cè)。

(1) 宏觀檢查。主要檢查管道標(biāo)志；管道組成件及其焊縫的腐蝕、裂紋、泄漏、鼓包、變形、機(jī)械接觸損傷、過熱、電弧灼傷；管道支承件變形、開裂；排污裝置的堵塞、腐蝕、沉積物；防腐層的破損、剝落；安全泄壓閥和壓力儀表超期運(yùn)行、損壞失效。

(2) 焊縫無(wú)損檢測(cè)。結(jié)合宏觀檢測(cè)中管道及其焊縫的部分結(jié)果，根據(jù)檢驗(yàn)管道口徑和作業(yè)空間綜合選擇檢測(cè)方法。對(duì)于大口徑管道優(yōu)選射線檢測(cè)，小口徑管道或空間受限區(qū)域采用超聲波、磁粉或滲透檢測(cè)。

(3) 硬度和金相檢測(cè)。管道在施工過程中，如焊接溫度過高，會(huì)造成熱影響區(qū)的管材性能劣化，縮短管道使用壽命。目前硬度檢驗(yàn)一般使用里氏硬度計(jì)在母材、焊縫及兩側(cè)熱影響區(qū)分別取點(diǎn)檢測(cè)。對(duì)部分熱處理管件還要進(jìn)一步使用金相檢測(cè)，打磨金屬表面，使用放大鏡觀測(cè)管道表面的微觀裂紋。

3.3 壓力容器檢測(cè)

調(diào)壓站內(nèi)的壓力容器通常包括旋風(fēng)分離器、過濾器和匯氣管。由于站內(nèi)設(shè)備處于運(yùn)行狀態(tài)，可采用宏觀檢查、壁厚測(cè)定和焊縫無(wú)損檢測(cè)等方法。

(1) 宏觀檢查。宏觀檢測(cè)主要指壓力容器的結(jié)構(gòu)檢查、尺寸測(cè)量和外觀檢查。其中，結(jié)構(gòu)檢查包括容器的封頭型式、封頭與容器的連接、開孔位置及補(bǔ)強(qiáng)情況，焊縫的布置及型式、支承或支座型式與布置、排放裝置設(shè)置等。受制于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)條件，運(yùn)行中的壓力容器一般采用局部尺寸檢驗(yàn)，即使用焊縫檢測(cè)尺、焊規(guī)對(duì)焊縫最大對(duì)口錯(cuò)邊量、最大棱角、最大咬邊和最大余高進(jìn)行檢測(cè)。如前期壓力容器資料缺失，還應(yīng)對(duì)容器殼體的長(zhǎng)度、直線度和圓度等進(jìn)行復(fù)測(cè)。外觀檢查則通過目視手段，對(duì)容器殼體的銘牌、表面腐蝕情況、殼體外觀、密封緊固件、支撐基座和排污系統(tǒng)的完好性進(jìn)行檢查。

(2) 壁厚測(cè)定。壁厚測(cè)定是壓力容器檢測(cè)的重要組成，可以有效評(píng)估容器、彎頭或管道變狹處因腐蝕、介質(zhì)沖刷后的減薄情況。在使用超聲波測(cè)厚儀前，首先將容器的外防腐層徹底剝離并涂抹耦合劑，然后根據(jù)容器材質(zhì)調(diào)整至合適的聲速量程，將探頭置于管道表面輕微移動(dòng)，確保接觸面積達(dá)到最大，待讀數(shù)穩(wěn)定后記錄相應(yīng)數(shù)據(jù)。

(3) 焊縫無(wú)損檢測(cè)。壓力容器無(wú)損檢驗(yàn)與管道無(wú)損檢驗(yàn)方法大致相同，依據(jù) NB/T 47013-2015《承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)》中要求，根據(jù)容器可能產(chǎn)生的失效形式，選擇一種或多種適宜的檢測(cè)方式。具體到容器檢測(cè)中，容器主體部分的焊縫，應(yīng)結(jié)合焊縫的分布形式和尺寸，綜合考慮檢測(cè)手段。常規(guī)焊縫優(yōu)選射線檢測(cè)，但與容器相連的排污管，考慮管壁厚度和作業(yè)區(qū)域受限的影響，也可使用超聲檢測(cè)方法。

4 合于使用評(píng)價(jià)

在檢驗(yàn)過程中會(huì)發(fā)現(xiàn)調(diào)壓站內(nèi)的壓力容器和管道不可避免存在著一些缺陷，而且還會(huì)因?yàn)楹笃谑褂弥休d荷強(qiáng)度、介質(zhì)等各類因素影響出現(xiàn)新的缺陷。如對(duì)其中危險(xiǎn)因素不加分析和評(píng)估，僅通過定性判斷來(lái)決定設(shè)備使用顯然會(huì)造成重大的經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)。依據(jù)TSG 21-2016《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》對(duì)壓力容器安全等級(jí)為4級(jí)以上的嚴(yán)重缺陷處理可采用修理以消除缺陷或者進(jìn)行合于使用評(píng)價(jià)[1]。

通常調(diào)壓站的合于使用評(píng)價(jià)主要集中于因材質(zhì)減薄、點(diǎn)蝕、凹陷溝槽、錯(cuò)邊、棱角和不圓造成的容器和管線剩余強(qiáng)度下降和預(yù)期使用壽命縮短。對(duì)于以上缺陷應(yīng)依據(jù)TSG D7004-2010《壓力管道定期檢驗(yàn)規(guī)則——公共管道》、GB/T 19624-2019《在用含缺陷壓力容器安全評(píng)定》和 GB/T 35013-2018《承壓設(shè)備合于使用評(píng)價(jià)》中的相關(guān)要求進(jìn)行計(jì)算，從而確定設(shè)備剩余壽命。

5 定期檢驗(yàn)報(bào)告

定期檢驗(yàn)報(bào)告是定期檢驗(yàn)的最終成果。通過匯總以上各項(xiàng)檢測(cè)結(jié)果，完成相應(yīng)缺陷修復(fù)或經(jīng)合于使用評(píng)價(jià)后，依據(jù)TSG R7001-2013《壓力容器定期檢驗(yàn)規(guī)則》和TSG D7004-2010《壓力管道定期檢驗(yàn)規(guī)則——公共管道》出具報(bào)告，并在報(bào)告結(jié)論部分明確設(shè)備安全等級(jí)、是否符合要求、允許運(yùn)行參數(shù)和下一次檢測(cè)時(shí)間。安全狀況等級(jí)與檢驗(yàn)周期關(guān)系見表 1。檢驗(yàn)周期不得超過壓力容器剩余壽命的一半。

表1 安全狀況等級(jí)與檢驗(yàn)周期

6 結(jié)語(yǔ)

近幾年來(lái)大眾燃?xì)舛ㄆ跈z驗(yàn)壓力管道，總檢測(cè)里程近2 000 km，在此過程中積累了大量數(shù)據(jù)。通過對(duì)這些數(shù)據(jù)的有效運(yùn)用，顯著減少了因管道缺陷造成的燃?xì)庑孤┦鹿蕯?shù)。將定期檢驗(yàn)工作拓展到次高壓調(diào)壓站，能夠及時(shí)有效發(fā)現(xiàn)在役設(shè)備的潛在安全隱患，避免因設(shè)備缺陷造成后期事故的發(fā)生與擴(kuò)大，同時(shí)通過對(duì)各個(gè)檢測(cè)結(jié)果的記錄與分析也為日常調(diào)壓站的巡檢和維護(hù)工作提供了切實(shí)可靠依據(jù)，確保管網(wǎng)體系平穩(wěn)高效運(yùn)行。