城市燃?xì)饪缭戒撡|(zhì)管道的銹蝕評(píng)價(jià)及處理方案

上海能源建設(shè)集團(tuán)有限公司 鄭 誠(chéng)

主題詞：燃?xì)?跨越管道 銹蝕隱患 檢測(cè)評(píng)價(jià)

城市燃?xì)夤艿涝谥圃?、安裝及投入運(yùn)行等過程中都可能存在缺陷，且隨著運(yùn)行期的增長(zhǎng)，老化、局部銹蝕等的可能性也增大。管道一旦發(fā)生泄漏，極易引發(fā)著火、爆炸等安全事故，不僅影響生產(chǎn)生活，而且還威脅到人身安全。定期進(jìn)行管道檢測(cè)，及時(shí)查找并修復(fù)管道缺陷，采取有效措施，消除管道運(yùn)行期間存在的安全隱患，不僅可以減少事故的發(fā)生，還延長(zhǎng)了管道壽命，保障了企業(yè)利益。

在役燃?xì)夤艿佬枰ㄆ跈z測(cè)和評(píng)價(jià)。依據(jù)TSG D7005—2018《壓力管道定期檢驗(yàn)規(guī)則——工業(yè)管道》，燃?xì)夤艿朗状畏酆蟮牡? 年內(nèi)需進(jìn)行安全檢查，并依據(jù)結(jié)果定期檢查。深圳市燃?xì)饧瘓F(tuán)的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中也規(guī)定需每年對(duì)在役燃?xì)夤艿乐苓叚h(huán)境與管道腐蝕情況進(jìn)行安全檢查。下文將詳細(xì)介紹深圳市4 處橋管的檢測(cè)和評(píng)價(jià)過程，以及采取必要的修復(fù)措施，從而確保管線運(yùn)行處于安全受控范圍。

1 項(xiàng)目背景

深圳市某中壓燃?xì)夤艿烙?012 年之間投入使用，設(shè)計(jì)壓力為0.3 MPa，運(yùn)行壓力為0.16 MPa，管線設(shè)計(jì)溫度為常溫，輸送介質(zhì)為天然氣。其中4段跨越段穿河流為鋼質(zhì)管道，1～4 號(hào)材質(zhì)均為20號(hào)鋼，管道規(guī)格為D406 mm×7.10 mm 和D325 mm×7.00 mm。橋管跨越段未設(shè)置補(bǔ)償器，入地部分加設(shè)PE 套管。日常巡視發(fā)現(xiàn)，該4 處橋管兩端彎頭及部分直管段存在一定程度的銹蝕，需要針對(duì)可能存在的安全隱患開展管道檢測(cè)和安全評(píng)估。

2 檢測(cè)及安全評(píng)估

2.1 檢測(cè)內(nèi)容

全線共4 處橋管檢測(cè)，檢測(cè)內(nèi)容包括：管體外觀檢查、宏觀檢查、壁厚檢測(cè)等。

2.2 外觀檢查

對(duì)4 處橋管跨越段現(xiàn)狀進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)存在下列現(xiàn)象：標(biāo)志樁、警示牌缺失；無跨越鐵路、公路的防撞設(shè)施；塔架、桁架和鋼索(主索、吊索、風(fēng)索)及其連接件腐蝕嚴(yán)重。

2.3 宏觀檢查

經(jīng)宏觀檢查發(fā)現(xiàn)，該4 處橋管均存在著不同程度的外防腐層破損、防銹漆掉落、橋管支架腐蝕，以及管道支撐件組成件腐蝕等現(xiàn)象。

2.4 壁厚檢測(cè)

(1) 壁厚檢測(cè)位置。本次檢測(cè)在橋管的架空管段中選擇最易受腐蝕、沖蝕的位置進(jìn)行壁厚測(cè)定。測(cè)點(diǎn)環(huán)向需測(cè)定4 點(diǎn)，位置示意見圖1，分別標(biāo)記為L(zhǎng)0、L3、L6,L9。

圖1 測(cè)點(diǎn)環(huán)向位置示意

① 當(dāng)檢測(cè)位置在直管+彎頭時(shí)，如圖2a)所示。C1 位于焊縫左側(cè)300 mm、C2 位于焊縫左側(cè)100 mm，C3 位于焊縫右側(cè)100 mm，C4 位于焊縫右側(cè)300 mm。其中，C3、C4 以焊縫L3 或L9 位置為起點(diǎn)，沿中線的延長(zhǎng)線測(cè)量(1、2、3、4 指彎頭0點(diǎn)鐘位置，無彎管的直管以頂部為0 點(diǎn)鐘位置)。

圖2 直管+彎管厚度測(cè)點(diǎn)

② 當(dāng)檢測(cè)位置在直管+彎頭時(shí)，如圖2b)所示。C4 位于焊縫左側(cè)300 mm、C3 位于焊縫左側(cè)100 mm，C2 位于焊縫右側(cè)100 mm，C1 位于焊縫右側(cè)300 mm。其中，C1、C2 位置以焊縫L3 或L9位置為起點(diǎn)，沿中線的延長(zhǎng)線測(cè)量。

③ 當(dāng)檢測(cè)位置在彎管段時(shí)，如圖3a)所示。C1、C2、C3 分別為彎頭4 等分點(diǎn)位置。

圖3 測(cè)厚部位示意

④ 當(dāng)檢測(cè)位置在直管段時(shí)，如圖3b)所示。C2、C3 分別位于焊縫左右兩側(cè)100 mm，C1、C4 分別位于焊縫左右兩側(cè)300 mm。

(2) 檢測(cè)結(jié)果。每處橋管均有4 個(gè)測(cè)點(diǎn)，分別測(cè)得其壁厚，并依據(jù)TSG D7005—2018 的局部減薄評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)級(jí)，評(píng)級(jí)見表1；評(píng)級(jí)結(jié)果見表2?！?”表示該處無明顯腐蝕，故未測(cè)量。

表1 局部減薄評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn) mm

表2 1～4 號(hào)橋管跨越段壁厚測(cè)量結(jié)果 mm

按照表1 計(jì)算2 級(jí)、3 級(jí)最大允許減薄深度分別為1.22 mm 與1.35 mm。因此1 號(hào)、2 號(hào)和4 號(hào)的安全狀況等級(jí)為2 級(jí)，應(yīng)當(dāng)不超過6 a 檢驗(yàn)一次。3 號(hào)的安全狀況等級(jí)為3 級(jí)，應(yīng)當(dāng)不超過3 a 檢驗(yàn)一次，且在使用期間內(nèi)對(duì)管道采取有效監(jiān)控措施。

另外，部分管段測(cè)量時(shí)出現(xiàn)壁厚超過母材壁厚，綜合分析管內(nèi)燃?xì)饧巴诜笤O(shè)管道壁厚改變情況(破壞性試驗(yàn)測(cè)得)，造成這一現(xiàn)象的原因是管道內(nèi)積垢造成壁厚略微增加。

2.5 焊縫檢測(cè)

相控陣超聲檢測(cè)技術(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展，已成為一種有效、成熟的技術(shù)。其對(duì)未焊透、夾渣類缺陷、未熔合、裂紋等缺陷檢測(cè)具有比較高的檢出率，對(duì)缺陷的大小、位置及危害程度等方面的監(jiān)測(cè)要優(yōu)于常規(guī)射線檢測(cè)技術(shù)，同時(shí)電子版圖譜相對(duì)傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)更加容易保存。

基于管道內(nèi)腐蝕減薄存在凹坑等特殊結(jié)構(gòu)，普通測(cè)厚及常規(guī)超聲檢測(cè)無法完成，而相控陣檢測(cè)因?yàn)槠涮筋^內(nèi)晶片的聚焦功能及扇掃功能有利于實(shí)現(xiàn)內(nèi)表面腐蝕的檢測(cè)，檢測(cè)圖像清晰完整，尤其對(duì)內(nèi)壁孔蝕缺陷，具有很高的檢出率。

因此，本項(xiàng)目采用相控陣超聲波檢測(cè)。檢測(cè)前對(duì)焊縫兩側(cè)各15 cm 范圍內(nèi)的管道外防腐層進(jìn)行剝離，并用電動(dòng)鋼絲輪進(jìn)行打磨直至露出鋼管本體的金屬光澤。此次相控陣超聲波檢測(cè)未發(fā)現(xiàn)缺陷。

2.6 剩余強(qiáng)度評(píng)價(jià)

按照GB/T 30582—2014《基于風(fēng)險(xiǎn)的埋地鋼質(zhì)管道外損傷檢驗(yàn)與評(píng)價(jià)》中的方法進(jìn)行剩余強(qiáng)度評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)3 號(hào)跨越松白路與田寮路交叉口管線檢測(cè)最大允許工作壓力(MAWP)為6.14 MPa，大于管道實(shí)際工作壓力(0.16 MPa)，因此本次檢測(cè)出的缺陷均能通過GB/T 30582—2014 的評(píng)價(jià)，管道可以在原操作壓力下繼續(xù)安全運(yùn)行至下一個(gè)檢測(cè)周期。

2.7 運(yùn)行維護(hù)及維修建議

按現(xiàn)行的國(guó)家法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定作好管道的安全管理與維護(hù)維修外，建議進(jìn)一步采取以下措施：

(1) 對(duì)4 處跨越段進(jìn)行定期巡查與定期檢測(cè)。

(2) 對(duì)4 處跨越段進(jìn)行除銹并采用富鋅環(huán)氧底漆重新防腐。

(3) 對(duì)4 處跨越段的兩出入端進(jìn)行開挖，并進(jìn)行檢測(cè)。若發(fā)現(xiàn)管體有超標(biāo)缺陷，應(yīng)采用B 型套筒或復(fù)合材料補(bǔ)強(qiáng)進(jìn)行修復(fù)，并采用粘彈體+熱縮壓敏帶進(jìn)行防腐處理，以消除管道運(yùn)行安全隱患。

(4) 對(duì)1 號(hào)跨越松白路與科興路交叉口有變形凹坑60 mm×50 mm×4 mm 處，應(yīng)重點(diǎn)監(jiān)控使用。

3 處理方案

根據(jù)前文的評(píng)價(jià)及建議，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，擬對(duì)該4 處橋管架空段進(jìn)行重新除銹和防腐，對(duì)跨越入地段與PE 管道銜接段進(jìn)行除銹并防腐后，采用玻璃鋼覆蓋層補(bǔ)強(qiáng)處理。

3.1 跨越段除銹和防腐

首先對(duì)外露管道防腐層清洗，然后對(duì)管道表面除銹處理管道表面，經(jīng)過表面處理后，依次涂刷底漆、中間漆、面漆。在前一道漆表面干后進(jìn)行下一道漆層的涂刷。在涂每一層漆層前，應(yīng)將表面的灰塵清除干凈后方能進(jìn)行涂刷。具體作業(yè)要求如下：

(1) 管道防腐層清洗后采用電動(dòng)除銹處理管道表面。除銹等級(jí)需要達(dá)到GB/T 8923.1—2011《涂覆涂料前鋼材表面處理 表面清潔度的目視評(píng)定第1 部分：未涂覆過的鋼材表面和全面清除原有涂層后的鋼材表面的銹蝕等級(jí)和處理等級(jí)》規(guī)定的St3 級(jí)，即鋼管表面應(yīng)無可見的油脂及污物，無氧化皮、銹蝕及涂料涂層等不牢固的附著物附著。與常見的St2 級(jí)除銹相比，St3 級(jí)的除銹會(huì)更加徹底，底材露出的部分表面金屬光澤感更加明顯。

(2) 經(jīng)過表面處理后，需要在4 h 內(nèi)進(jìn)行底漆的涂刷。在涂刷底漆前，應(yīng)將表面的灰塵清除干凈，如發(fā)現(xiàn)有新的銹跡后，再重新做一次表面處理，并達(dá)到St3 級(jí)要求。

(3) 待底漆漆表面干后，在底漆漆表面的灰塵清除干凈后進(jìn)行中間漆的涂刷，涂刷時(shí)必須少蘸多刷，應(yīng)用力均勻，朝同一方向涂刷，避免表面起毛，不得滴漏，不得流掛。

(4) 待中間漆表面干后，將表面灰塵清除干凈后再進(jìn)行面漆的涂刷。涂刷完成后，3 層漆在干實(shí)且固化前需防止雨水浸淋與隨意拖拉磕碰，同時(shí)保證涂裝表面不允許有脫皮、漏刷、泛銹、氣泡、透底及流墜、皺皮，應(yīng)光亮均勻，刷紋一致。

管道涂漆層表面按St3 處理，底漆為環(huán)氧富鋅底漆60 μm、中間漆為環(huán)氧云鐵中間漆160 μm、面漆為聚氨酯面漆100 μm，最終干膜厚為320 μm。干實(shí)標(biāo)準(zhǔn)為防腐層用手指捻一下不能動(dòng)，固化標(biāo)準(zhǔn)為防腐層上用手指指甲用力劃一下不能留下劃痕。

3.2 埋地段防腐及補(bǔ)強(qiáng)

開挖管道周邊土方，作業(yè)坑符合現(xiàn)場(chǎng)及作業(yè)要求；采用電動(dòng)除銹工具清理管道，確保外表面清除油垢、污垢和雜物，再對(duì)表面進(jìn)行拉毛處理；涂環(huán)氧樹脂纏繞玻璃布固化后，再涂一道環(huán)氧樹脂纏玻璃布固化；回填操作坑恢復(fù)路面。

在進(jìn)行底漆涂刷前，攪拌、配比和熟化都要嚴(yán)格按照廠家的技術(shù)文件要求執(zhí)行。鋼管外壁在涂刷時(shí)應(yīng)做到干燥，不留灰塵。底漆是按照先軸向、后周向的步驟，由人工刷漆而成。涂刷時(shí)應(yīng)做到漆膜飽滿、均勻、無氣泡、無結(jié)塊、無流動(dòng)、無遺漏，而且要一次刷完外壁，底漆厚度應(yīng)≥25 μm。

底漆表面干后進(jìn)行第一道面漆涂刷，采用人工涂刷。在涂刷前，先排查高于管道表面2 mm 以上的焊縫，并在焊縫周圍均勻填充膩?zhàn)?膩?zhàn)佑擅嫫岷突壅{(diào)制)，使之成為光滑的曲面，以免在玻璃布面上纏繞時(shí)出現(xiàn)空鼓現(xiàn)象。已經(jīng)調(diào)好的膩?zhàn)有枰? h 內(nèi)用完。嚴(yán)格按照廠家技術(shù)文件要求進(jìn)行面漆的攪拌、配比和熟化。面漆的涂刷步驟和要求與底漆相同，也應(yīng)一次涂刷完畢。常溫下，底漆與首道面漆的涂刷間隔時(shí)間不能大于24 h。

第二道面漆的涂刷應(yīng)在第一道干實(shí)后固化前進(jìn)行，并在完成后馬上纏繞玻璃布。玻璃布采用網(wǎng)狀平紋的中堿玻璃布，根據(jù)管徑大小確定布寬，并保證干燥、脫蠟、無捻及封邊、經(jīng)緯密度10 cm×10 cm，厚度0.1～0.12 mm。纏繞包覆時(shí)壓邊寬度20～25 mm，搭縫長(zhǎng)度100～150mm，玻璃布面應(yīng)平整無皺褶，且不應(yīng)有空鼓。

首道玻璃布纏繞后，即刻進(jìn)行第三道面漆涂刷，其刷面步驟與第一道一致。要求漆膜飽滿均勻，一次涂刷到位，且需要保證第一道的玻璃布的所有網(wǎng)眼、布紋必須灌滿無遺漏。

涂完第三道后，立即開展第二道玻璃布纏繞作業(yè)。其纏繞方法與要求與第一道的玻璃布相同，只是纏繞方向應(yīng)與第一道相反，而第二道搭接處應(yīng)與第一道錯(cuò)開，不可有重疊之處。兩端需留出寬50 mm的階梯形接茬。

第二道玻璃布纏繞完成，待第三道面漆充分干燥后才能涂刷第四道面漆，第四道面漆的步驟和要求與第二道保持一致。

第四道面漆的涂刷應(yīng)在第三道面漆干實(shí)、固化前進(jìn)行；涂刷要求漆膜飽滿均勻、無氣泡、不流動(dòng)、不漏刷、表面光滑，且保證涂刷步驟相同。

4 結(jié)語(yǔ)

城市燃?xì)夤艿涝谥圃旒巴度脒\(yùn)行等過程中都可能存在缺陷，加強(qiáng)對(duì)在役管道的日常巡檢和定期檢測(cè)，可以準(zhǔn)確了解管道的運(yùn)行狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)管道存在的安全隱患，保證管道的可靠安全運(yùn)行。在跨越管道的日常巡檢時(shí)需要著重對(duì)管道外壁有凹陷和對(duì)缺損位置進(jìn)行檢查。在定期檢測(cè)時(shí)需要對(duì)壁厚及焊縫處進(jìn)行腐蝕量的測(cè)量，以此為依據(jù)對(duì)管道進(jìn)行安全評(píng)級(jí)，并采取相應(yīng)的維修措施。