城市燃氣管網安全性檢測與評價

1 引言 北京市二高壓線位於罐站至後俸村，該地段土壤的濕度大，鹽堿含量高，屬於強腐蝕性土壤。管線壓力級別為高壓(P<0．8 MPa)，啟用年限為30 a，管徑為500 ITIB，防腐塗層為環氧煤瀝青，管線總長度為2 500m，均未施加陰極保護。隨著管道運行時間延長，管道 02manbetx.com 時有發生。輸氣管道，尤其是高壓輸氣管道，一旦破裂，壓縮氣體迅速膨脹，釋放大量的能量，引起爆炸、火災，會造成巨大的損失 。同時，由於管道所輸送的物質為有害物質，一旦發生泄漏或斷裂，就會對其周圍的環境和人員產生嚴重的危害。為全麵了解管線的腐蝕狀況，確保燃氣管道的 安全運行，延長管道的使用壽命，防止燃氣管網因腐蝕穿孔而引起泄漏、爆炸等 02manbetx.com ，對管線防腐層、土壤環境腐蝕性、管體等方麵進行了檢測，並對管線的腐蝕程度和 安全性進行了 評價。 2 檢測方法 2．1 防腐層檢測 防腐層的檢測包括地麵檢測和挖探坑檢測兩部分。利用SL一2088檢測儀探測管道的位置、走向、深度，通過發射機向地下管道發射一特定的交變電流信號，在防腐層破損處將有漏電信號向地麵輻射，並在漏點上方形成以漏點正上方為中心的球麵電位梯度，相對於完好管段和無管道地麵具有一定的電位差，通過人體電容法收到此信號，由此確定破損點的位置，經過比較泄漏電位確定破損點的大小。確定防腐層破損點的位置後，開挖驗證，並觀察防腐層的老化程度及粘接力；用電火花儀測量了防腐層的耐電電壓。坑內取上、側、下3處測量防腐層的厚度，每處各測3點。利用SL—AY508變頻選頻絕緣電阻測試儀測試管道外防腐層絕緣麵電阻。 2．2 土壤參數的測量 為了解該地段土壤環境的腐蝕性，開挖5個探坑，對每個探坑分別測量土壤的電阻率、pH值、含水率、含鹽量、氧化還原電位、直流雜散電流等與管道腐蝕有關的參數， 評價土壤的腐蝕性。 2．3 管體腐蝕狀況的測量 開挖深坑後，去除管體的防腐層，觀察腐蝕形態和腐蝕產物分布，判斷腐蝕成分，測量腐蝕坑的麵積和深度，並對管道的剩餘壁厚進行檢測，每個坑檢測3組數據，每組對管頂、管底及“4”、“8”點鍾的位置測量管線的剩餘壁厚；對管線的剩餘強度進行 評價。 3 檢測結果與 評價3．1 防腐層的防護性能 表1～表3為防腐層的破損情況，麵電阻和防腐效果的測量結果。所檢測的2．5 km距離內共出現了2個破損點，破損率為0．8個／km，腐蝕層的完整性和粘結性能比較差。防腐層存在變形、老化、局部剝離甚至嚴重的損壞，麵且厚度較薄。其中，4個探坑內防腐層厚度均小於2．5／n／ll，另一個探坑內防腐層厚度存在不均勻狀態(最厚處為8．3 lnln，最薄處為4．0 mln)。防腐層的麵電阻測量結果表明管段平均絕緣麵電阻為3 420 Q·m2，麵電火花儀測量了防腐層的耐電電壓均大於5 000 V，均為合格。

綜合以上檢測數據，依據標準SY／T0087-95和絕緣麵電阻對防腐層性能起決定性作用可以得出以下綜合評價.此管段防腐層存在一定老化、變形現象，防腐層較薄且有破損點，但尚可使用。

　 3．2 土壤環境的腐蝕性 表4為對二高壓線開挖5個探坑後測量土壤電阻率、土壤pH值、土壤含水率、土壤含鹽量、氧化還原電位、直流雜散電流等參數的結果，並依據cJJ95—2003(J273-2003)標準，對各參數進行了評價 5(受城市的客觀原因限製不能得到某些數據及其評價結果)。從表4可以看出，土壤電阻率的評價等級為較弱或中等，pH值的評價等級為較弱，含水率的差異比較大，分別為弱或強，含鹽量為弱或較弱等級，氧化還原電位為較弱或較強等級，直流雜散電流的評價等級為較弱。一般來說，在相同的條件下，土壤電阻率、直流雜散電流、氧化還原電位、土壤含水率對土壤的腐蝕性起主導作用，麵土壤的含鹽量、pH值對土壤的腐蝕性相對影響較小。在評價過程中，優先考慮決定性因素。綜合表4的評價結果，圖1示出了二高壓線中所開挖5個坑土壤腐蝕性的評價結果。此地區土壤基本屬於中等腐蝕性土壤，但應考慮土壤含水率和微生物腐蝕對管道的影響。 3．3 管體的腐蝕狀況與評價 3．3．1 按照管道壁厚的安全評價 開挖探抗後，去除管體的防腐層，管體表麵並沒觀察到明顯的腐蝕坑。表5給出了001和003號坑對應管頂、管底及“4”、“8”點鍾的位置測量管線的剩餘壁厚的結果。從表5可以看出，管線的壁厚存在一定的不均勻性，其中003號坑最大壁厚與最小壁厚的差值接近平均壁厚的20％。然麵管體外表麵沒有觀察到明顯的點蝕存在，這表明管道內壁可能存在腐蝕。這是由於管道服役時間長，有運行腐蝕性較強的煤氣的服役記錄。管體腐蝕相對深度可以由式(1)來計算： A= d/t*100％(1) 式中：A為管體腐蝕相對深度；d為管體腐蝕深度(最大壁厚一最小壁厚)；t為管體原始壁厚。

表6為5個坑的管體腐蝕相對深度，其數值在6％ ～16％範圍內，根據標準Y／T6151—1995可知。幾處管道發生腐蝕的程度並不嚴重。能夠維持正常運行 6。但從管壁的厚度來看，根據GB50251-2003部分輸氣管道最小壁厚的規定值，如表7所示，把表5中測量數據與表7數據對比可以看出，003號探坑管道剩餘的最小壁厚小於國標規定的最小壁厚，不符合最小壁厚要求，其他管段剩餘壁厚符合國標要求，可以安全運行。

3．3．2 按照管道承壓能力計算安全評價結果 由於檢測過程中沒有發現明顯的蝕坑、腐蝕裂紋的存在，管道的設計壓力計算公式可以根據式(2)來計算，在評價中可以將其計算結果看作管道的最大安全操作壓力。其計算公式為 P=σsFt／D (2) 式中：P為設計壓力，MPa；F為安全運行係數，具體數值見表8； 為管道材料的最小屈服強度，MPa；D為管道外徑，mm；t為管道設計壁厚，mm．

表9列出了城市管道係統常用輸氣管道材料的最小屈服強度。在不清楚管道所用鋼號的情況下，為保守起見，取最小的屈服強度計算，此處將管道的設計壁厚也取為測量最小壁厚值。另外考慮到城市人口密集，取地區類型為四類，則安全係數F取0.4。

對於二高壓線的DN500管道，為了計算管道所能承受的最大安全操作壓力，取最小壁厚計算(003坑)，其參數取值為t=5．4 mm；F=0．4：D =500 mm；σs=206 MPa，根據式(2)計算出該管道可用的最大安全操作壓力為1．78 MPa，遠遠大於高壓管線目前的最高運行壓力0．8 MPa，可以得出管道承受內壓是安全的。 綜合以上的安全評價可以得出以下結果：二高壓地區的高壓管道，部分管體已遭到破壞，003號探坑處已經不符合強度安全要求，建議盡快更換。其他探坑處的管道在現在的服役條件下，剩餘壁厚仍然可以提供足夠的強度，但是管體已經發生腐蝕，建議加強檢測或施加陰極保護。 4 結束語 (1)二高壓線所處地段未加陰極保護，直流雜散電流幹擾程度中等；大部分地方土壤含水量偏高。土壤呈弱堿性，存在細菌腐蝕，土壤腐蝕綜合評價腐蝕性中等。 (2)管線防腐層老化嚴重，厚度較薄且有破損點，保護性能比較差，但尚可使用。 (3)管體中可能發生內腐蝕，尤其是003號探坑處的管道腐蝕較為嚴重，剩餘壁厚低於國標要求；剩餘壁厚不足，建議在該坑附近加密探坑，確定腐蝕嚴重管段長度後，進行更換管道或加固維修。其他管道的管體強度和剩餘壁厚兩個方麵都符合國標要求，可以繼續使用。考慮到防腐層整體性能不好，且土壤含水率偏高，存在微生物腐蝕，建議施加陰極保護，或加強對管道的定期檢查和打孔檢測。