城鎮燃氣管道是燃氣運輸的主要工具,其隨著社會的快速發展而得到了普及,由于早期的施工工藝和技術標準不健全,導致技術檔案資料缺失、對埋地鋼制燃氣管道管理難度較大,并且在燃氣管道運行的過程中,常常會受到各種因素的影響,進而發生故障,如果發生泄漏不能及時發現,發生爆炸事故,將給社會帶來巨大危害。
第三方破壞是最主要的因素,與城市和燃氣公司管理水平直接相關;腐蝕雖然直接導致的事故較少,但由于腐蝕跟時間有關,如果腐蝕導致泄漏不能及時發現,其導致的后果比第三方破壞更嚴重。
管道腐蝕最為嚴重的一般是電化學腐蝕,主要體現方式為在金屬管道表面形成腐蝕坑,導致管道變薄,在壓力作用下形成裂紋或者鼓包,也可使腐蝕部位的組織發生變化,嚴重時會引起管道爆裂,使管道的輸送能力降低,管道的使用壽命縮短,導致費用增加和意外事故發生。
項目概況
檢測項目位于遼寧省盤錦市,該項目主要對其所管轄的部分中壓鋼質燃氣管道進行全面檢驗。管道全長2.592公里,設計壓力0.4MPa,防腐層材料為3LPE,管道無陰極保護系統,2006年6月投入使用,至今已運行14年。
通過前期對所檢管道的初步了解,該項目管道運行時間較長,存在很多安全隱患,尤其是架空管道部分,存在防腐層剝離、支架損壞、支架與管道焊接處銹蝕嚴重、管道變形現象,通過資料審查發現上次全面檢驗報告設計壓力為1.6MPa,與設計資料不符,實際檢測發現運行壓力在0.6MPa左右波動,存在超壓運行現象。并且管道無陰極保護系統,這樣很難確定管道的腐蝕情況,因此安全壽命的管道腐蝕檢測是本次項目的重點之一。
燃氣管道腐蝕檢測
1 管道宏觀檢查
宏觀檢查主要包括位置與走向檢查、泄漏檢查、管道沿線地表環境調查、地面標志檢查、管道附屬設施的檢查、穿(跨)越檢查。
宏觀檢查基本符合要求,其中:
1、部分埋地管段缺少地面標志;
2、部分埋地管段埋深不足,埋深最淺處為遼河油田寶石花醫院食堂東15米,埋深0.23m;
3、興油街金河小區南側院墻外高壓開關柜占壓;
4、遼河油田油氣集輸公司院內西側、螃蟹溝河橋跨越北側、遼河油田寶石花醫院西側3處出土端防腐層破損,管體存在銹蝕現象;
5、振興小區院內架空管段防腐層剝離、支架損壞、支架與管道焊接處銹蝕、南側管段變形。
2 土壤腐蝕環境的檢測
土壤中存在著液體、空氣、鹽分等,尤其是沿海地區,土壤中含鹽量、含水量比較高,使土壤成為復雜的電解質,是引起埋地燃氣管道外腐蝕的重要因素,土壤的腐蝕性由含鹽量、含水量、土壤電阻率、pH值、氧化還原電位等決定,現場主要進行土壤質地測試、土壤電阻率測試、管道自然電位測試、氧化還原電位測試,其它參數通過取樣后送實驗室分析。對一處土壤進行腐蝕性調查,土壤成分測試結果如下:電阻率44.8Ω。m,pH值8.14,質地為砂土,含水量14.5%,含鹽量1.2g/kg,土壤Cl-0.056mg/kg,自然腐蝕電位(vs.CSE)-504mV,氧化還原電位(vs.CSE)115mV,腐蝕性評價得分為13分。
根據GB/T 19285-2014《埋地鋼質管道腐蝕防護工程檢驗》中第4.2對土壤腐蝕性進行評價,土壤腐蝕性評價等級見表1,經評價:土壤腐蝕性為3級(中)。
表1 土壤腐蝕性評價等級
3 防腐層狀況的檢測
對于早期敷設的鋼質燃氣管道,由于受到防腐作業水平和材料性能限制,外防腐層形式比較單一并且整體質量不高,通過分析電化學腐蝕原理,可以知道敷設外防腐層是為了增大宏觀原電池腐蝕電流回路中的電阻,減小腐蝕電流,從而達到保護管體的目的,外防腐層的整體安裝質量、第三方破壞及運行中的自然老化,部分管道外防腐層損耗嚴重,在一些雜散電流較多的地區,會對燃氣管道造成嚴重腐蝕。
采用交流電壓梯度法和電流衰減法對管道進行外防腐層檢測,本次檢測包括防腐屋破損點檢測和防腐層整體質量狀況檢測。根據GB/T 19285-2014《埋地鋼質管道腐蝕防護工程檢驗》附錄K,在不開挖檢驗情況下對外防腐層狀況進行評價,可采用防腐層電阻率(Rg值)、破損點密度(P值)、電流衰減率(Y值)等作為評價指標進行評價,本次檢驗選取破損點密度(P值)作為評價指標進行評價,評價指標見表2。
表2 外防腐層破損點密度P值(處/100m)分級評價
本次檢測的埋地管道總長度2592m,檢測出防腐層破損點4處,破損點密度P=0.15,評價結果為2級。
4 管道陰極保護狀況的檢測
埋地管道腐蝕防護的常規方法是陰極保護法,陰極保護法分為強制電流保護和犧牲陽極保護,強制電流保護法是由外部電源提供保護電流,將埋地鋼質燃氣管道和外加電流負極相連,來降低管道的腐蝕速率,達到保護管道的目的,犧牲陽極保護法是在埋地鋼質燃氣管道連接電位更負的金屬(鋅、鎂等)作陽極,與埋地鋼質燃氣管道在電解質溶液中構成大電池,而使埋地鋼質燃氣管道陰極極化,達到保護管道的目的。
由于本次檢測的管道無陰極保護系統,開挖處管地電位為-0.5040V,管道未受保護,因此評價結果為不合格。
5 雜散電流檢測
雜散電流分為交流雜散電流和直流雜散電流,對埋地鋼制燃氣管道影響最大的是直流雜散電流干擾,使埋地鋼質管道防腐層破損處腐蝕速率增大,對于干擾嚴重的區域(地鐵、路面交通系統等),短時間內就可以使埋地鋼質燃氣管道腐蝕穿孔,造成泄漏,如果不及時發現,將會危害群眾生命財產安全。
01 雜散電流交流干擾
本次檢測采用萬用表、CSE參比電極,利用埋地管道出土端測得管道交流干擾電壓最大值為0.0924V,檢測結果見表3:
表3 雜散電流交流干擾檢測結果(V)
02 雜散電流直流干擾
采用土壤表面電位梯度法測得土壤表面電位梯度為22.98mV/m,雜散電流直流干擾程度為強,檢測結果見表4:
表4 雜散電流交流干擾檢測結果
6 開挖檢測
對檢測出的處防腐層破損點進行開挖,驗證防腐層間接檢測的準確程度,確定管體腐蝕狀況,開挖點照片見圖1。
圖1 破損點現場開挖照片
在開挖條件下對管體腐蝕狀況進行調查,采用超聲波測厚儀、涂層測厚儀、里氏硬度計、卡尺等工具對管體腐蝕缺陷測量,對焊縫處進行超聲波無損檢測,同時對腐蝕產物分析,調查腐蝕產生的原因,通過開挖檢測發現開挖處防腐層剝落,管體存在局部腐蝕坑,打磨后,采用超聲波測厚儀對腐蝕坑進行壁厚檢測,實測最小壁厚為2.08mm。
管道檢測結果分析
1 埋地鋼質管道腐蝕防護系統模糊綜合評價
基于宏觀檢查、土壤腐蝕性、埋地鋼制燃氣管道外防腐層狀況、陰極保護有效性、雜散電流干擾等全面檢驗基礎上,對埋地鋼質燃氣管道腐蝕防護系統進行模糊綜合評價,計算出S=77.94,按照GB/T 19285-2014《埋地鋼質管道腐蝕防護工程檢驗》中附錄M埋地鋼質管道腐蝕防護系統分級,位于區間70≤Ci<80中,表明該段埋地鋼質燃氣管道的腐蝕狀況綜合評價結果為3級。
2 埋地鋼質管道剩余壽命預測
依據國家標準進行管體的腐蝕速率以及剩余壽命預測,經計算RL=2.77,在腐蝕速率不增加的情況下,預測管道剩余壽命為2.77年,根據TSG/D 7004-2010《壓力管道定期檢驗規則—公用管道》第29條全面檢驗周期不能超過預測的管道剩余壽命的一半,因此下次全面檢驗周期為1年。
3 全面檢驗結論及建議
① 立即降低使用工作壓力;
② 對埋地管道加裝陰極保護系統和采取直流排流保護措施,使其得到有效保護;
③ 修復埋地管段防腐層破損點;
④ 對局部減薄處進行修復;
⑤ 對架空管段防腐層剝離、支架損壞、管段變形進行修復;
⑥ 加強日常巡線工作,加強應急搶險隊伍及裝備的投入工作。
總結
隨著人民安全意識的提高,國家和使用單位對埋地鋼制燃氣管道的安全運行越來越重視,同時隨著管道數量逐年增加,使用單位對埋地鋼制燃氣管道的安全管理形勢也是越來越嚴峻,埋地鋼制燃氣管道的本體安全顯得更為重要,正確檢測與評價管道的腐蝕狀況,并對含腐蝕缺陷管道進行適用性評價,是管道安全運行的重要保證。
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