埋地燃气管道完整性检测及其应用

上海港口能源有限公司 施 玮

埋地燃气管道完整性检测及其应用

上海港口能源有限公司 施 玮

介绍了基于潜在危害识别的埋地燃气管道完整性检测技术，及其在一条复杂环境燃气管道上的应用。通过对燃气管道已有资料的收集分析综合，确定出目标燃气管道存在的主要潜在危害类型，有针对性地对燃气管道潜在危害因素开展完整性检测，并在检测基础上做相关分析评价，对检测到的燃气管道安全隐患实施维护改造，提高了燃气管道运行的安全性。

埋地燃气管道 完整性检测 危害辨识

0 引言

完整性检测目标管道为金山燃气公司高压天然气管道由新天鸿门站开始，结束于新农门站东侧阀井，所检测管道总长度约4.396 km。主要埋设于农田内。管道沿线途径农田、河流、高速公路、水泥路、亭枫公路、沟塘等，部分管段上方有高压线并行，多次穿跨越水塘，并部分管段附近还有其他管线埋设并行，穿越段与天然气管网公司管道有 2次交叉。沿线交通频繁、人流量大、住宅及地下设施多地区段属于三类地区，部分管道沿线环境比较复杂，所以给管道的探查也带了一定的难度。管道建成近7年来未进行过全面检验，部分资料遗失，安全状况不明。为确保该管道安全正常的运行，避免发生泄漏造成环境污染、恶劣的社会影响及可能的事故停输对生产造成巨大损失，对该管道进行了基于风险辨识的完整性检测。

1 完整性检测前的潜在危害辨识

管道完整性内涵一般包括：管道在物理上和功能是完整的；管道处于受控状态；管道运行商已经并仍将不断采取行动防止管道事故的发生。

燃气管道完全满足完整性内涵前两条要求，因此需要做的工作是采取行动防止管道事故的发生。

通过对该燃气管道相关信息的分析综合，并参考《输气管道系统完整性管理规范》(SY/T 6621—2016)中的21种管道事故已知潜在危害，确定出该燃气管道主要存在以下几种潜在危害需进行完整性的检测：

(1)外腐蚀危害。管道处于北亚热带季风湿润气候区，气候温暖湿润，沿线土质变化多样，干湿交替。

(2)第三方破坏。管道沿线交通频繁、人流量大，存在民房占压现象，地面标志缺失。

(3)焊接缺陷。安装资料缺失，焊缝质量不明，但经过近7年的使用，该问题应不严重。

2 完整性检测过程

2.1 第三方破坏潜在危害检测

2.1.1 检测工作内容

对于第三方破坏潜在危害，主要开展了以下几个方面工作：对管道地面标识进行调查；通过专用管道电流测绘系统PCM+，调查和检测管道的位置、埋深及走向进行定位检测；对管道占压情况进行统计。

2.1.2 检测结果

经过检测发现：此次检测的天然气管道埋深满足现行规范要求，埋深大部分在0.8 m以上。该条燃气管道地面标识缺少警示牌，转角无转角桩；全线存在直接占压3处。

2.1.3 应对措施

针对检测结果，制定了燃气管道地面标志安装计划，并在相关日常管理方面进行了改进。

2.2 腐蚀潜在危害检测过程

腐蚀是与时间有关的埋地管道破坏危害，也是埋地管道失效的最主要原因之一。据朗需庆《油气管道事故统计分析与安全运行对策》统计1970～1996年欧洲燃气管道事故和1985～2000年美国天然气管道事故中，腐蚀都是管道破坏原因的第二位；而 1981～1990年苏联输气管道事故和1969～2003年四川地区输气管道事故中，腐蚀破坏都高居首位。

2.2.1 检测内容

依据埋地管道电化学腐蚀的基本原理、当前埋地燃气管道腐蚀防护手段及当前腐蚀缺陷的检测水平，选择了以下几个方面进行完整性的检测。

2.2.1.1 腐蚀环境检测

埋地燃气管道周围的腐蚀环境是管道腐蚀重要影响因素，土壤物理化学性质影响金属腐蚀的途径或作用机理错综复杂，它的含水量、含盐量、PH值、电阻率、细菌、透气性等因素，砸不同地区相互关联，因而使得腐蚀作用的变化非常大，特别在杂散电流严重的情况下，可以几个月可能造成管道的腐蚀穿孔。该次检测在沿线选取了有代表性的土壤类型进行土壤腐蚀速率测试及理化分析，并选择了2条公路进行杂散电流测试。

2.2.1.2 腐蚀防护系统检测

埋地燃气管道的腐蚀防护系统包括外防腐层和阴极保护³。对防腐层检测又包括整体状况检测和局部破损点的检测。检测中，应用了电流衰减法对管道外防腐层的整体状况进行检测，利用ACVG对局部破损点情况进行了检测。对于阴极保护有效性，由于该燃气管道是牺牲阳极阴极保护，饱和硫酸铜参比检测方法，同时结合开挖直接检测进行了近参比管地电位检测。

2.2.1.3 管道缺陷检测

综合考虑管道沿线的土壤腐蚀性、腐蚀防护系统有效性情况及管道的结构特征，全线选取了若干处进行了开挖直接检测，一方面直接检测防腐层的破损情况，更主要地是检测管体在该种腐蚀环境及腐蚀防护系统情况下的腐蚀情况。管体腐蚀状况检测又包括对防腐层破损处的直接检测及基于导波技术的不开挖直接检测。依据检测的缺陷和管系应力计算结果，对管道进行了剩余强度和剩余寿命评价。

2.2.2 检测结果

2.2.2.1 腐蚀环境

依据全线的土壤理化分析、土壤腐蚀速率检测及杂散电流检测数据，进行了腐蚀环境综合分析，结果显示该燃气管道沿线整体环境腐蚀性较强。杂散电流测试现场共测试2处，直流杂散电流干扰为中、强，交流杂散电流干扰为弱，数据处理时，以管地电位(mV)为纵坐标，以时间(s)为横坐标绘制管地电位/时间分布曲线。电位变化曲线见图1、图2。

图1 新农高中压门站东侧荒地阀井(JV高—0035)

图2水泥路边阀井(JV高—0041)

2.2.2.2 腐蚀防护系统

防腐层整体质量状况评价：利用国家“十五”科研成果中提出的电流衰减率及《埋地钢质管道腐蚀防护工程检验》(GB/T 19285—2014)中的附录K(规范性附录)埋地钢质管道外防腐层分级评价之表K.1外防腐层电阻率Rg值(kΩ·m2)分级评价标准(见表1)，对所检测高压天然气管道的外防腐层整体质量状况进行了检测评价。

表1 外防腐层电阻率Rg值(kΩ·m2)分级评价

所检测管道防腐层质量为 1级的管段长度为1242 m，占所检测管道长度的31.8%；2级的管段长度为522 m，占所检测管道长度的13.4%；3级的管段长度为1132 m，占所检测管道长度的28.9%；4级的管段长度为 1013 m，占所检测管道长度的25.9%。结合现场检测情况存在防腐层等级为3、4级是因为除少数防腐层异常点外，管道上还有阀井及直埋牺牲阳极所引起的防腐层等级下降。因此从整体上来看，本次所检测管道的外防腐层的质量状况综合等级优良。

阴极保护检测采用饱和硫酸铜参比检测方法，检测结果发现，整个被检测管线的 12个测试桩电位基本位于-1.028～-1.444 V之间，均达到有效阴极保护电位(≤-0.850 V)的要求，这说明阴极保护系统没有失效，能起到减缓管道腐蚀的作用。

2.2.3 维护措施

针对检测的情况，为减小腐蚀潜在危害，实施以下几项措施：对检测dB值比较大的破损点进行开挖修复；建议使用单位应至少每半年一次对牺牲阳极保护系统保护电位进行测试，并根据该标准进行保护电位合格判断，若不合格应立即进行更换。

2.3 焊接缺陷威胁检测过程

对于焊接过程缺陷的检测分为两个部分：一部分对所有开挖检测中碰到的焊缝直接进行 100%的超声、磁粉无损检测；无损检测未发现焊缝超标缺陷，与焊缝未出过事故的安全运行历史经验相符。

3 结语

通过综合运营多种检测手段，实现了对燃气管道潜在危害的完整性检测，利用检测数据对管道进行了管系应力分析、剩余强度评价及剩余寿命预测评价，对腐蚀缺陷进行了安全评定，并结合其他相关信息对管道开展了风险评估。综合所有检测评估结果，向金山燃气公司提出有针对性地维护改造，调整了日常巡护重点，即提高了管道安全，也为公司发展转型进行探索。

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