某新建油库工艺管道安装质量缺陷的分析与处理

王文明

〔中国石化江苏盐城石油分公司 江苏盐城 224005〕

某新建油库为某成品油管道配套油库，由具有相应资质的承包商分别承担了设计、施工和监理工作，项目规划储罐实际总容量10.4万m3，按照现行国家标准《石油库设计规范》(GB50074—2014)中油库等级划分标准，折算后总容量6.8万m3(柴油折半计)，为二级石油库。根据地方经济发展需要，项目采取总体规划、分步建设的方案，一期建设实际库容6.4万m3，预留二期5×8 000 m3储罐位置。该库建成后，是所在地唯一实现管输的油库，也是储存能力最大、技术最先进、自动化程度最高、安全设施最完善的新型油库，将为地方经济发展和人民生活水平的提高提供安全可靠的成品油供应。在工程实施阶段，建设方先后组织了多次施工质量检查，发现了输油、油气回收、消防等工艺管道安装中存在的一些质量缺陷，提出了相应的处理方法和建议，对缺陷进行合理的整改，以提高工程质量，确保油库安全运营。

1 管道安装存在的质量缺陷及影响

1.1 检查中发现的质量缺陷

(1)管道交叉跨越间距不足、座土不实。从油罐区集中敷设至发油管道泵棚旁的7根输油干管上，斜交连接后与发油管道泵相连的26根支管跨越干管间距太小，最小不足30 mm，既达不到常规设计的计算高度，也不符合规范要求；随后采用抬管垫砂调整间距，又将使干管座土不实；同时，加上乙醇10根共36根支管由地下垂直向上出土时，弯头处未设基座，使“∟”型管段呈悬空状态(如图1所示)。

图1 交叉跨越间距不足

(2)管道存在“盲肠”。前述7根干管端部均留有多余的管道。其中，4根多余管道长度为4～13.1m，形成了工艺管道系统中应当尽可能避免的“盲肠”(具体情况如图2所示)，不符合相关规范的要求。

图2 干管存在“盲肠”

(3)管道弯头抵近柱基。上述“∟”型管段呈悬空状态的弯头，有7处与罩棚柱相邻，致使管道弯头与柱基间距不足，有的甚至已抵住柱基棱角(如图3所示)。

图3 埋地立管抵住柱基

(4)埋地管道防腐层质量较差、破损。发油管道泵出口埋地敷设的DN100及以下的小口径管道存在较多脱皮、破损，并存在多处防腐层受损后透底现象(如图4所示)。

图4 埋地管道防腐层缺陷

(5)管道嵌入混凝土柱基安装。由于9座发油平台下的油气回收立管与H型钢立柱基础设计间距不足，施工中采取凿开混凝土基础侧壁形成沟槽将立管嵌入(如图5所示)，沟槽内较多石子露尖抵近管道，不符合相关规范的要求。

图5 油气回收立管嵌入柱基

(6)闸阀与墙柱间距太小。消防泵房最内侧冷却水管道上，闸阀被安装在墙体钢筋混凝土框架柱前面，闸阀手轮外缘距墙柱不足30 mm(如图6所示)，不符合设计与施工规范的要求。

图6 消防管道闸阀抵近墙柱

1.2 质量缺陷可能产生的影响

(1)当管道跨越间距不足并采用抬管垫砂方法时，其一是管道在原耕种土上开槽直埋，管下未设任何基础和垫层，加上之前梅雨期雨水的长期浸泡，槽底土层较为松软，存在管道承载后产生较大沉降的可能；其二是当埋地管道多根排列间距不大且又有上下层交叉时，不管回填材料采用素土还是砂子，回填方式采用撒填还是塞填，都很难使管下及管间回填料的密实度达到足以阻止管道下沉所需的支承硬度，加上基槽土层松软、管道本身重量、回填后产生的覆土重量、运行后才能形成的管内油品重量和内压，以及采用发油棚与管道泵棚分离式工艺不可避免产生水击压力振动的共同影响，将使管道产生沉降并伴有偏移的可能，从而使上下层交叉管道本就太小的间距变得更小直至为零；其三是上述26根输油支管和旁边10根乙醇支管出土处也受上述因素共同影响，在未设任何形式基座支承的“∟”型弯头处，垂直管段的下垂、歪斜将会发生，使管道泵入口管道与垂直管段连接的弯头焊缝及斜交连接处“⊥”型焊缝承受的应力加大，严重时存在管道失稳、焊缝开裂的风险。

(2)当埋地输油干管带有“盲肠”时，由于“盲肠”尾部不可能安装任何排出装置(口)，首先会使管道焊接、组装时残留在管内的焊渣、铁屑等被水压试验注入的水流推至“盲肠”尾部，在试压后排水时，又受管内真空度的影响，一定量的存水难以从管内排净，即使在后期管线吹扫时，也不可能将水杂等完全吹扫出去而残留于“盲肠”内。其次，在首次输油时会将“盲肠”内一部分空气挤压在尾部形成“气袋”，发油停泵时水击的惯性作用使管内油液往复回流，较短“盲肠”里的“气袋”易回流至最近一根支管插入口上升至泵前高位管段，稍长“盲肠”内的“气袋”在停泵回流和“气袋”气液界面表面张力克服油罐高液位形成的管道内压下，也向泵前高位管段上移，从而产生泵前高位管段的“气阻”；当高位管段空气直接进入泵腔时，又使油泵入口真空度不稳定，压头显著降低，将对离心式管道泵吸入性能产生不利影响，主要表现为压力不稳，阻力增大，流量减小，效率降低，严重时甚至不能正常工作；而对于更长“盲肠”，虽然“气袋”气液界面上的表面张力难以克服较长管道的内压上移至泵前高位管段，不会对管道泵工作性能产生直接影响，但也因“盲肠”更长，“气袋”更大，积聚的内压会更高，一方面使“盲肠”端头管帽焊缝承受更大的应力，另一方面也会使停泵时产生的水击压力间接地附加。再次，由于管道内压的作用，长期封堵在较长“盲肠”内的油品难以得到较大范围的流动，不仅形成了一定的死量(汽油管道容量共约1 290 L，柴油管道容量共约320 L)，而且也因前述的少量回流混合，对发出油品带来质量影响。

(3)同样受内压的作用，输油管道在运行中会产生轻微的振动，加之设计采用了管道泵组与发油鹤位较远距离的分离式布置，将使停泵产生的水击现象加大管道的瞬间振动幅度。当埋地管道弯头正对着基础坚硬的棱角时，极有可能使弯头在长期频繁的撞击和磨损下发生破损而漏油。因管道处于高液位正压供油且埋地敷设，泄漏难以被及时发现，更会加大经济损失和安全风险。

(4)土壤是由固体颗粒、液体、气体共同组成，具有毛细管多孔性的胶质混合体系。其中固态土壤包括矿物质、有机质和微生物等，而液体和气体存在于土壤颗粒的孔隙中。土壤的结构成份、氧浓度、酸碱性、微生物、电阻率等诸多因素，将使金属管道产生受土壤特性影响较大的化学腐蚀和电化学腐蚀相结合的综合性腐蚀。对于中等腐蚀性土壤，钢管的腐蚀速度通常为0.2～0.4 mm/a，较高可达0.8～1 mm/a，也有高达3～6 mm/a[1]。由于新建油库地处水网地带，地下水位较高，当埋地管道防腐层不符合质量要求时，有可能在脱皮、破损处产生腐蚀而降低使用寿命，严重时导致管道穿孔发生渗漏事故。

(5)采用凿开混凝土基础侧壁嵌入安装油气回收立管，不仅不符合相关施工规范的要求，也由于采用风(电)镐等破拆混凝土后较多石子呈尖状外露，当管道抵近时，发油作业管道的轻微振动都会使管道与石子产生不可避免的撞击和摩擦，存在管壁破损漏气的风险。

(6)消防冷却水管道闸阀安装于墙柱前，且距离太近，既不方便操作，也不利后期维保。

2 产生质量缺陷的原因分析

2.1 施工图纸设计有误

2.1.1 输油(气)管道设计有误

(1)跨越高度计算有误。在管网(含泵棚)平面图上具体情况(如图7所示)，从汽、柴油罐区和乙醇罐区分别引入的9根干管上，共有36根支管45°斜交连接并跨越干管，图中将跨越处作了A、B、C、D、E，5个竖面(具体情况如图8所示)，在跨越DN150等径管道介质为乙醇的A、B、C竖面，都对相关高程、斜交角度和直管长度作出明确的标注，以达对高程的控制。但在跨越DN200、DN250、DN350不同管径介质为汽、柴油的D、E竖面上，未按A、B、C竖面图的标注方式作出相应的标注，4根干管(EL+2600BOP)与支管(EL+3000)跨越高度仅设计为400 mm，比A、B、C跨越DN150和无跨越时的500 mm高度还小。而当DN150(Φ168×6)支管跨越DN350(Φ356×8)干管时，即使不考虑防腐层厚度，按图上管中对管底标注方式的计算高差也应至少不小于593 mm。当理应计入的一些尺寸在计算时可能部分或全部地被遗漏，必然导致管道交叉跨越高度普遍不足。因此，D、E竖面图上跨越管段处“EL+3000”的标注显然有误。

图7 发油泵棚工艺管道平面布置图(局部)

图8 管道泵入口支管跨越输油干管连接安装竖面图

(2)工艺要求存在偏离。在布设7根干管时，按汽、柴油大类油品分组且按组中最长管道对齐了管端位置，以求整齐美观，但可能未意识到对齐后形成的“盲肠”以及由此形成的“气袋”对油品质量和工艺性能的不利影响。同时，在36根输油和乙醇支管由地下出土时，即使认为当地气候条件可以不考虑预防热应力移位的锚固，也应在“∟”型管段(弯头)处设置基座，以防管道的沉降。

(3)管、柱间距考虑不周。由于干管上斜接出的36根支管在垂直出土位置，距罩棚柱中心距离设计为400 mm，可能仅考虑了管道与地面以上棚柱的距离间隔，未考虑到柱基凸出部分对埋地垂直上引管道的影响。也如此，油气回收鹤管下油气回收立管与H型钢立柱支架中心距离仅设计为250 mm，柱下400 mm宽钢筋混凝土基础可能同样未被考虑。按照相关规范要求，管道与设施边缘间距不应小于100 mm。

2.1.2 消防泵房工艺设备平面设计有误

图9为消防泵房工艺设备平面布置图，是由施工单位根据设计单位提供的概念设计方案进行的二次深化设计，监理单位确认后，经设计单位审查同意并施工。设计采用了常规单向进出的布置方式，以便在泵机另一侧留下人员通道，方便操作和管理。但设计时过度加大了人员通道宽度，将工艺设备压向后墙布置，最内侧DN200冷却水管道与后墙中心距离设计为600 mm，净距不足350 mm，不便于对闸阀的施工安装及后期的维修保养。而且，当闸阀又被布置在墙柱(截面尺寸为450 mm×450 mm，粉刷后实际凸出墙面145 mm)前面，闸阀手轮外缘距墙柱已不足30 mm，连采用常规工具拆装闸阀螺栓所需的旋转角度都难以满足，不符合相关规范的要求。

图9 消防泵房工艺设备平面布置图

其实，该泵房进深为10.5 m, 将工艺设备整体压向后墙布置后，图纸上消防泵基础前侧留下的通道宽度为4.06 m(净尺寸)，现场实测消防泵电机端部与前墙的净距也有3.26 m，有较大的余量留出内侧管道(闸阀)与后墙之间人员检修时不宜小于600 mm的所需宽度。因此，消防泵房的平面设计与“布局合理、方便适用”的基本要求尚存差距。

2.2 图纸会审、技术交底不够细致

图纸会审是指承担施工监理的监理单位组织建设、施工等相关单位，在收到审查合格的施工图设计文件后，在设计交底前进行的全面细致熟悉和审查施工图纸的活动。其目的一是使各参建单位熟悉设计图纸，了解工程特点和设计意图，找出需要解决的技术难题，并制定解决方案；二是为了解决图纸中存在的问题，减少图纸的差错，将图纸中的质量隐患消灭在萌芽之中[2]。

设计交底是指在施工图完成并经审查合格后，设计单位在设计文件交付施工时，按法律规定的义务就施工图设计文件向施工和监理单位做出详细的说明。其目的是向施工和监理单位正确贯彻设计意图，使其加深对设计文件特点、难点、疑点的理解，掌握关键工程部位的质量要求，确保工程质量[2]。

图纸会审和设计交底中提出的问题处理程序一般为：会议上决定必须进行设计修改的，由原设计单位按设计变更管理程序进行修改设计；一般性问题经监理工程师和建设单位审定后，交施工单位执行；重大问题报建设单位及上级主管部门与设计单位共同研究解决。施工单位拟施工的一切设计图纸，必须经过图纸会审和设计交底，否则不得开工；已经交底和会审的施工图以下达会审纪要的形式作为确认[2]。

建设、施工和监理等各参与方技术人员应提前阅图，以便熟悉图纸、分析图纸、发现问题，尤其应对不同设计单位图纸间、不同专业图纸间、平立剖面图间有无矛盾、各种管线标高有无冲突、标注有无遗漏、地基处理是否合理等进行认真细致的分析，以便在图纸会审和设计交底中提出问题并解决。即使因工程体量较大，施工图纸不能一次交付，也应在后期交付时及时会审，找出差错。但从检查中发现上述及其他问题的情况可以看出，存在于图纸上很多明显的问题未能被提前发现，更未能在图纸会审和设计交底中得以提出而解决，因此在施工中产生质量缺陷也就成为必然。

2.3 施工现场质量控制略有欠缺

(1)当发现支管跨越干管间距不足时，施工和监理人员未能认真查找原因和采取合理的整改方法，而是采取抬管垫砂进行间距调整，不仅违背了管组管底持平的设计要求，也不符合埋地管道应在验收合格的支承地基或基础上敷设的施工技术标准。同时，在安装并发现埋地立管弯头抵近和抵住柱基棱角存在严重缺陷时，未及时作出合理的整改。

(2)在发现发油平台下油气回收立管安装间距不足时，未采取更为可靠的措施进行调整，而采用了给管道后期运行带来安全风险的粗制陋装的整改方式。

(3)在安装消防泵房最内侧冷却水管道闸阀时，施工人员本身就应体会到闸阀贴近墙柱安装较为困难的实际情况，但未能作出合理的位置调整，致使闸阀与墙柱间距不符合规范要求，将给后期运行操作、检修保养带来不便。

(4)在埋地管道现场防腐后，施工人员对防腐质量自查和质量管理人员检查不细，使管道防腐层较多脱皮现象未能得到及时修补；管道现场防腐层尚未达到固化强度时，未采取可靠保护措施进行管道移动，造成防腐层破损；管道安装搬运或吊装不慎、作业粗野，造成防腐层破损；管道敷设后保护不到位，造成防腐层被损坏。

2.4 质量信息反馈意识有待提高

(1)施工作业技术交底和施工下料读图中，施工及技术人员新发现施工图存在问题时，应按质量信息反馈程序向监理或建设单位及时反馈，以通过设计单位复核后出具设计变更将设计误差消除。但实际情况是，这些质量问题的信息未能得到及时反馈，而是不加分析、将错就错地施工，导致了上述质量缺陷的产生。有的缺陷尚能通过简单的方式整改，但有的缺陷因牵一发而动全身使整改变得困难。

(2)施工现场各作业环节能及时反馈和传递准确、完整的基础质量信息，是卓有成效地实现工程质量管理的重要措施之一。这就要求基层施工、技术人员不仅要有发现问题、预见后果的能力，还要有及时反馈、传递信息的意识。

3 质量缺陷处理

3.1 质量缺陷处理的后续程序

在对缺陷(问题)范围、性质、原因和影响程度深入分析后，建设工程质量缺陷(问题)处理的后续程序通常为：①施工方应根据分析结果确定相应的整改方案，主要包括：返工、返修、降级使用、不处理、让步接收、报废等，制定的整改方案应经建设单位、监理单位同意并批准[3]；②对于能够通过返工处理达到标准要求的，由施工单位针对产生缺陷的原因制定整改措施，明确整改方法、质量要求、整改时间和整改人员，整改完成后按原施工验收规范进行验收；对于需要加固、补强、修正的返修措施，必须经监理或建设单位代表批准，并商定接受标准；对于必须进行报废处理的，应制定拆除方案，明确拆除范围、拆除方法、防护措施等，对重新制作的工程要制定质量预防措施[3]。

3.2 质量缺陷整改的方法

(1)基于管道泵棚地面(EL+3800)与干管(EL+2600BOP)高差达1.2 m，当地冻土层设计取值通常为0.35 m的有利条件，支管跨越的埋地横管高程尚有足够的调整余地,可由设计单位重新计算后予以变更调整，保证交叉管道跨越间距达到计算高度，且至少不小于50 mm的规范要求。故应将全部干管从基槽中吊出，采取增挖基槽和增设混凝土垫层、增加“∟”型管段悬空弯头下的支座，以防止管道的下沉，提高管道的稳定性。

(2)对于管道存在的“盲肠”当确定不是为了便于后期采取支管改造来调整发油鹤位品种而作出的预留时，应果断切除“盲肠”，以避免对油品质量和工艺性能带来不利的影响。

(3)为了维持管道泵入口36根出土支管排列整齐美观，又尽可能地减小整改工程量，可对弯头抵近或抵住柱基处，采用如图10(1)的方法进行整改，或经原设计单位核实确认对柱基结构无影响后，方可采用如图10(2)拆除混凝土基础棱角的方法整改，从而使管道弯头与混凝土柱基的间距不小于100 mm，但要注意斜面拆除后的平整，不得有石子尖状外露，保证管道的安全使用。

图10 管道弯头抵近柱基缺陷的整改

(4)对脱皮、破损的管道防腐层，可在焊缝补口的同时按照原有防腐级别进行修补，并采用电火花检测方法检查防腐质量，以确保埋地管道的防腐效果，避免因腐蚀严重导致穿孔漏油事故的发生。

(5)对于发油台下嵌入柱基安装的油气回收立管，应首先考虑调整立管安装位置的方法进行调整；当立管安装位置不能调整时，应由原设计单位核实对辅助立柱混凝土扩大基础切割的可行性，确认无承载影响时可考虑减小基础断面尺寸的方法增加与立管的间距。基础侧面拆除时，同样应保持破拆面平整，不得有石子尖状外露。

(6)鉴于消防泵房管道、设备已安装完毕，难以进行较大的改动，可将闸阀移位安装，以方便工作人员对闸阀的操作和后期的维修保养。

4 结束语

成品油油库是收发、储存、经营汽、柴油及其他易燃和可燃液体化学品的独立设施，是国家实施严格安全监管的重大危险源。油库的工艺管道能将各工艺单元有机联结构成一个完整系统，以完成收、发任务，实现工艺目的。因此，工艺管道的设计和安装是油库建设中最为重要的内容之一，如不注意认真设计和正确安装，就有可能出现各种差错，产生质量缺陷，埋下安全隐患，带来使用影响，甚至造成安全事故和较大的经济损失。

建设单位应根据油库工程的特点，及时成立由技术过硬、经验丰富、认真负责的专业技术人员组成的质量管理组织。工程开工前组织设计和施工单位认真进行图纸会审和设计交底；施工中，按国家现行有关工程建设法规、技术标准，加强工程质量的检查，统筹协调和解决各设计单位间、各专业施工单位间及其相互间、各专业图纸间的质量问题。

设计单位必须严格按照国家现行有关规定、工程建设强制性标准、技术标准进行设计，坚持“安全适用、技术先进、经济合理”的原则，做到布局合理、工艺顺畅、计算严谨、设计精细、要求具体、表达准确、专业配套、图纸齐全，并在技术交底时认真细致、交底彻底、沟通到位、反馈及时。

施工单位应坚持质量第一、安全第一、以人为本、预防为主的原则，建立健全质量管理体系，落实质量管理责任，严格按照工程设计图纸和施工技术规范、标准组织施工。施工单位认真做好图纸的审核、核对及作业技术交底，是取得合格施工质量的重要保证之一。因此，开工前相关技术人员应认真阅读设计文件，找出差错，发现问题，在图纸会审中及时提出；施工前认真进行作业技术交底，明确质量控制点和质量要求；施工中采取正确适用的工法、工艺进行施工；施工后应认真进行自检和复检，加强工序交接验收和分项分部工程的验收，发现不合格项及时处理，并切实注意对成品的保护。

施工监理单位应依照法律、法规、技术标准、设计文件及施工监理合同对工程质量实施监理，坚持科学、公正、守法的职业道德规范。设计文件是施工阶段监理工作的依据，监理单位应认真参加设计交底工作，透彻了解设计意图、质量要求，同时督促施工单位认真做好图纸的审核和核对；施工阶段应主要围绕影响施工质量的因素开展监理工作，正确拟定质量控制点并加强控制，应以制度保证落实；监理中发现施工质量不合格项，应按处理程序进行合理的处理，并及时向建设单位报告。

建设工程的质量管理应贯穿到施工的前、中、后每一个环节，各参与方既要职责分清、责任明确，又要齐抓共管、通力合作，才能在确保工程质量的前提下，顺利完成工程建设任务。