某小区燃气管道腐蚀原因检测分析

李 想，李 真，华剑英，王 飞，曹伟奇

（北京市燃气集团有限责任公司第五分公司，北京 100044）

1 某小区燃气管道腐蚀案例

某小区位于北京市城郊，管道进调压器为中压钢质燃气管，投运时间为2014 年6 月，以该段管道建设运行设计，远未达到设计寿命要求。2022 年3 月，在燃气集团的例行风险评估检测中，发现其中200 m 的长度中存在2 个Ⅰ类防腐层破损点、1 个Ⅱ类防腐层破损点，其中最深腐蚀坑深约4 mm。综合评估后认为，该段燃气管道存在显著的安全风险隐患。为确保管道运行安全，运维小组对小区燃气管道土壤和杂散电流进行检测，分析管道腐蚀现象产生主要原因，及时采取对应的处理措施，确保管道运行安全。

2 燃气管道腐蚀原因评价体系

2.1 燃气管道腐蚀原因总结

燃气管道腐蚀现象在管道运维工作中占比不断提升，安全隐患明显加剧，燃气企业在生产安全管理方面投入力度不断加大，对管道腐蚀现象产生原因研究也不断深入。文献［1］研究认为，燃气管道腐蚀可以分为大气腐蚀和土壤腐蚀两大类，其中土壤因素主要包括土壤中微生物影响、杂散电流影响、土壤形式和温度影响等方面。文献［2］在研究中将燃气钢质管道腐蚀原因分为化学腐蚀、电化学腐蚀、细菌腐蚀、杂散电流腐蚀等，并提出从管材选用、绝缘层保护、电极保护法等方面进行防腐处理。文献［3］以事故树法将燃气管道腐蚀产生原因分为土壤腐蚀、管道防腐层破坏、杂散电流影响等。结合理论研究与运维工作实际可以看出，杂散电流在小区燃气管道腐蚀致因方面占比较高，是燃气管道日常运维工作开展中应关注的重点。

2.2 模糊综合评价模型构建

模糊综合评价法是应用于复杂因素评价活动最为常见的方法，由于燃气管道腐蚀现象原因较为复杂，不同环境下评价标准也存在明显的模糊性或不确定性，因此采用模糊综合评价法能够较为准确地对腐蚀原因进行评估。模糊综合评价法模型构建主要包括如下流程：

（1）建立评价指标集。结合燃气管道现场环境、腐蚀泄漏案例、相关文献研究等，构建腐蚀因素指标体系。通常可以分为一级指标和二级指标，可以采用N1、N2、N3、……和N11、N12、N13、……的方式表示。

（2）明确指标因素划分标准。在分析燃气管道腐蚀原因时，指标等级划分越多所得到的评价结果也越精细，但是计算量也随之增加。本课题研究中，将风险等级由低到高分为低、较低、中等、较高、高5 个等级。

（3）单因素模糊评价。针对具体因素进行评判，确定评判对象与指标体系的隶属度。

（4）多因素模糊综合评价。将所有单因素评价结果归结为新的集合，依据评价权重分析不同因素的隶属度，确定所有评价指标的评价等级。

本文构建的评价模型如表1 所示。

表1 燃气管道腐蚀原因模糊综合评价模型

2.3 基于检测值的评价结果分析

以某小区燃气管道运行情况为例，作业人员依照上述指标要求，采用专门设备对不同指标数据进行测定，根据模糊综合评价模型分析管道腐蚀现象产生的主要原因，并为技术人员制定处理措施，为工程施工提供参考。土壤腐蚀指标检测结果显示，土壤含水率、电阻率、pH 值较燃气管道建设初始阶段无明显变化，部分检测点氧化还原电位平均值偏高，但能够保持在规定要求范围内。外防腐层性能检测结果显示，外防腐层绝缘电阻率能够满足管道运行防腐要求，部分管段每公里破损点明显超出安全运行要求，检测点日常检测频率较低，没有能够及时发现外防腐层腐蚀的现象。杂散电流检测结果显示，在日间周边地铁运行期间，最大直流杂散电流干扰值明显偏高，部分检测点通电电位波动幅度较为显著，夜间通电电位能够恢复至正常状态。化学腐蚀检测结果显示，燃气中化合物杂质含量未超出规定值要求，管道焊接及末端绝缘质量符合规范要求。

由上述检测结果分析可以看出，该小区燃气管道腐蚀现象较为明显，对管道运行安全产生影响，问题的主要原因是随着地铁建设运营时长增加，管道运行受地铁杂散电流干扰明显增加。通过对各个检测点管地电位和电位梯度进一步对比、分析，在距离地铁站较近位置杂散电流呈流入状态，在其他位置则呈现电流流出状态。因此技术人员要求运维部门在修复防腐层破损点的同时，需要分别针对杂散电流影响的特征采取有效措施，以避免杂散电流影响，确保管道运行安全。运维班组参照原有运维方案，结合当前燃气管道腐蚀处理先进技术制定了完善的处理方案，确保具体工作有序推进。

3 燃气管道腐蚀防护处理措施

3.1 破损点修复措施

依照当前钢制管道修复标准，技术人员首先需要根据腐蚀级别制定破损点修复标准，施工人员依照修复工作要求做好相应准备，及时完成修复工作。根据修复标准要求，对于直径不超过30 mm 的破损点，可以采用“热熔胶粘剂+聚乙烯”补伤片进行处理；对于直径超过30 mm 的破损点，则应当采用“粘弹体防腐胶带+环包双层聚丙烯增强纤维胶带”的方式处理。在处理之前，施工人员首先应做好管道表面的清理工作，使防腐层缺陷完全暴露出来[4]。然后将破损点周边防腐层进行剥离，确保出现锈蚀的管体能够完全裸露出来，将腐蚀物清理干净。最后依照不同处理措施要求，对破损点进行补伤处理。进行补贴时，应当确保覆盖面边缘搭接至原有防腐层100 mm 范围，确保搭接宽度能够完全覆盖。修复作业完成之后，还应当采用目测和电火花检测方式对修复效果进行判定，以确保处理效果达到设计要求。

3.2 杂散电流排流措施

近些年来，随着城市地铁、建筑物电气设备等所产生的杂散电流对燃气管道腐蚀产生的影响更加显著，杂散电流排流已经成为腐蚀处理的重要措施。在燃气管道运维工作中，较为常见的电保护法主要有4 种。

（1）强制电流法。主要是利用外加直流电源方式，使燃气管道对土壤造成负电位保护，达到保护管道目的。这种方法需要接入外部电源，并且对周边金属构筑物会产生较大干扰，运维管理要求高，但是能够覆盖较大范围，不受土壤电阻率限制，因此多是应用于较大范围内燃气管道腐蚀保护工程。

（2）牺牲阳极法。主要是利用比铁电极电位更负的铝、镁、锌及其合金等金属材料与燃气管道连接，作为阳极，以更好的起到管道保护作用。牺牲阳极法无需增加外部电源、对周边金属构筑物干扰小、维护便利、经济效益高，但是无法在高电阻率土壤中使用，保护电流不可调、调试作业复杂，施工技术难度较大[5]。

（3）极性排流。这种方法主要是利用二极管单向导通性能，将杂散电流排回干扰源，具有施工简单、排流效果好、自动运行等方面特征，但是对其他构筑物有一定干扰，在电铁停运时，保护作用丧失，较为容易出现过保护现象。

（4）强制排流。主要是利用整流器进行排流，确保管道能够处于有效阴极保护状态，具有保护范围广，无阳极干扰等特征，但也会对其他金属构筑物产生干扰，需要外部电源支持，容易出现过保护现象。

3.3 做好日常运维监测

小区燃气管道腐蚀现象产生的原因较为复杂，在处理不到位的情况下存在显著的运行安全隐患。因此，燃气运维部门应从群众的切身利益出发，全面深入做好日常运维监测工作。运维人员应积极学习新型监测设备操作技术，掌握新型检测方法应用要求，严格依照规范做好日常检测工作[6]。对于监测过程中出现的管道腐蚀现象，应当及时上报技术部门，由技术人员制定合适的施工方案，施工人员严格依照方案进行维护工作，使腐蚀现象得到及时、有效的处理，确保管道保持安全稳定运行。

4 结束语

做好燃气管道腐蚀原因的检测工作，采用合适的方式处理腐蚀管段，是燃气运维部门日常工作的重要组成部分。运维工作人员应树立良好的安全管理意识，不断强化自身学习，积极采用新型技术优化管道腐蚀检测工作，严格依照规范要求进行操作，以确保燃气管道保持良好的运行状态，在切实满足用户用气需求基础上，提升管道安全运行水平，切实推动燃气运维工作朝向现代化方向发展。