李康春1,2 鄧富康1,2 黃福川1,2

1.廣西大學化學化工學院； 2.廣西石化資源加工及過程強化重點實驗室

［摘 要］隨著我國天然氣工業的發展，城市天然氣的消費總量不斷增加。由于人為和環境等多方面的原因，管道失效導致的事故時有發生。本文對城市天然氣管道失效泄露的原因作一淺析，并對常用的泄漏檢測技術進行了對比分析，提出了相應的解決措施。

［關鍵詞］城市燃氣管道 失效檢測 技術措施

由于城市人口和經濟相對集中，管線穿越地域廣，服役的環境復雜多變，一旦突發失效破壞，就會造成很大經濟損失，甚至造成人員傷亡，污染周圍環境。

1 城市天然氣管道失效的原因

據有關資料顯示，通常來說造成城市天然氣管道失效的原因分別是腐蝕（占68%）、第三方破壞（占15%）、連接接頭失效（占9%）及地面上的活動和管道質量缺陷（占5%） [1]。

1.1 腐蝕

管道的腐蝕有內腐蝕和外腐蝕之分。管外腐蝕是在防腐涂層出現較為嚴重的破損情況下發生的。防腐層破損的原因，或許是因為使用時間過長而老化脫落，或許是施工過程中受到損傷，還有可能是外界雜散電流的干擾以及外界應力變化引起。鋪設在潮濕泥土中防腐涂層易遭受破壞，且存在局部應力集中而失去防腐能力的埋地管道腐蝕情況最為嚴重。在管道建設、運營過程中，回填質量無保證、管道防腐涂層選擇不當、外界雜散電流干擾以及管道使用周期過長等因素，都有可能導致管道的防腐涂層失效。而對防腐涂層最為關鍵的影響因素是管道建設能否確保按規范施工。

管內腐蝕則是主要發生在輸送管道上。由于管道輸送的天然氣可能會含有一些腐蝕性氣體，這些腐蝕性氣體及從外界混雜的水氣在管道內的凹陷部位聚集，就會腐蝕管道內壁，使管道發生穿孔。一般來說，鋼管較鑄鐵管受到的腐蝕更為嚴重。同時，城市地下基礎設施（包括交通、給排水、動力、供熱、通訊等）帶來的雜散電流的干擾，會嚴重削弱燃氣管道的陰極保護能力，導致管道容易發生腐蝕。

1.2 第三方破壞

對燃氣管道最主要的破壞因素是第三方的不規范施工活動。另外，還有各種機械的碾壓或沖撞、違章建構筑物占壓及其他人類不正常的行為活動。第三方破壞導致的管道失效事故容易造成重大人員傷亡和財產損失,應當重點加以防范。

1.3 管道質量缺陷

管道質量缺陷主要包括：管材原始質量缺陷(含制造過程中的質量缺陷和運輸過程中的損傷)和焊接或連接缺陷。管道材料原始質量相對而言比較好控制，缺陷一般比較少且容易被及時發現，由于這類缺陷的存在而直接導致的管道失效僅僅是偶然事件。焊接質量不合格而產生的各類缺陷也會導致管道失效。其主要原因是，在施工中沒有嚴格執行相應的規范和操作流程，焊工職業素質和技能不過關，無節制地加班趕工期，現場監管工作缺失。鑄鐵材料的機械連接接頭容易發生失效而漏氣，其原因可能是管道接頭不適用干氣，接頭處所用的墊圈和填料等出現老化、損壞等問題。

2 城市燃氣管道失效診斷

根據統計，我國多數燃氣管道失效泄露事故的原因是管道受到腐蝕（包括管道內腐蝕和外腐

蝕）。其中，管道外腐蝕是最主要的原因。

2.1 管道外腐蝕檢測

因為管道防腐一般都是采用防腐涂層和陰極保護相結合，所以管道外腐蝕檢測的對象主要是涂層和陰極保護。檢測的方法有直接檢測和間接檢測之分，直接檢測就是將管道挖出來以后直接對其進行檢測，但是這種方法受制于實際情況，局限性較大。一般情況下不會使用直接檢測法，而是使用間接檢測法，即使用各類儀器工具在地面上進行無損檢測。管道外腐蝕檢測的檢測參數有兩個，一個是管/地電位，另一個是管內電流。管/地電位檢測技術主要有Person檢測法、短間歇電位檢查法、組合電位測試法、直流電壓梯度法等；而管內電流檢測技術主要有電流梯度分布法、分段管內電流比較法等[2]。這類間接檢測管道外腐蝕的方法，需要比較專業的人員仔細測量和綜合分析，才會得到比較可靠的數據。

2.2 管道內腐蝕檢測

由于管道內遭受腐蝕后，管壁就會由厚變薄，局部地方會產生大大小小的凹坑和麻點。內腐蝕檢測技術就是利用管壁的厚度發生變化這一點來進行測量和分析。管道內腐蝕檢測采用的方法一般有漏磁通法、超聲波法、渦流檢測法、激光檢測法和電視測量法等[3]。漏磁通法使用漏磁通器進行檢測，具有良好的檢測性能、安全性能和移動性能，應用比較廣泛。漏磁通法檢測利用了鐵磁材料具有高磁導率特性，鋼管腐蝕缺陷處的磁導率與正常地方的磁導率不相同,在有外加磁場作用下鋼管被磁化。當鋼管完好時,大多數磁力線可以通過鋼管且不發生扭曲,在這種情況下磁力線的分布是均勻的；而當管材內部有缺陷時,磁力線不能均勻通過鋼管且會發生彎曲,這種情況下就會有有一部分磁力線發生泄漏[4]。這時，檢測被磁化鋼管表面泄露出來的磁力線,即能判斷是否有缺陷存在。對于中小型管道，漏磁通法檢測具有良好的適應性，對于各種內管壁的缺陷都可以進行檢測，并且在檢測時不需要使用耦合劑。但是漏磁通法僅限于材料表面以及近表面的檢測,而且被檢測的鋼管管壁還不能過厚,對外界干擾抵抗能力不強,空間的分辨力也不夠。

3 城市燃氣管道失效應對措施

城市燃氣管道失效狀況非常復雜，是當前城市燃氣管道安全可靠運行面臨的一個難題。燃氣管道檢測的環境條件也相當復雜，主要表現在各種各樣的干擾比較多，當燃氣管道與排水系統、通訊系統和電力系統等的線纜混合分布時，想要檢測出其缺陷難度較大。城市的各種建筑物等基礎設施分布相當密集，其中有一些設施甚至違章占用管道；還有地面上的水泥或者瀝青等，這些都給管道的檢測帶來很大不便。此外，燃氣管道在交付使用后，由于自然環境中腐蝕性物質的侵害、工作人員操作不規范、日常維護不到位等，也會對管道材料的性能產生不利影響，最后導致失效而引發各類事故。

為了應對上述種種問題，十分有必要加強日常的管理和維護，嚴格要求工藝操作指標，嚴格執行燃氣管道安全操作規程中的規定，對操作流量、壓力、溫度、交變載荷和腐蝕性介質等指標進行控制。需要建立巡回檢測制度，對工藝指標參數、運行情況、系統平穩情況、管道接頭閥門等關鍵部位密封情況、防腐涂層完好情況等進行巡回檢測，重點加強對燃氣輸配系統流程的要害部位及重點管段的檢查，如儲罐、調壓與壓縮機進出口管道、鐵路橋梁穿越處和居民點燃氣管道等。在加強檢測的基礎上，還需要重視維護保養，如保持管道表面完整以減少腐蝕，保證閥門開關靈活，保持安全閥壓力表的靈活度準確、保證緊固螺栓完好等。在門站、儲配站的安全運行及管理中，需注意儲氣罐的升降幅度，安排定期檢修和涂漆防腐。由于燃氣本身有一定程度的化學腐蝕性，因此管道不可避免會有腐蝕穿孔現象。在有關規范規定允許的補強范圍內，可以采取措施補漏，完畢后還應做探傷、強度和氣密性實驗驗收檢查。對于壓縮機的安全維護管理，應根據機型和燃氣特性來確定。壓縮機運行過程中，應按時巡視各機械摩擦部分的注油潤滑情況，測試軸承轉動部分外殼溫度等。

4 結語

隨著經濟不斷發展，我國城市天然氣消費總量及用氣人口將會繼續增加。這對天然氣管道的安全性和可靠性提出很高要求。為了保證用氣安全，有必要對天然氣管道的建設和運行進行深入研究，不斷完善法律標準，創新檢測技術，強化管理措施，以解決管道失效問題。

參考文獻：

[1] 黃小美,彭世尼,楊俊杰,等.國內典型城市燃氣管道失效調查與分析[J].2010,30(9),26-27.

[2] 郭明.陰極保護技術的研究與應用[D].大慶石油大學,2006.

[3]池琳.管線鋼的應力腐蝕行為與檢測技術基礎研究[D].北京化工大學,2004.

[4]柳言國,陳蘊衡.油田埋地管線腐蝕檢測技術現狀及發展方向[J].腐蝕與防護,2003,23(6),260-262.

作者簡介：

李康春，男， 1990年生，碩士研究生，主要從事生物質甲烷處理及應用的研究。

《管道保護》2016年第4期（總第29期）