埋地壓力管道的檢測方法選擇及要點(diǎn)

劉凱亮

甘肅省特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測研究院 甘肅蘭州 730050

就目前來看，我國石油及天然氣工程建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，集輸鋼質(zhì)管道建設(shè)里程數(shù)增長速度更快。為切實(shí)保障埋地壓力管道運(yùn)行水平，還需要重點(diǎn)分析管道運(yùn)輸介質(zhì)存在的各類性質(zhì)，如易燃易爆、腐蝕、毒害等。為從根本上規(guī)避埋地壓力管道泄露等問題發(fā)生幾率，還需要重點(diǎn)做好管道檢測工作，注重評估管道運(yùn)行期間事故發(fā)生的可能性與事故潛在后果，制定出專項合理的埋地壓力管道檢測與運(yùn)維方案。

1 埋地壓力管道檢測工作的重要意義

隨著社會經(jīng)濟(jì)與科技技術(shù)發(fā)展速度不斷加快，各領(lǐng)域生產(chǎn)經(jīng)營建設(shè)，對石油、天然氣等資源的需求量日漸提升，為油氣管道輸送業(yè)發(fā)展奠定了堅實(shí)基礎(chǔ)。現(xiàn)階段埋地壓力管道已然成為石油天然氣運(yùn)輸中的主要設(shè)施，在管道長期運(yùn)行過程中存在的各類質(zhì)量問題及安全風(fēng)險更為突出。為避免此些問題演變成大規(guī)模安全事故，還需要采用科學(xué)合理的檢測方式劃分定位區(qū)域，分析導(dǎo)致埋地壓力管道安全隱患問題的原因，制定出專項可行的管道檢驗(yàn)與維護(hù)方案，切實(shí)延長埋地壓力管道運(yùn)行全壽命周期，控制管道運(yùn)維成本。

2 埋地壓力管道檢測法律依據(jù)

在埋地壓力管道檢驗(yàn)工作開展過程中，需要嚴(yán)格遵照中華人民共和國石油天然氣管道保護(hù)法案，特種設(shè)備安全檢測條例、壓力管道安全管理與監(jiān)察規(guī)定。由于埋地壓力管道屬于特種設(shè)備，需要在投產(chǎn)三年后進(jìn)行全面檢測。依照埋地壓力管道設(shè)計運(yùn)行期間的具體情況合理控制檢測周期，要求管道檢測工作最長不可超過8年。

3 埋地壓力管道檢測方式及檢測要點(diǎn)

3.1 埋地壓力管道運(yùn)行風(fēng)險

在埋地壓力管道檢測過程中，檢測工作可分為內(nèi)檢測、直接檢測與耐壓檢測三種方式。集中檢測又分為管道內(nèi)腐蝕直接檢測、應(yīng)力腐蝕開裂直接檢測、外敷時直接檢測。

結(jié)合壓力管道定期檢測規(guī)定，在開展壓力管道全面檢驗(yàn)過程中，需要結(jié)合相關(guān)資料識別，能夠影響管道完整性的各類風(fēng)險因素。具體來說，此些因素主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）固有風(fēng)險因素。在埋地壓力管道檢測過程中，固有風(fēng)險主要包括設(shè)備制造、安裝、改造及維修生產(chǎn)過程中的各類風(fēng)險缺陷；

（2）時間風(fēng)險因素。在埋地壓力管道長期運(yùn)行期間出現(xiàn)的內(nèi)腐蝕、外腐蝕、應(yīng)力腐蝕開裂等情況；

（3）外力破壞因素[1]。在埋地壓力管道實(shí)際運(yùn)行期間遭受到的第三方破壞、外力破壞與誤操作情況；

（4）外界風(fēng)險因素。埋地管道運(yùn)行過程中存在的潛在風(fēng)險問題，如外界運(yùn)行環(huán)境異常變化等。在此些風(fēng)險問題評估過程中，還需要結(jié)合相關(guān)檢測資料進(jìn)行風(fēng)險評估調(diào)查，選擇更加適宜的全面檢測方式，依照檢測結(jié)果制定出專項可行的埋地壓力管道運(yùn)維方案。

3.2 內(nèi)檢測方式及檢測要點(diǎn)

在埋地壓力管道內(nèi)檢測過程中，內(nèi)檢測工作需要重點(diǎn)使用漏磁檢測、超聲波檢測、渦流檢測、射線檢測、光學(xué)無損檢測、導(dǎo)波檢測以及清管器內(nèi)檢測方式。

如埋地壓力管道運(yùn)輸?shù)慕橘|(zhì)具有較高腐蝕性，管道自身條件滿足一定要求，可配合使用內(nèi)檢測手段。在漏磁檢測過程中，檢測裝置內(nèi)部磁鐵會在管壁全圓周處產(chǎn)生縱向磁回路場。在檢測器于管道內(nèi)部行走時，如果管壁沒有缺陷，磁力線將會始終處于管壁內(nèi)。如果管內(nèi)壁或外壁存在缺陷問題，磁力線將會穿出管壁，出現(xiàn)漏磁現(xiàn)象。

在內(nèi)檢測方式實(shí)際應(yīng)用過程中，也會存在較多安全及質(zhì)量隱患問題，導(dǎo)致檢測期間的精度與效率無法得到根本上保障。以漏磁內(nèi)檢測技術(shù)為例，通過實(shí)際調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，漏磁內(nèi)檢測效率較快，針對出現(xiàn)故障的危險液體及天然氣管道，失效原因缺陷未檢測到的管道占51%、缺陷特征較低的管道缺陷率占32.3%、錯誤辨識率占16.7%。

同時，使用漏磁內(nèi)檢測方式的要求較高。如國內(nèi)漏磁檢測的通球應(yīng)當(dāng)為8寸以上，管體壁厚應(yīng)當(dāng)在18毫米以下。管件以及閥門處應(yīng)當(dāng)通徑，管道材料必須為鐵磁性材料，對管道輸送差異具有明顯限制。

3.3 內(nèi)腐蝕直接檢測

在埋地壓力管道檢測工作開展期間，如受到各類因素影響而無法進(jìn)行內(nèi)檢測工作時，還需要接觸模型分析的方式，分析埋地壓力管道的凝析烴、凝析水、沉淀物的可能聚集地。借助開挖以及外壁漏磁爬行裝置，對管道外壁進(jìn)行直接檢測，以確定管道整體的腐蝕情況。

3.4 外腐蝕直接檢測

在埋地壓力管道運(yùn)輸介質(zhì)不具備腐蝕特征的情況下，還可以使用外腐蝕直接檢測手段。外部是直接檢測工作所需考慮到的因素為輸送壓力、輸送介質(zhì)、管道規(guī)格、外腐蝕種類、周邊地區(qū)地質(zhì)條件與水文特征，是否采用了陰極保護(hù)措施等因素。

本文以南方地區(qū)埋地壓力管道檢測工作為例，此些地區(qū)降雨量豐沛等特征，埋地壓力管線敷設(shè)期間的地下水位高，受地下水季節(jié)性及長期浸泡等因素影響，管道外防腐蝕層受破壞程度更加嚴(yán)重，需要進(jìn)行專項可行的外腐蝕檢測。

如管道使用了陰極保護(hù)手段，在外腐蝕層質(zhì)量較差的情況下，保護(hù)電流也會流失，陰極保護(hù)水平難以滿足埋地壓力管道實(shí)際運(yùn)行要求。在此種情況下使用外腐蝕直接檢測技術(shù)，相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)注重統(tǒng)計分析失效管線的位置以及具體分布情況。評估管線陰極保護(hù)裝置運(yùn)行效果，依照外腐蝕層檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)沒有達(dá)到陰極保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的各類管線以及腐蝕活化點(diǎn)。通過查詢資料的手段，如彎頭材質(zhì)檢驗(yàn)資料、焊縫施工報告與事故維修記錄，確定最有可能出現(xiàn)腐蝕情況的埋地壓力管道位置，并對此位置進(jìn)行重點(diǎn)開發(fā)與檢測。依據(jù)開挖檢驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)數(shù)值，明確造成管道引起保護(hù)失效的各類原因，針對此些原因制定出專項可行的解決方案。

如果管道沒有施加陰極保護(hù)，外層質(zhì)量較差，還應(yīng)當(dāng)在原有基礎(chǔ)上增加開挖探坑檢驗(yàn)數(shù)量，最大限度獲取到管體失效樣的數(shù)據(jù)。對實(shí)際檢驗(yàn)工作中可能發(fā)現(xiàn)的各位破損點(diǎn)進(jìn)行逐步修復(fù)，應(yīng)對修復(fù)后的管道運(yùn)行性能進(jìn)行全方位檢驗(yàn)，確保埋地壓力管道能夠重新恢復(fù)到正常運(yùn)行效果。

以西北地區(qū)鹽漬土壤環(huán)境為例，該地區(qū)降雨量稀少，土壤內(nèi)部含鹽量高、地下水位較低，管道實(shí)際腐蝕情況并不嚴(yán)重。如在集輸井站、低洼地段，土壤鹽分較高，會使管道外層受到嚴(yán)重腐蝕影響。

在針對此地質(zhì)環(huán)境開展埋地管道外腐蝕直接檢測工作中，重點(diǎn)關(guān)注低洼地區(qū)、潮濕地區(qū)及地下水位較高區(qū)域的重點(diǎn)檢測工作。以某條集輸鋼制埋地壓力管道為例，該管道沒有進(jìn)行陰極保護(hù)，整體采用了石油瀝青防腐工作。通過實(shí)際檢測發(fā)現(xiàn)，管體腐蝕坑超過3.5毫米的缺陷位置共9處，其中六處為探坑腐蝕穿孔。

在城市環(huán)境下對鋼質(zhì)埋地壓力管道進(jìn)行集中檢測，需要選擇適宜的檢測手段。由于城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿婪笤O(shè)在城區(qū)綠化帶、人行橫道、擴(kuò)建后的車行道下，上部人員及車輛的荷載力較大，高壓電線數(shù)量多，對管道運(yùn)行期間的干擾度較大。受運(yùn)行環(huán)境較為復(fù)雜等因素影響，如城市燃?xì)夤艿赖姆种Ф啵艿缆裨O(shè)在水泥或?yàn)r青混凝土下會嚴(yán)重影響到實(shí)際檢測水平[2]。不僅如此，燃?xì)夤艿蓝嘁娪谌丝诿芗貐^(qū)，如燃?xì)夤艿莱霈F(xiàn)安全事故，會導(dǎo)致燃?xì)夤?yīng)中斷、周邊環(huán)境污染嚴(yán)重當(dāng)惡劣問題，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行重點(diǎn)檢測。

在埋地壓力管道運(yùn)行時間為3~10年的情況下，管道運(yùn)行效果最好，管道安全情況較為穩(wěn)定，但在特殊環(huán)境下的管道或管件也會出現(xiàn)失效問題。此類管道過程中，需要著重分析失效管道的分布位置，找尋出容易出現(xiàn)腐蝕情況的管道區(qū)，如污水排放管道區(qū)、雜散電流干擾區(qū)進(jìn)行重點(diǎn)檢測。在實(shí)際檢測過程中對水泥或者瀝青路面進(jìn)行澆水處理、著重檢測學(xué)校區(qū)、商業(yè)區(qū)的埋地壓力管道檢驗(yàn)工作。

在埋地壓力管道投入運(yùn)行時間不足三年的情況下，管道出現(xiàn)的質(zhì)量問題主要是源于管道安裝質(zhì)量、材料制造缺陷引起。為從根本上保障埋地壓力管道建設(shè)水平，對管道系統(tǒng)質(zhì)量與修復(fù)安裝過程進(jìn)行全方面管控，確保埋地壓力管道能夠安全運(yùn)行。在新建埋地壓力管道建設(shè)過程中，需要檢測工作全面開展。實(shí)際檢測工作主要包括資料調(diào)查、一般性宏觀檢查、腐蝕防腐系統(tǒng)與非開挖等內(nèi)容。針對特殊地理位置埋地壓力管道以及失效部位管道進(jìn)行重點(diǎn)檢測，收集檢測數(shù)據(jù)，并對管道整體進(jìn)行全面安全分析。

已經(jīng)接近年限的埋地壓力管道，管道安全性能越來越差，進(jìn)入到安全事故多發(fā)階段。在針對此類管道進(jìn)行檢測工作中，還需要著重關(guān)注沿途分布密度較大的陽極對附近管道外腐蝕層的覆蓋及干擾情況，排除埋設(shè)陽極對外防腐蝕層損失點(diǎn)的定點(diǎn)干擾。部分管道管體的腐蝕較為嚴(yán)重，可以在實(shí)際檢測基礎(chǔ)上確定其他管道可能存在的管體嚴(yán)重腐蝕問題，最大限度降低安全事故發(fā)生幾率。部分埋地壓力管道由于受到城市化建設(shè)影響而被迫改建，還應(yīng)當(dāng)對改建的管道進(jìn)行抽查檢測，重點(diǎn)檢測管道焊縫、新管段與舊管路連接位置，避免此些位置出現(xiàn)連接度不足、運(yùn)輸介質(zhì)泄漏等問題。

3.5 埋地壓力管道耐壓試驗(yàn)

在埋地壓力管道內(nèi)檢測或直接檢測效果不佳的情況下，還可以使用耐壓試驗(yàn)檢測方式，要求耐壓試驗(yàn)在開展過程中應(yīng)當(dāng)符合國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。注重對不同埋地壓力管道的泄漏數(shù)值進(jìn)行模擬，及時發(fā)現(xiàn)存在于管道中的泄漏問題，指定出專項可行的耐壓試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

3.6 設(shè)置合理的現(xiàn)場監(jiān)測時間

在檢測埋地壓力管道外腐蝕情況時，現(xiàn)場監(jiān)測工作需要沿管道敷設(shè)方向徒步進(jìn)行，依照管道周邊地理環(huán)境、土壤條件、地下水分布情況等合理制定現(xiàn)場檢驗(yàn)制度。注重分析管道敷設(shè)地區(qū)不同季節(jié)降雨量情況，盡量將檢測工作設(shè)置在降雨量較小的時段，避免降雨對檢測結(jié)果的質(zhì)量及效率造成不利影響[3]。

3.7 建立集輸鋼制管道腐蝕評判模型

收集集輸鋼制管道運(yùn)行期間的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，如輸送介質(zhì)性質(zhì)與介質(zhì)參數(shù)等。分析集輸鋼質(zhì)管道運(yùn)行期間的實(shí)際變化情況，明確管道運(yùn)維其維修重點(diǎn)。做好管道維修記錄分析工作，如管道穿孔、人為破壞等情況，為后續(xù)管道維護(hù)工作提供重要準(zhǔn)備。

通過對壓力管道腐蝕檢測結(jié)果進(jìn)行細(xì)致分析，對管道進(jìn)行定位。結(jié)合檢測報告內(nèi)管道埋深檢測成果、發(fā)現(xiàn)埋設(shè)深度小于管道設(shè)計深度，分析造成此種現(xiàn)象的原因。評估管道外防腐層運(yùn)行性能，結(jié)合外防腐蝕層破損點(diǎn)檢驗(yàn)結(jié)果，對防腐蝕層破壞點(diǎn)分布特征進(jìn)行詳細(xì)論證，分析導(dǎo)致埋設(shè)壓力管道破壞問題的各類原因。

分析埋地壓力管道壁厚值，繪制出管道剩余平均壁厚檢測成果圖，對比分析，原始設(shè)計壁厚值，確定腐蝕埋地壓力管道平均厚度分布情況，確定檢測最小壁厚小于管道安全最小壁厚的點(diǎn)，基于此些部位腐蝕程度，分析腐蝕原因，制定出專項可行的防腐對策。

著重關(guān)注埋地壓力管道的強(qiáng)度值，通過分析管道最小剩余壁厚、危險截面、剩余強(qiáng)度因子等進(jìn)行強(qiáng)度評價，并對埋地壓力管道進(jìn)行統(tǒng)一的維護(hù)以及更換。對管道運(yùn)行期間的全壽命周期進(jìn)行預(yù)測，如經(jīng)濟(jì)壽命、剩余壽命預(yù)測等。

4 結(jié)語

總而言之，埋地壓力管道是我國石油化工行業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營建設(shè)的重要設(shè)施對推動石化行業(yè)發(fā)展具有重要意義。為延長埋地壓力管道運(yùn)行壽命，需要結(jié)合壓力管道材質(zhì)、運(yùn)行環(huán)境、運(yùn)行介質(zhì)等因素，選擇適宜的管道檢測方式，制定出專項可行的管道檢測管理機(jī)制，切實(shí)保障埋地壓力管道檢驗(yàn)期間的精準(zhǔn)性。著重培養(yǎng)檢測人員專業(yè)技能與職業(yè)素養(yǎng)，確保檢測人員能夠認(rèn)知到埋地壓力管道檢驗(yàn)要點(diǎn)，切實(shí)保障埋地壓力管道檢測工作有序開展。