長輸油氣管道運維中存在的問題分析及建議

蔣林林,那驥宇,周 冰,2,蘇碧煌,2,李愛貴

1.中國石油集團工程技術研究有限公司,天津 300451

2.CNPC石油管工程重點實驗室-涂層材料與保溫結構研究室,天津 300451

油氣管道的運行狀況直接影響到油氣資源的安全生產，一旦發生泄漏事故，就會引發嚴重災害和環境污染，給國家和人民的生命財產造成損失。油氣管道在國民經濟中發揮著重要作用，隨著科技的發展，管道完整性管理已經成為全球管道技術發展的重要手段[1]。國內從21世紀初期開始系統地探索管道完整性管理技術[2]，借助信息化手段，并與企業風險管控業務融合，搭建了管道完整性管理平臺，為企業安全生產、降本增效提供了支持[3]。據2017年統計，我國長輸油氣管道總長度僅次于油氣能源大國美國和俄羅斯，位居世界第三，到2025年長度將達到2.4×105km[4]。伴隨著管道發展和科技進步，長輸油氣管道向大口徑、高鋼級、長距離的趨勢發展[5]。隨著新建管道的迅猛增長和大量在役管道進入服役后期，新老管道均處于事故“浴盆曲線[6]”的多發期。統計分析我國的管道事故，腐蝕、第三方破壞、操作不當、設計問題是管道失效的主要原因[7]。對油氣管道開展完整性管理工作，及時發現風險并進行治理是預防減少突發安全事故的有效方式。

在開展管道完整性管理工作中，發現在油氣管道的運行、維護中存在許多問題，影響到管道的安全運行，針對這些問題，從管道防腐蝕控制、避免第三方破壞、建設期間質量控制、承包商管理、管道保護宣傳等方面分析了出現問題的原因，提出了相應的建議對策，旨在為管道建設、運維管理提供參考，提高管道運行的安全性。

1 防腐蝕控制

統計發現，油氣管道的破壞原因中腐蝕占43.6%[8]。埋地長輸管道的腐蝕多以外腐蝕為主，大面積均勻腐蝕的情況較為少見，多表現為局部腐蝕和點蝕兩種[9]。外防護涂層和陰極保護是在役油氣管道控制腐蝕的主要措施。涂層是防腐蝕的第一道防線，完好的涂層可提供99%的保護，而剩余的1%則由陰極保護提供[10]。目前投產和在建的管道，均采用防腐蝕涂層和陰極保護的方式控制管道的外腐蝕。

1.1 防腐層質量控制

防腐層質量控制包括防腐層選型、預制質量控制、運行期間的維護。防腐層選擇和考察的主要指標包括良好的附著力、抗沖擊性能、耐陰極剝離、耐滲透及耐化學介質性能，溫度適用范圍，易于補口、補傷等[11]。設計階段防腐層選型不當、預制過程質量達不到相關標準要求以及不注意運行期間的維護，都將直接影響防腐層的防護效果，導致防腐層失效，造成管體腐蝕。某管道3PE防腐層因預制質量及超溫運行造成如圖1所示的防腐層不規則開裂，環氧粉末層鼓包，管體腐蝕造成厚度14.00 mm的管壁減薄至8.45 mm，嚴重影響管道的安全運行，業主單位及時組織開展了管體補強才使管道得以安全運行。

圖1 3PE防腐層開裂失效

1.2 陰極保護電位測試

早期采用犧牲陽極方式進行陰極保護的管道，測試樁中的犧牲陽極電纜與管道陰極電纜未連接，跨接片丟失（如圖2所示），電位測試人員技術水平參差不齊，許多電位測試人員將犧牲陽極電纜測得的電位誤認為是管道陰極保護電位進行上報，不能真實反映管道陰極保護狀況，導致整改措施不及時，管道長期處于陰極保護欠保護狀態，嚴重時造成管體腐蝕。

圖2 測試樁內電纜連接情況

近年來投產或在建的長輸管道，大都采用強制電流方式進行陰極保護，具有遠傳功能的智能測試樁在許多地方得到推廣應用。通過智能測試樁，可以隨時查看管道電位情況，及時發現電位異常并采取相關措施。然而，目前的智能測試樁，監測的大都是管道通電電位，而判斷管道陰極保護電位是否處于有效保護范圍采用的參數是管道的極化電位（瞬時斷電電位），盡管通電電位和陰保極化電位有一定關系，也可以表征管道的保護狀況，但是通電電位不能真實反映管道的陰保狀況。目前，在恒電位儀不安裝中斷器的情況下，也有可以監測測試樁位置斷電電位的儀器設備，但其在長輸管道上大范圍推廣還有很長距離。

1.3 站內陰保與線路陰保的相互干擾問題

這類問題大部分是由于站場擴建導致恒電位儀長效參比位置受到其他陰保系統陽極地床的影響，導致參比電位異常，造成管道陰保電位異常。鄯善某儲備庫站內陰保系統與線路陰保系統曾出現過這一問題，導致線路陰保系統無法正常投運。通過檢測排查，最終確認是線路陰保系統長效參比埋設位置的問題，埋設位置地表電位受站內陰保系統影響，導致參比電位異常。將線路陰保系統的長效參比設置在站外不受站內陰保系統影響的位置，線路管道電位恢復正常。在西氣東輸三線管道檢測過程中，也出現過因為長效參比電極故障導致的電位異常問題。

1.4 陰保系統運行異常

多數情況與恒電位儀設備本身存在的一些功能方面的問題無關，多由陰保系統其他方面的原因導致，例如恒電位儀接線是否正確，長效參比電極是否正常，埋設位置是否受到其他陰保系統陽極地床的影響。通過排查長效參比電極問題，可以快速解決大部分陰保電位異常的問題。

1.5 恒電位儀設備功能異常

在實施管道外腐蝕直接檢測評價中發現，許多陰保間的恒電位儀在一些功能方面都存在問題，可以維持陰保系統的正常運行，但在開展管道密間隔電位檢測時，存在安裝中斷器后恒電位儀無法正常運行的問題。陰保間一般設置兩臺恒電位儀，一用一備，檢查中發現存在兩臺恒電位儀都不能完全正常運行的情況，僅僅是維持陰保系統正常運行的狀態，應對突發故障風險的能力低。

1.6 制度相關問題

在管道陰保日常運行管理中，受制度限制，過分相信站控室采集到的監控數據，對數據的準確性缺乏驗證，只要站控顯示采集到的陰保電位數據在正常范圍，技術人員就認為管道處于陰極保護有效保護范圍。

2 避免第三方破壞

統計表明，第三方破壞已成為管道失效的主要形式[12-13]。管道巡線是避免發生第三方破壞簡單易行的有效手段。巡線可有效降低/減少第三方損壞，能夠發現管道是否有泄漏、沿線的地貌變化、管道附屬設施的完好性、沿線管道占壓、周邊社會活動以及有可能危及管道的施工活動。管道運維單位一般委托第三方或雇用周邊居民開展此項工作，盡管可以利用GPS對巡線人員是否到達測試樁進行監督，但是不夠細致，巡線人員一般沿管道伴行路采用動力工具方式巡線，可以及時發現沿途的施工狀況，但是有些管段不適合動力工具通過，夏季管道上方的雜草遮擋，管道上方因為回填質量、自然因素導致的沉降、塌陷、露管現象不能及時發現，影響管道的安全運行。

3 建設期間質量控制

在管道外腐蝕檢測評價開挖驗證中發現，檢測過程中所發現的防腐層破損，其破損原因絕大部分是建設過程中對管道外防腐層的機械破壞，表現為防腐層由于石塊等硬物砸傷、磕傷的小面積破損（如圖3所示），挖掘機造成的狹長線形劃傷有些長達4～5 m（如圖4所示），甚至對管體金屬也造成了損傷，還有部分是因為防腐補口失效或未進行防腐補口導致（如圖5所示）。對于挖掘機造成的防腐層劃傷，在開挖驗證中遇到過設計壁厚僅7.0 mm，而腐蝕坑深達5.0 mm的情況（如圖6所示），嚴重危及管道的安全運行，該管道業主單位及時組織采取了補強措施，確保了管道的安全運行。

圖3 硬物砸傷、磕傷的小面積破損

圖4 挖掘機造成的防腐層機械劃傷

圖5 防腐層未補口

圖6 設計壁厚7.0 mm腐蝕坑深5.0 mm的管體

4 管道檢測承包商管理

目前從事管道外腐蝕直接檢測評價的檢測單位很多，技術力量方面相差不大，但是針對檢測工作的態度差別較大，這與目前管道檢測行業低價中標的現象有一定關系。在節能降耗的大形勢下，業主總希望用最少的資金完成更多的工作量；檢測單位為了中標而報價較低，導致后期編造數據的現象時有發生。國內也出現過剛檢測、評價完好的管道就發生腐蝕泄漏安全事故的案例。在對同一段管道開展的定期外腐蝕檢測中發現，第二次開展外防腐層檢測檢出的防腐層破損點數量是首次檢測檢出數量的4倍，開挖檢測發現，防腐層破損點均是施工過程中導致的防腐層機械損傷，而且劃傷長度較大，從這方面來看，第一次檢測數據是很不準確的，可信度較低。故加強檢測承包商管理對確保檢測質量具有重要作用。

5 管道保護宣傳

在檢測過程中發現，檢測中遇到管道經過農田時，如果管道上方出現塌陷坑，農戶會向檢測人員反映情況，希望上報相關部門進行治理。盡管管道沿線的百米樁上有聯系電話，但農戶很少通過電話主動反映情況，說明管道保護宣傳力度還需要提高，機制制度需要健全。

6 建議

針對上述問題，提出如下建議。

（1）增加管道巡線投入，細化管道巡線工作，構建形式多樣的管道巡護保障體系。將巡線管段進行細分，對轄區范圍內的所有管道采用徒步和行車交叉進行的方式落實管道巡線，尤其是無伴行路人跡罕至的區段，及時發現管道上方出現的沉降、塌陷及露管現象，采取整改措施，排除管道運行的安全隱患。同時，定期組織巡線人員開展培訓教育，完善激勵機制，強化責任意識，在有條件的情況下增加無人機巡線。

（2）加強線路陰保電位測試和站場陰保系統運維人員的技術培訓，提高技術水平。將沿線陰保電位測試工作委托專業的檢測公司來開展，或者加強培訓，提高檢測人員的技術水平，使測試數據能夠真實反映管道電位情況，為管道運維管理提供決策依據。站場陰保系統運維人員應具備排查系統故障的基本能力。

（3）加強管道防腐預制及建設期間的質量控制。管道防腐預制階段，可采取駐場監造的方式把控防腐層預制質量。管道建設期間，嚴格防腐管的現場接收，強化管道施工過程管控，防腐層破損點絕大部分是在施工過程中不注意防腐層保護造成的。將外防腐層檢測作為管道工程竣工驗收的內容，可以督促施工單位文明施工，有效降低運行單位的運維成本，同時大大降低管道運行的安全風險。

（4）加強項目及承包商管理。一方面改變服務項目低價中標的采購方式，采用中間價或是其他評標方式，保證業主及承包商雙方的利益；另一方面嚴格承包商選商制度，建立承包商信譽檔案，選擇技術水平先進、服務質量可靠的承包商，保證項目質量。

（5）嚴格落實管道附近動土施工相關規定。對于可能危及管道安全運行的動土施工作業，要嚴格履行相關管理辦法，例如管道路由埋深確認，管道埋深會受到周邊環境變化的影響，不能因為有歷史數據就省去該項工作內容，之前就出現過單純依據歷史數據在管道上方進行機械挖掘動土作業，導致管道損壞發生泄漏的安全事故。

（6）加大管道保護宣傳力度。深入群眾積極宣傳與管道保護相關的法律法規，增強地方政府部門、人民群眾保護管道的意識，規避管道占壓現象，有效減少管道安全突發事故造成的環境污染和生命財產損失。