某新建油庫工藝管道安裝質量缺陷的分析與處理

王文明

〔中國石化江蘇鹽城石油分公司 江蘇鹽城 224005〕

某新建油庫為某成品油管道配套油庫，由具有相應資質的承包商分別承擔了設計、施工和監理工作，項目規劃儲罐實際總容量10.4萬m3，按照現行國家標準《石油庫設計規范》(GB50074—2014)中油庫等級劃分標準，折算后總容量6.8萬m3(柴油折半計)，為二級石油庫。根據地方經濟發展需要，項目采取總體規劃、分步建設的方案，一期建設實際庫容6.4萬m3，預留二期5×8 000 m3儲罐位置。該庫建成后，是所在地唯一實現管輸的油庫，也是儲存能力最大、技術最先進、自動化程度最高、安全設施最完善的新型油庫，將為地方經濟發展和人民生活水平的提高提供安全可靠的成品油供應。在工程實施階段，建設方先后組織了多次施工質量檢查，發現了輸油、油氣回收、消防等工藝管道安裝中存在的一些質量缺陷，提出了相應的處理方法和建議，對缺陷進行合理的整改，以提高工程質量，確保油庫安全運營。

1 管道安裝存在的質量缺陷及影響

1.1 檢查中發現的質量缺陷

(1)管道交叉跨越間距不足、座土不實。從油罐區集中敷設至發油管道泵棚旁的7根輸油干管上，斜交連接后與發油管道泵相連的26根支管跨越干管間距太小，最小不足30 mm，既達不到常規設計的計算高度，也不符合規范要求；隨后采用抬管墊砂調整間距，又將使干管座土不實；同時，加上乙醇10根共36根支管由地下垂直向上出土時，彎頭處未設基座，使“∟”型管段呈懸空狀態(如圖1所示)。

圖1 交叉跨越間距不足

(2)管道存在“盲腸”。前述7根干管端部均留有多余的管道。其中，4根多余管道長度為4～13.1m，形成了工藝管道系統中應當盡可能避免的“盲腸”(具體情況如圖2所示)，不符合相關規范的要求。

圖2 干管存在“盲腸”

(3)管道彎頭抵近柱基。上述“∟”型管段呈懸空狀態的彎頭，有7處與罩棚柱相鄰，致使管道彎頭與柱基間距不足，有的甚至已抵住柱基棱角(如圖3所示)。

圖3 埋地立管抵住柱基

(4)埋地管道防腐層質量較差、破損。發油管道泵出口埋地敷設的DN100及以下的小口徑管道存在較多脫皮、破損，并存在多處防腐層受損后透底現象(如圖4所示)。

圖4 埋地管道防腐層缺陷

(5)管道嵌入混凝土柱基安裝。由于9座發油平臺下的油氣回收立管與H型鋼立柱基礎設計間距不足，施工中采取鑿開混凝土基礎側壁形成溝槽將立管嵌入(如圖5所示)，溝槽內較多石子露尖抵近管道，不符合相關規范的要求。

圖5 油氣回收立管嵌入柱基

(6)閘閥與墻柱間距太小。消防泵房最內側冷卻水管道上，閘閥被安裝在墻體鋼筋混凝土框架柱前面，閘閥手輪外緣距墻柱不足30 mm(如圖6所示)，不符合設計與施工規范的要求。

圖6 消防管道閘閥抵近墻柱

1.2 質量缺陷可能產生的影響

(1)當管道跨越間距不足并采用抬管墊砂方法時，其一是管道在原耕種土上開槽直埋，管下未設任何基礎和墊層，加上之前梅雨期雨水的長期浸泡，槽底土層較為松軟，存在管道承載后產生較大沉降的可能；其二是當埋地管道多根排列間距不大且又有上下層交叉時，不管回填材料采用素土還是砂子，回填方式采用撒填還是塞填，都很難使管下及管間回填料的密實度達到足以阻止管道下沉所需的支承硬度，加上基槽土層松軟、管道本身重量、回填后產生的覆土重量、運行后才能形成的管內油品重量和內壓，以及采用發油棚與管道泵棚分離式工藝不可避免產生水擊壓力振動的共同影響，將使管道產生沉降并伴有偏移的可能，從而使上下層交叉管道本就太小的間距變得更小直至為零；其三是上述26根輸油支管和旁邊10根乙醇支管出土處也受上述因素共同影響，在未設任何形式基座支承的“∟”型彎頭處，垂直管段的下垂、歪斜將會發生，使管道泵入口管道與垂直管段連接的彎頭焊縫及斜交連接處“⊥”型焊縫承受的應力加大，嚴重時存在管道失穩、焊縫開裂的風險。

(2)當埋地輸油干管帶有“盲腸”時，由于“盲腸”尾部不可能安裝任何排出裝置(口)，首先會使管道焊接、組裝時殘留在管內的焊渣、鐵屑等被水壓試驗注入的水流推至“盲腸”尾部，在試壓后排水時，又受管內真空度的影響，一定量的存水難以從管內排凈，即使在后期管線吹掃時，也不可能將水雜等完全吹掃出去而殘留于“盲腸”內。其次，在首次輸油時會將“盲腸”內一部分空氣擠壓在尾部形成“氣袋”，發油停泵時水擊的慣性作用使管內油液往復回流，較短“盲腸”里的“氣袋”易回流至最近一根支管插入口上升至泵前高位管段，稍長“盲腸”內的“氣袋”在停泵回流和“氣袋”氣液界面表面張力克服油罐高液位形成的管道內壓下，也向泵前高位管段上移，從而產生泵前高位管段的“氣阻”；當高位管段空氣直接進入泵腔時，又使油泵入口真空度不穩定，壓頭顯著降低，將對離心式管道泵吸入性能產生不利影響，主要表現為壓力不穩，阻力增大，流量減小，效率降低，嚴重時甚至不能正常工作；而對于更長“盲腸”，雖然“氣袋”氣液界面上的表面張力難以克服較長管道的內壓上移至泵前高位管段，不會對管道泵工作性能產生直接影響，但也因“盲腸”更長，“氣袋”更大，積聚的內壓會更高，一方面使“盲腸”端頭管帽焊縫承受更大的應力，另一方面也會使停泵時產生的水擊壓力間接地附加。再次，由于管道內壓的作用，長期封堵在較長“盲腸”內的油品難以得到較大范圍的流動，不僅形成了一定的死量(汽油管道容量共約1 290 L，柴油管道容量共約320 L)，而且也因前述的少量回流混合，對發出油品帶來質量影響。

(3)同樣受內壓的作用，輸油管道在運行中會產生輕微的振動，加之設計采用了管道泵組與發油鶴位較遠距離的分離式布置，將使停泵產生的水擊現象加大管道的瞬間振動幅度。當埋地管道彎頭正對著基礎堅硬的棱角時，極有可能使彎頭在長期頻繁的撞擊和磨損下發生破損而漏油。因管道處于高液位正壓供油且埋地敷設，泄漏難以被及時發現，更會加大經濟損失和安全風險。

(4)土壤是由固體顆粒、液體、氣體共同組成，具有毛細管多孔性的膠質混合體系。其中固態土壤包括礦物質、有機質和微生物等，而液體和氣體存在于土壤顆粒的孔隙中。土壤的結構成份、氧濃度、酸堿性、微生物、電阻率等諸多因素，將使金屬管道產生受土壤特性影響較大的化學腐蝕和電化學腐蝕相結合的綜合性腐蝕。對于中等腐蝕性土壤，鋼管的腐蝕速度通常為0.2～0.4 mm/a，較高可達0.8～1 mm/a，也有高達3～6 mm/a[1]。由于新建油庫地處水網地帶，地下水位較高，當埋地管道防腐層不符合質量要求時，有可能在脫皮、破損處產生腐蝕而降低使用壽命，嚴重時導致管道穿孔發生滲漏事故。

(5)采用鑿開混凝土基礎側壁嵌入安裝油氣回收立管，不僅不符合相關施工規范的要求，也由于采用風(電)鎬等破拆混凝土后較多石子呈尖狀外露，當管道抵近時，發油作業管道的輕微振動都會使管道與石子產生不可避免的撞擊和摩擦，存在管壁破損漏氣的風險。

(6)消防冷卻水管道閘閥安裝于墻柱前，且距離太近，既不方便操作，也不利后期維保。

2 產生質量缺陷的原因分析

2.1 施工圖紙設計有誤

2.1.1 輸油(氣)管道設計有誤

(1)跨越高度計算有誤。在管網(含泵棚)平面圖上具體情況(如圖7所示)，從汽、柴油罐區和乙醇罐區分別引入的9根干管上，共有36根支管45°斜交連接并跨越干管，圖中將跨越處作了A、B、C、D、E，5個豎面(具體情況如圖8所示)，在跨越DN150等徑管道介質為乙醇的A、B、C豎面，都對相關高程、斜交角度和直管長度作出明確的標注，以達對高程的控制。但在跨越DN200、DN250、DN350不同管徑介質為汽、柴油的D、E豎面上，未按A、B、C豎面圖的標注方式作出相應的標注，4根干管(EL+2600BOP)與支管(EL+3000)跨越高度僅設計為400 mm，比A、B、C跨越DN150和無跨越時的500 mm高度還小。而當DN150(Φ168×6)支管跨越DN350(Φ356×8)干管時，即使不考慮防腐層厚度，按圖上管中對管底標注方式的計算高差也應至少不小于593 mm。當理應計入的一些尺寸在計算時可能部分或全部地被遺漏，必然導致管道交叉跨越高度普遍不足。因此，D、E豎面圖上跨越管段處“EL+3000”的標注顯然有誤。

圖7 發油泵棚工藝管道平面布置圖(局部)

圖8 管道泵入口支管跨越輸油干管連接安裝豎面圖

(2)工藝要求存在偏離。在布設7根干管時，按汽、柴油大類油品分組且按組中最長管道對齊了管端位置，以求整齊美觀，但可能未意識到對齊后形成的“盲腸”以及由此形成的“氣袋”對油品質量和工藝性能的不利影響。同時，在36根輸油和乙醇支管由地下出土時，即使認為當地氣候條件可以不考慮預防熱應力移位的錨固，也應在“∟”型管段(彎頭)處設置基座，以防管道的沉降。

(3)管、柱間距考慮不周。由于干管上斜接出的36根支管在垂直出土位置，距罩棚柱中心距離設計為400 mm，可能僅考慮了管道與地面以上棚柱的距離間隔，未考慮到柱基凸出部分對埋地垂直上引管道的影響。也如此，油氣回收鶴管下油氣回收立管與H型鋼立柱支架中心距離僅設計為250 mm，柱下400 mm寬鋼筋混凝土基礎可能同樣未被考慮。按照相關規范要求，管道與設施邊緣間距不應小于100 mm。

2.1.2 消防泵房工藝設備平面設計有誤

圖9為消防泵房工藝設備平面布置圖，是由施工單位根據設計單位提供的概念設計方案進行的二次深化設計，監理單位確認后，經設計單位審查同意并施工。設計采用了常規單向進出的布置方式，以便在泵機另一側留下人員通道，方便操作和管理。但設計時過度加大了人員通道寬度，將工藝設備壓向后墻布置，最內側DN200冷卻水管道與后墻中心距離設計為600 mm，凈距不足350 mm，不便于對閘閥的施工安裝及后期的維修保養。而且，當閘閥又被布置在墻柱(截面尺寸為450 mm×450 mm，粉刷后實際凸出墻面145 mm)前面，閘閥手輪外緣距墻柱已不足30 mm，連采用常規工具拆裝閘閥螺栓所需的旋轉角度都難以滿足，不符合相關規范的要求。

圖9 消防泵房工藝設備平面布置圖

其實，該泵房進深為10.5 m, 將工藝設備整體壓向后墻布置后，圖紙上消防泵基礎前側留下的通道寬度為4.06 m(凈尺寸)，現場實測消防泵電機端部與前墻的凈距也有3.26 m，有較大的余量留出內側管道(閘閥)與后墻之間人員檢修時不宜小于600 mm的所需寬度。因此，消防泵房的平面設計與“布局合理、方便適用”的基本要求尚存差距。

2.2 圖紙會審、技術交底不夠細致

圖紙會審是指承擔施工監理的監理單位組織建設、施工等相關單位，在收到審查合格的施工圖設計文件后，在設計交底前進行的全面細致熟悉和審查施工圖紙的活動。其目的一是使各參建單位熟悉設計圖紙，了解工程特點和設計意圖，找出需要解決的技術難題，并制定解決方案；二是為了解決圖紙中存在的問題，減少圖紙的差錯，將圖紙中的質量隱患消滅在萌芽之中[2]。

設計交底是指在施工圖完成并經審查合格后，設計單位在設計文件交付施工時，按法律規定的義務就施工圖設計文件向施工和監理單位做出詳細的說明。其目的是向施工和監理單位正確貫徹設計意圖，使其加深對設計文件特點、難點、疑點的理解，掌握關鍵工程部位的質量要求，確保工程質量[2]。

圖紙會審和設計交底中提出的問題處理程序一般為：會議上決定必須進行設計修改的，由原設計單位按設計變更管理程序進行修改設計；一般性問題經監理工程師和建設單位審定后，交施工單位執行；重大問題報建設單位及上級主管部門與設計單位共同研究解決。施工單位擬施工的一切設計圖紙，必須經過圖紙會審和設計交底，否則不得開工；已經交底和會審的施工圖以下達會審紀要的形式作為確認[2]。

建設、施工和監理等各參與方技術人員應提前閱圖，以便熟悉圖紙、分析圖紙、發現問題，尤其應對不同設計單位圖紙間、不同專業圖紙間、平立剖面圖間有無矛盾、各種管線標高有無沖突、標注有無遺漏、地基處理是否合理等進行認真細致的分析，以便在圖紙會審和設計交底中提出問題并解決。即使因工程體量較大，施工圖紙不能一次交付，也應在后期交付時及時會審，找出差錯。但從檢查中發現上述及其他問題的情況可以看出，存在于圖紙上很多明顯的問題未能被提前發現，更未能在圖紙會審和設計交底中得以提出而解決，因此在施工中產生質量缺陷也就成為必然。

2.3 施工現場質量控制略有欠缺

(1)當發現支管跨越干管間距不足時，施工和監理人員未能認真查找原因和采取合理的整改方法，而是采取抬管墊砂進行間距調整，不僅違背了管組管底持平的設計要求，也不符合埋地管道應在驗收合格的支承地基或基礎上敷設的施工技術標準。同時，在安裝并發現埋地立管彎頭抵近和抵住柱基棱角存在嚴重缺陷時，未及時作出合理的整改。

(2)在發現發油平臺下油氣回收立管安裝間距不足時，未采取更為可靠的措施進行調整，而采用了給管道后期運行帶來安全風險的粗制陋裝的整改方式。

(3)在安裝消防泵房最內側冷卻水管道閘閥時，施工人員本身就應體會到閘閥貼近墻柱安裝較為困難的實際情況，但未能作出合理的位置調整，致使閘閥與墻柱間距不符合規范要求，將給后期運行操作、檢修保養帶來不便。

(4)在埋地管道現場防腐后，施工人員對防腐質量自查和質量管理人員檢查不細，使管道防腐層較多脫皮現象未能得到及時修補；管道現場防腐層尚未達到固化強度時，未采取可靠保護措施進行管道移動，造成防腐層破損；管道安裝搬運或吊裝不慎、作業粗野，造成防腐層破損；管道敷設后保護不到位，造成防腐層被損壞。

2.4 質量信息反饋意識有待提高

(1)施工作業技術交底和施工下料讀圖中，施工及技術人員新發現施工圖存在問題時，應按質量信息反饋程序向監理或建設單位及時反饋，以通過設計單位復核后出具設計變更將設計誤差消除。但實際情況是，這些質量問題的信息未能得到及時反饋，而是不加分析、將錯就錯地施工，導致了上述質量缺陷的產生。有的缺陷尚能通過簡單的方式整改，但有的缺陷因牽一發而動全身使整改變得困難。

(2)施工現場各作業環節能及時反饋和傳遞準確、完整的基礎質量信息，是卓有成效地實現工程質量管理的重要措施之一。這就要求基層施工、技術人員不僅要有發現問題、預見后果的能力，還要有及時反饋、傳遞信息的意識。

3 質量缺陷處理

3.1 質量缺陷處理的后續程序

在對缺陷(問題)范圍、性質、原因和影響程度深入分析后，建設工程質量缺陷(問題)處理的后續程序通常為：①施工方應根據分析結果確定相應的整改方案，主要包括：返工、返修、降級使用、不處理、讓步接收、報廢等，制定的整改方案應經建設單位、監理單位同意并批準[3]；②對于能夠通過返工處理達到標準要求的，由施工單位針對產生缺陷的原因制定整改措施，明確整改方法、質量要求、整改時間和整改人員，整改完成后按原施工驗收規范進行驗收；對于需要加固、補強、修正的返修措施，必須經監理或建設單位代表批準，并商定接受標準；對于必須進行報廢處理的，應制定拆除方案，明確拆除范圍、拆除方法、防護措施等，對重新制作的工程要制定質量預防措施[3]。

3.2 質量缺陷整改的方法

(1)基于管道泵棚地面(EL+3800)與干管(EL+2600BOP)高差達1.2 m，當地凍土層設計取值通常為0.35 m的有利條件，支管跨越的埋地橫管高程尚有足夠的調整余地,可由設計單位重新計算后予以變更調整，保證交叉管道跨越間距達到計算高度，且至少不小于50 mm的規范要求。故應將全部干管從基槽中吊出，采取增挖基槽和增設混凝土墊層、增加“∟”型管段懸空彎頭下的支座，以防止管道的下沉，提高管道的穩定性。

(2)對于管道存在的“盲腸”當確定不是為了便于后期采取支管改造來調整發油鶴位品種而作出的預留時，應果斷切除“盲腸”，以避免對油品質量和工藝性能帶來不利的影響。

(3)為了維持管道泵入口36根出土支管排列整齊美觀，又盡可能地減小整改工程量，可對彎頭抵近或抵住柱基處，采用如圖10(1)的方法進行整改，或經原設計單位核實確認對柱基結構無影響后，方可采用如圖10(2)拆除混凝土基礎棱角的方法整改，從而使管道彎頭與混凝土柱基的間距不小于100 mm，但要注意斜面拆除后的平整，不得有石子尖狀外露，保證管道的安全使用。

圖10 管道彎頭抵近柱基缺陷的整改

(4)對脫皮、破損的管道防腐層，可在焊縫補口的同時按照原有防腐級別進行修補，并采用電火花檢測方法檢查防腐質量，以確保埋地管道的防腐效果，避免因腐蝕嚴重導致穿孔漏油事故的發生。

(5)對于發油臺下嵌入柱基安裝的油氣回收立管，應首先考慮調整立管安裝位置的方法進行調整；當立管安裝位置不能調整時，應由原設計單位核實對輔助立柱混凝土擴大基礎切割的可行性，確認無承載影響時可考慮減小基礎斷面尺寸的方法增加與立管的間距。基礎側面拆除時，同樣應保持破拆面平整，不得有石子尖狀外露。

(6)鑒于消防泵房管道、設備已安裝完畢，難以進行較大的改動，可將閘閥移位安裝，以方便工作人員對閘閥的操作和后期的維修保養。

4 結束語

成品油油庫是收發、儲存、經營汽、柴油及其他易燃和可燃液體化學品的獨立設施，是國家實施嚴格安全監管的重大危險源。油庫的工藝管道能將各工藝單元有機聯結構成一個完整系統，以完成收、發任務，實現工藝目的。因此，工藝管道的設計和安裝是油庫建設中最為重要的內容之一，如不注意認真設計和正確安裝，就有可能出現各種差錯，產生質量缺陷，埋下安全隱患，帶來使用影響，甚至造成安全事故和較大的經濟損失。

建設單位應根據油庫工程的特點，及時成立由技術過硬、經驗豐富、認真負責的專業技術人員組成的質量管理組織。工程開工前組織設計和施工單位認真進行圖紙會審和設計交底；施工中，按國家現行有關工程建設法規、技術標準，加強工程質量的檢查，統籌協調和解決各設計單位間、各專業施工單位間及其相互間、各專業圖紙間的質量問題。

設計單位必須嚴格按照國家現行有關規定、工程建設強制性標準、技術標準進行設計，堅持“安全適用、技術先進、經濟合理”的原則，做到布局合理、工藝順暢、計算嚴謹、設計精細、要求具體、表達準確、專業配套、圖紙齊全，并在技術交底時認真細致、交底徹底、溝通到位、反饋及時。

施工單位應堅持質量第一、安全第一、以人為本、預防為主的原則，建立健全質量管理體系，落實質量管理責任，嚴格按照工程設計圖紙和施工技術規范、標準組織施工。施工單位認真做好圖紙的審核、核對及作業技術交底，是取得合格施工質量的重要保證之一。因此，開工前相關技術人員應認真閱讀設計文件，找出差錯，發現問題，在圖紙會審中及時提出；施工前認真進行作業技術交底，明確質量控制點和質量要求；施工中采取正確適用的工法、工藝進行施工；施工后應認真進行自檢和復檢，加強工序交接驗收和分項分部工程的驗收，發現不合格項及時處理，并切實注意對成品的保護。

施工監理單位應依照法律、法規、技術標準、設計文件及施工監理合同對工程質量實施監理，堅持科學、公正、守法的職業道德規范。設計文件是施工階段監理工作的依據，監理單位應認真參加設計交底工作，透徹了解設計意圖、質量要求，同時督促施工單位認真做好圖紙的審核和核對；施工階段應主要圍繞影響施工質量的因素開展監理工作，正確擬定質量控制點并加強控制，應以制度保證落實；監理中發現施工質量不合格項，應按處理程序進行合理的處理，并及時向建設單位報告。

建設工程的質量管理應貫穿到施工的前、中、后每一個環節，各參與方既要職責分清、責任明確，又要齊抓共管、通力合作，才能在確保工程質量的前提下，順利完成工程建設任務。