某小區燃氣管道腐蝕原因檢測分析

李 想，李 真，華劍英，王 飛，曹偉奇

（北京市燃氣集團有限責任公司第五分公司，北京 100044）

1 某小區燃氣管道腐蝕案例

某小區位于北京市城郊，管道進調壓器為中壓鋼質燃氣管，投運時間為2014 年6 月，以該段管道建設運行設計，遠未達到設計壽命要求。2022 年3 月，在燃氣集團的例行風險評估檢測中，發現其中200 m 的長度中存在2 個Ⅰ類防腐層破損點、1 個Ⅱ類防腐層破損點，其中最深腐蝕坑深約4 mm。綜合評估后認為，該段燃氣管道存在顯著的安全風險隱患。為確保管道運行安全，運維小組對小區燃氣管道土壤和雜散電流進行檢測，分析管道腐蝕現象產生主要原因，及時采取對應的處理措施，確保管道運行安全。

2 燃氣管道腐蝕原因評價體系

2.1 燃氣管道腐蝕原因總結

燃氣管道腐蝕現象在管道運維工作中占比不斷提升，安全隱患明顯加劇，燃氣企業在生產安全管理方面投入力度不斷加大，對管道腐蝕現象產生原因研究也不斷深入。文獻［1］研究認為，燃氣管道腐蝕可以分為大氣腐蝕和土壤腐蝕兩大類，其中土壤因素主要包括土壤中微生物影響、雜散電流影響、土壤形式和溫度影響等方面。文獻［2］在研究中將燃氣鋼質管道腐蝕原因分為化學腐蝕、電化學腐蝕、細菌腐蝕、雜散電流腐蝕等，并提出從管材選用、絕緣層保護、電極保護法等方面進行防腐處理。文獻［3］以事故樹法將燃氣管道腐蝕產生原因分為土壤腐蝕、管道防腐層破壞、雜散電流影響等。結合理論研究與運維工作實際可以看出，雜散電流在小區燃氣管道腐蝕致因方面占比較高，是燃氣管道日常運維工作開展中應關注的重點。

2.2 模糊綜合評價模型構建

模糊綜合評價法是應用于復雜因素評價活動最為常見的方法，由于燃氣管道腐蝕現象原因較為復雜，不同環境下評價標準也存在明顯的模糊性或不確定性，因此采用模糊綜合評價法能夠較為準確地對腐蝕原因進行評估。模糊綜合評價法模型構建主要包括如下流程：

（1）建立評價指標集。結合燃氣管道現場環境、腐蝕泄漏案例、相關文獻研究等，構建腐蝕因素指標體系。通常可以分為一級指標和二級指標，可以采用N1、N2、N3、……和N11、N12、N13、……的方式表示。

（2）明確指標因素劃分標準。在分析燃氣管道腐蝕原因時，指標等級劃分越多所得到的評價結果也越精細，但是計算量也隨之增加。本課題研究中，將風險等級由低到高分為低、較低、中等、較高、高5 個等級。

（3）單因素模糊評價。針對具體因素進行評判，確定評判對象與指標體系的隸屬度。

（4）多因素模糊綜合評價。將所有單因素評價結果歸結為新的集合，依據評價權重分析不同因素的隸屬度，確定所有評價指標的評價等級。

本文構建的評價模型如表1 所示。

表1 燃氣管道腐蝕原因模糊綜合評價模型

2.3 基于檢測值的評價結果分析

以某小區燃氣管道運行情況為例，作業人員依照上述指標要求，采用專門設備對不同指標數據進行測定，根據模糊綜合評價模型分析管道腐蝕現象產生的主要原因，并為技術人員制定處理措施，為工程施工提供參考。土壤腐蝕指標檢測結果顯示，土壤含水率、電阻率、pH 值較燃氣管道建設初始階段無明顯變化，部分檢測點氧化還原電位平均值偏高，但能夠保持在規定要求范圍內。外防腐層性能檢測結果顯示，外防腐層絕緣電阻率能夠滿足管道運行防腐要求，部分管段每公里破損點明顯超出安全運行要求，檢測點日常檢測頻率較低，沒有能夠及時發現外防腐層腐蝕的現象。雜散電流檢測結果顯示，在日間周邊地鐵運行期間，最大直流雜散電流干擾值明顯偏高，部分檢測點通電電位波動幅度較為顯著，夜間通電電位能夠恢復至正常狀態。化學腐蝕檢測結果顯示，燃氣中化合物雜質含量未超出規定值要求，管道焊接及末端絕緣質量符合規范要求。

由上述檢測結果分析可以看出，該小區燃氣管道腐蝕現象較為明顯，對管道運行安全產生影響，問題的主要原因是隨著地鐵建設運營時長增加，管道運行受地鐵雜散電流干擾明顯增加。通過對各個檢測點管地電位和電位梯度進一步對比、分析，在距離地鐵站較近位置雜散電流呈流入狀態，在其他位置則呈現電流流出狀態。因此技術人員要求運維部門在修復防腐層破損點的同時，需要分別針對雜散電流影響的特征采取有效措施，以避免雜散電流影響，確保管道運行安全。運維班組參照原有運維方案，結合當前燃氣管道腐蝕處理先進技術制定了完善的處理方案，確保具體工作有序推進。

3 燃氣管道腐蝕防護處理措施

3.1 破損點修復措施

依照當前鋼制管道修復標準，技術人員首先需要根據腐蝕級別制定破損點修復標準，施工人員依照修復工作要求做好相應準備，及時完成修復工作。根據修復標準要求，對于直徑不超過30 mm 的破損點，可以采用“熱熔膠粘劑+聚乙烯”補傷片進行處理；對于直徑超過30 mm 的破損點，則應當采用“粘彈體防腐膠帶+環包雙層聚丙烯增強纖維膠帶”的方式處理。在處理之前，施工人員首先應做好管道表面的清理工作，使防腐層缺陷完全暴露出來[4]。然后將破損點周邊防腐層進行剝離，確保出現銹蝕的管體能夠完全裸露出來，將腐蝕物清理干凈。最后依照不同處理措施要求，對破損點進行補傷處理。進行補貼時，應當確保覆蓋面邊緣搭接至原有防腐層100 mm 范圍，確保搭接寬度能夠完全覆蓋。修復作業完成之后，還應當采用目測和電火花檢測方式對修復效果進行判定，以確保處理效果達到設計要求。

3.2 雜散電流排流措施

近些年來，隨著城市地鐵、建筑物電氣設備等所產生的雜散電流對燃氣管道腐蝕產生的影響更加顯著，雜散電流排流已經成為腐蝕處理的重要措施。在燃氣管道運維工作中，較為常見的電保護法主要有4 種。

（1）強制電流法。主要是利用外加直流電源方式，使燃氣管道對土壤造成負電位保護，達到保護管道目的。這種方法需要接入外部電源，并且對周邊金屬構筑物會產生較大干擾，運維管理要求高，但是能夠覆蓋較大范圍，不受土壤電阻率限制，因此多是應用于較大范圍內燃氣管道腐蝕保護工程。

（2）犧牲陽極法。主要是利用比鐵電極電位更負的鋁、鎂、鋅及其合金等金屬材料與燃氣管道連接，作為陽極，以更好的起到管道保護作用。犧牲陽極法無需增加外部電源、對周邊金屬構筑物干擾小、維護便利、經濟效益高，但是無法在高電阻率土壤中使用，保護電流不可調、調試作業復雜，施工技術難度較大[5]。

（3）極性排流。這種方法主要是利用二極管單向導通性能，將雜散電流排回干擾源，具有施工簡單、排流效果好、自動運行等方面特征，但是對其他構筑物有一定干擾，在電鐵停運時，保護作用喪失，較為容易出現過保護現象。

（4）強制排流。主要是利用整流器進行排流，確保管道能夠處于有效陰極保護狀態，具有保護范圍廣，無陽極干擾等特征，但也會對其他金屬構筑物產生干擾，需要外部電源支持，容易出現過保護現象。

3.3 做好日常運維監測

小區燃氣管道腐蝕現象產生的原因較為復雜，在處理不到位的情況下存在顯著的運行安全隱患。因此，燃氣運維部門應從群眾的切身利益出發，全面深入做好日常運維監測工作。運維人員應積極學習新型監測設備操作技術，掌握新型檢測方法應用要求，嚴格依照規范做好日常檢測工作[6]。對于監測過程中出現的管道腐蝕現象，應當及時上報技術部門，由技術人員制定合適的施工方案，施工人員嚴格依照方案進行維護工作，使腐蝕現象得到及時、有效的處理，確保管道保持安全穩定運行。

4 結束語

做好燃氣管道腐蝕原因的檢測工作，采用合適的方式處理腐蝕管段，是燃氣運維部門日常工作的重要組成部分。運維工作人員應樹立良好的安全管理意識，不斷強化自身學習，積極采用新型技術優化管道腐蝕檢測工作，嚴格依照規范要求進行操作，以確保燃氣管道保持良好的運行狀態，在切實滿足用戶用氣需求基礎上，提升管道安全運行水平，切實推動燃氣運維工作朝向現代化方向發展。