基于定期检验发现的城市燃气管道安全问题
发布时间：2021-12-27
幸商要：城市燃气管道作为重要的基础设施，安全问题受到广泛关注。通过对城市燃气管道的检验检测，发现存在较为严重的安全问题有，外防腐层破损、深植、占压、杂散电流及阴极保护效果、第三方施工破坏及埋深不符要求，针对上述问题提出相应的措施、建议。通过安全问题分析对今后管道安装监检、定期检验和管道运行单位的日常管理及维护具有积极的参考意义。
关键词：城市燃气管道安全问题
近几年，人民的安全意识不断增强，城市燃气管网的运行安全状况受到了极大的关注;城市燃气管网更是民生工程，关乎人民财产生命安全，保证燃气管网安全是必不可少的。由于燃气管道基本都是敷设在地下，埋设环境异常复杂，能轻易地受到腐蚀和破坏，并且天然气有无色、无味、易燃、易爆等特点，一旦发生泄漏或者破坏，会发生严重的安全事故，因此人民的生命安全得不到保障。所以，通过开展城市燃气管网的检验检测，能及时了解威胁管道安全运行的常见问题，并及时做好预防和解决对策。
1城市燃气埋地钢质管道检测方法
根据公用管道定检规，城市燃气钢制埋地管道检测可以通过直接检测方法进行的。外腐蚀直接检测是属于直接检测方法的一种。外腐蚀检测的项目一般有：防腐层不开挖检测、阴极保护有效性检测、敷设环境调查以及开挖检验。城市燃气钢制管道妨腐层不开挖检测方法主要是采用交流电位梯度法(ACVG)，国内使用较多的是雷迪PCM+、DM和皮尔逊方法的防腐层检漏仪(SL);阴极保护有效性检测釆用CIPS，但对城市环境实施难度较大。
2城市管网在检验检测中发现的安全问题
城市燃气管网从门站开始到人户前的调压箱都属于压力管道。城市燃气管网属于公用管道，其检验检测主要依据《压力管道定期检验规则一公用管道》，并参照《压力管道定期检验规则一长输(油气)管道》等相关安全技术规范进行。通过检验检测能发现管道存在的很多隐患。
2.1外防腐层破损
城市燃气管网中敷设的管道有钢管和PE管，外防腐层作为保护钢制管道不受腐蚀的最重要手段之一，在城市燃气管网中得到广泛应用，然而随着使用时间的增加，防腐层漏点及失效面积成增长趋势，在防腐层失效后，由于多种原因极易造成管道的腐蚀穿孔，这不仅为以后的维护增加成本及难度，而且极易发生安全事故。
管道外防腐常见的材质类型有聚乙烯包覆层、塑料胶粘带、石油沥青、煤焦油瓷漆、环氧煤沥青、环氧粉末涂层。在城市燃气管网中应用较广的是石油沥青防腐层、塑料胶粘带防腐层和聚乙烯包覆层。其中石油沥青防腐层在老旧管道使用中较高，其余两种一般用于新敷设的管道。
外防腐层破损大致有以下原因：防腐等级较低的石油沥青防腐层具有脆性，强度低;石油沥青防腐层不稳定、易老化，在管道运行超过一定年限后，由于外防腐层的失效管道将会产生严重腐蚀;使用前，外防腐层在储运过程中，操作不当易发生破坏;根据检验检测得到的数据和开挖检测的实际情况来看，管道焊口附近、弯头处的防腐层损坏比率较高，对于有牺牲阳极的管道而言，管道与测试桩连接线焊接的位置也是经常发现防腐层补扣有破损;由于现场防腐层施工不规范，外加管道受到应力集中和长期不平衡的土压力作用，管道对接焊缝和弯头的腐蚀防护层容易发生变形、位移甚至剥落。根据以往在南方某城市的防腐层破损点检测数据为257处/100km，如图1所示是日常检验检测发现的外防腐层破损图。图1左图利用皮尔逊方法防腐层检漏仪(SL)检测到泄漏电位400mV，防腐层破损面积2cmx2cm，已漏铁，表面已经发生锈蚀;图1中图检测泄漏电位l000mV，管道补口未做防腐层，表面已经发生严重锈蚀;图1右图使用PCM检测到52dB的信号强度，开挖验证发现管道对接焊缝处补口未做防腐。
随着城市发展，存在第三方野蛮施工，从而在施工过程中管道防腐层极易受到破坏，严重的直接破坏管道;复杂的城市环境中杂散电流也会对管道防腐层产生严重的破坏;城市绿化是栽种植物以改善城市环境的活动，然而这些高大强壮的植物的根茎可挤压并轻松穿透防腐层，使管道防腐层性能加速降低。
2.2深根植物
城市燃气管网对街树有一定的要求“低中压燃气管至街树(至树中心)水平净距至少0.75m，次高压燃气管至街树(至树中心)水平净距至少1.2m”。
城市燃气管网建设规模不断扩大，燃气管道建设中会埋设于占用公园、绿化带、农田、果园、林地之下，埋设之初覆土层上会种植一些小树苗，随着时间的推移，这些小树苗会长成大树直至危害到管道。根据以往南方某城市宏观检查发现深根植物区占总里程的16%，如图2所示是日常检验检测发现的深根植物。图2中管道敷设周围lm内有较高大的樟树，经检测开挖验证，管道周围存在较发达的根系，有的甚至已经挤压到管道，最粗的根系直径有100mm，这对管道造成严重影响。
城市中有很多高大、根系发达的行道树，例如杭州的行道树大致有，俗称”法桐”的悬铃木，香樟，又称：乌樟、樟树、瑶人柴、樟木，银杏，属落叶乔木科，杜英，属常绿乔木科。这些树木，在时间的积累下，会长成根系很发达的参天大树，所以会对埋设于附近的管道，无论是钢管还是PE管都会造成一定的影响。
2.3杂散电流及阴极保护效果
杂散电流是在非指定回路中流动的电流。杂散电流所引发的金属腐蚀以其腐蚀速率快、强度大，聚集于局部的特征，已成为管道腐蚀中危害最大的一种。杂散电流又分为直流和交流杂散电流。
管道的直流杂散电流影响是由于土壤中直流杂散电流的作用而引发的管道电化学腐蚀，进而使管道腐蚀加剧直至穿孔和泄漏。在城市环境中，地铁是直流干扰主要干扰源。根据城市交通总体规划设计，城市轨道交通会迎来大发展，因此城市发展多条地铁及涉及的地区之大是必然趋势。直流杂散电流会使管道发生剧烈腐蚀，这种腐蚀的速率和程度是一般腐蚀的几十倍甚至上百倍，所以，随着城市地铁的不断建设，直流杂散电流的影响不容忽视。
管道的交流杂散电流影响主要是指由于交流通电系统(电厂、变压站、高压线、高铁等)在管道上感应产生交流电的现象。截至目前，各大城市都有不同规格的电厂和高铁火车站，其周围和连接出去的高压线、特高压线对周围埋地管道影响也是很大。另有大型的工厂、矿山、港口等各种用电设施的接地系统与不正常的漏电，都会在大地当中造成杂散电流的影响。如图3左图为典型的交流腐蚀，该管道在检测时交流电压瞬时最大值达到8.6V。
管道阴极保护是保护钢制管道不被腐蚀或者减缓腐蚀的一种保护措施。当管道的管地断电位在-850mV至-1200mV之间，管道处于保护状态。城市燃气管道采用的主要阴保方式是安装牺牲阳极。当杂散电流存在时，测量的管道电位会发生变化，同时也会影响管道的阴保效果。根据南方某城市燃气管网阴保效果不合格率达45%[8]，如图3右图，交流电压持续保持在6.4V，管地电位在一0.84V至一1.85V剧烈波动。
2.4第三方施工破坏
在城市建设中，由于缺乏燃气管道的初步勘探，或存在蛮横施工，在动工过程当中对管道造成了严重破坏。根据统计，管道损害事故的60%是由于蛮横施工引起的，主要包括建筑物地基勘测、城市路面开挖，道路面打夯机、打桩机打断管道>其他专用管道挤压燃气管道;还有回填土未夯实产生沉降，导致管道受不均衡应力断裂等。如图4所示。图4左图通过PCM检测到64dB的信号强度，经开挖验证发现18cmxion机械损伤，且凹沟深度4mm，图4中图管道到上方是一厂区建筑大门，管道顶部黑色的部位是钢筋，对管道造成应力集中，图4右图是管道防腐层减薄及破损，是由于边上通信井施工是产生的。
尤其是老城区，敷设在老城区周围的燃气管时间也是比较长，有些管道路由不是很明确，加之近几年及未来的几年的拆改工程、道路修改、地铁的建设，不规范的施工很容易造成管道的破坏。
2.5违章建筑
城市燃气管网的钢制埋地管道的路由探测是非常成熟的技术了，在结合城市燃气的PE管道检验检测，在这过程中会经常发现违章建筑。
燃气管道上方违章建筑的存在原因是多方面的，如法律法规不健全等，燃气管道工作人员巡检未及时发现，或者已发现无法处理的;有些相关部门，为了利益，在未协商的情况下，私自批准在管道上构建建筑物，甚至出现了有建筑许可证的违章建筑，还有调压箱和调压柜经常被个体户或者私人私自搭建的简易房或土房占压的等，如图5所示。图5左图是在调压箱私自建储藏室;图5右图是燃气管道被一家小型餐馆占压。
2.6埋深不符要求
随着城市化建设发展，燃气管道埋深面临着一些挑战。在GB50028—2006中明确了地下燃气管道埋设的最小覆土厚度(路面至管顶)的相应要求。
然而在管网运行中并不能完全保证在符合规范的深度内，如图6所示，管道位于小区主干道，埋设深度只有10cm，其主要有以下原因：复杂的地下构造，城市燃气埋地管线敷设的环境往往很复杂，一般与给排水、排污线、供热管线、光缆等交织在一起，形成了庞大而复杂的管网系统，且土质结构在南北有很大的差异，管道施工初期未按规范进行施工，监理单位也存在未及时发现的责任，管道单位存在管理工作不到位，日常巡检及自我检查不到位的情况。
3相关处理措施建议
3.1外防腐层破损相关处理措施建议
管道在线检测发现的外防腐层破损点，原则上应将所有破损点都进行开挖验证并修复;但针对管网中发现开挖点数较多的，建议优先安排最严重的点开挖，通过开挖情况和评估分析，并结合管道维修计划对后续的点制定详细的开挖方案，开挖后发现防腐层破损位置应进行专业修复，修复完成后应确保修复合格。
为减少管道运行中外防腐层破损点，建议在管道安装时和管道运行3年内分别进行安装监检和定期检验。在安装监检时，可采用电火花检漏仪，它检出率和灵敏度较高，已成为石化行业的专业工具。运行中的在线检测，也叫不开挖检测。埋地管道防腐层检测的方法有多种，主要的检测和评价方法有交流(直流)电位梯度法(ACVG/DCVG)、交流衰减法和密间隔电位测试法(CIPS)。这些方法不再详述，以上方法在检测行业运用较成熟且可靠度较高。
3.2深根植物的应对措施建议
通过对大多数城市街树的调查，在防腐层的选型上应该侧重防腐等级较高的3PE防腐层或者更高等级的防腐层，管道周围建立警示牌明确限种植物的种类;加强巡检及宣传教育，对于已存在的深植建议在该地域管道上方开挖一处，视开挖点植物根系发达程度及影响管道程度建立应急方案及移栽方案。
3.3杂散电流干扰处理措施建议
首先通过杂散电流测绘仪SCM和瞬时电位记录仪IPL进行相应的检测确定其干扰点及干扰源，其次在对管道进行专业的干扰排流防护。交流干扰防护一般方式：固态去耦合器接地、直接接地、负电位接地;直流干扰防护一般方式：强制排流、接地排流、直接排流、极性排流。
3.4预防第三方施工破坏措施建议
加强平时巡检管控，保证管道安全运行。燃气管道务必要做好管理和维护，关键是建立严格、规范的巡检制度，提高巡检员责任心、素质和工作能力，并对改制度进行考核，对于巡检人员的日常工作内容进行记录，对管道附近第三方施工现象严厉的排查、处理。
3.5违章建筑处理措施建议
负责管道运行的主体责任单位及相关责任的各机构部门应充分认识到燃气管道上违章建筑的危害性及急迫性，加大整顿违章建筑的力度。作为当地行政权力部门应带头支持拆除违章建筑，政府相关部门在批准施工申请时，将影响到燃气管道的施工应建立严格的准人条件及采取相应的防范措施后，再批准施工。加大投入，加强管理，加强宣传教育。
3.6埋深不符要求的处理措施建议
燃气管道浅埋的一般防护有：支撑墙防护、无支撑墙防护、套管防护。三种方法都是将加载在管道上的应力转移到防护设施上，从而达到保护管道的目的。由于发现浅埋的地方不局限于几米，经常是很长一段距离，若是按照上述三种方式进行防护则投人的成本较大。为此，因在管道到敷设初期加强监督规范施工。
4结语
由于城市燃气管道敷设环境复杂及检验检测的方法目前不是最高效最完善，但一定程度上能使管道中的存在的问题暴露出来。
城市燃气管道检验检测发现的问题还有很多，如没有规范安装牺牲阳极、燃气管线有其他管线静间距不符合要求、未按规范敷设警示带及示踪线、阀井泄漏、阀井防腐未做规范导致阴保效果欠佳、管网老龄化、完整性管理欠缺等。
通过分析较为严重的管道安全问题发现，有部分问题是在管道不规范安装、未严格验收时造成的，这为以后管道安全运行和定期检验留下一定的隐患，还会为以后管道维护花费大量的资源和成本去解决这些隐患，这是相当不可取的。通过上述的问题分析对今后管道安装监检、定期检验和管道运行单位的日常管理及维护具有积极的参考意义。——论文作者：严俊伟陈长陆益锋胡维骏
参考文献
[1]孟繁亮.管道防腐层破损原因及检测技术探讨[J].化学工程与装备，2011(05)：107—川
.[2]ST/T5918—2011，埋地钢质管道^卜防腐层修复技术规范[S].
[3]彳可悟忠，郭庆茹，董仲智.石油沥青防腐管道腐蚀特点及防护[J].管道技术与设备，2008(01)：60—61.
[4]GB50028—2006，城镇燃气设计规范[S].
[5]GB/T21448—2008，埋地钢质管道阴极保：护技术规范[S]_
[6]王小路.埋地钢制燃气管道受地铁直流杂散电流干扰的影响与分析[J].城市燃气，2017(04)：20—24.
[7]王若丹.直流杂散电流对某埋地管道的影响与治理[J].科技创新与应用，2015(15)：82.
[8]严俊伟.浅谈惠州城市燃气管网防腐层检测及发现的问题[J].城市燃气，2016(02)：4—7.
[9]纪晓亮.城市燃气地下管网事故的原因分析与措施研究[J].科技创新与应用，20彳7(02)：254.
[10]刘希源.城市燃气设施上违法建设问题及对策M.冶金动力，2006(05)：19—21
.[11]邮5069&￣2)11，舰嫩管道奴d1#/勒户技赫准S
[12]G^T50991—2M，*里地纲质管道^皮吁秋^护技术#
[13]曹威.城市埋地燃气管道浅埋防护技术的研究[J].黑龙江科技信息，2013(29)：213.
