燃气管道安全评估中钢管腐蚀评价技术的研究(2021)

燃气管道安全评估中钢管腐蚀评价技术的研究(2021)

Safety management is an important part of enterprise production management. The object is the state management and control of all people, objects and environments in production.

( 安全管理 )

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日期：______________________

编号：AQ-SN-0108

燃气管道安全评估中钢管腐蚀评价技术的

研究(2021)

一、前言

由于燃气的易燃易爆特性，管道中燃气一旦泄漏，往往会导致重大人身伤亡和财产损失，近年来国内外已发生过多起恶性事故，教训深刻。为此，国家建设部与中国城市燃气协会在2001年共同组织编制了《城市燃气行业“十五”技术进步发展规划》，明确要求开展城市燃气管道的可靠性分析和风险评估研究，建立综合管理体制，保证在役管道运行的安全可靠。深圳燃气集团积极响应，启动了“城市燃气管道安全状况评估”课题研究，2002年项目列入国家建设部年度科研计划并取得突破性进展，在2003年初进行的阶段成果审定会上，得到有关专家的充分肯定。此后我们对深圳在役的200公里

埋地钢质燃气管道进行了系统的安全评估，通过实际检验和修正，进一步完善了埋地管道安全评估手段和评价标准，使其更符合生产实用的需求，整个项目计划在2004年底投入试运行。

二、城市燃气管道的特点

Muhlbauer所著《管道风险管理手册》介绍了美国埋地长输管道安全评估的经典方法，其利用海量、完整、可靠的管道建设运行数据库，归纳出各影响因素的分值。目前，国内部分科研机构借鉴其基本思路，请国内专家凭各自的主观感觉填写调查表，经统计处理确定各影响因素的分值，不与具体工况相联系，使用结果表明其往往与实际情况有较大偏差。究其原因，在于与长输管道相比，城市燃气管道有明显差别：

1、长输管道通常为单管，阀门和变径很少。城市燃气管道多为网、枝状，阀门、三通及凝液缸等管件密布，管道变径较普遍。

2、长输管道通常为一次同期建成，有完备的勘察设计、施工监理、竣工验收程序，质量相对均衡且缺陷较少。城市燃气管道则随着城市建设的进展逐步形成，且不断拓展。由于投资来源复杂，设

计、施工和验收标准往往参差不齐，质量缺陷相对较多。

3、长输管道通常铺设在郊野，周边环境的改变通常为平滑过渡，容易把握，且杂散电流影响较小。城市燃气管道周边环境复杂，改变有时为突变，另外城市杂散电流干扰很普遍且严重。

4、长输管道和国外燃气管道有完备的管理体系，其日常管理侧重于阴极保护，发现电位异常时即开始整改。国内城市燃气管道管理相对薄弱，日常管理侧重于巡线查找漏气点；即使发现问题，由于涉及市政管理诸多方面，处理手续较为繁杂，隐患往往无法及时消除。

三、城市燃气管道腐蚀评价的技术难题及突破

分析城市燃气管道的建设和运行管理与长输管道间的差异可知，《管道风险管理手册》中的腐蚀模型不适用于燃气管道，要完整、科学而精确地对城市燃气管道进行腐蚀评价，就必须建立新的评估模型。我们在与国内外管道运营企业、科研机构、大专院校广泛交流的基础上，借鉴国外安全评估的经验，针对城市燃气管道的特性引发的技术难题，采用样本调查表确定初值、实测数据迭代修正、

制定检测评价标准的方法，建立了适合于国内城市燃气管道的腐蚀评价体系。

1、将管体腐蚀与环境结合考虑，综合评估腐蚀预期

地下燃气管道处在土壤环境中，其腐蚀预期既取决于管道本身，也取决于环境。由于城市燃气管体与环境的交互作用相当复杂，土壤理化性能会影响防腐层的老化破损进程，土壤腐蚀性和杂散电流情况又直接决定破损处的腐蚀速度。对于防腐结构良好的长输管道，腐蚀电流通道几乎被防腐层完全隔断，少量破损受到阴极保护电流的作用，也不会受到腐蚀，因而环境腐蚀性的影响很小，现有一些评估系统都侧重于管体本身，对环境的影响重视不够。对于城市燃气管道，防腐层缺陷很多，阴极保护又不正常，环境腐蚀性的影响就非常显著。如果环境腐蚀性较强，管体很快就会发生穿孔泄漏，而环境腐蚀性较弱，则可以在很长时间内维持正常运行。因此，城市燃气管道的腐蚀预期评估，必须将管体腐蚀与环境腐蚀性综合考虑。

腐蚀预期取决于防腐层现状、阴极保护有效性、土壤理化性能、

杂散电流分布等诸多方面，凡是影响上述方面的因素都有可能直接或间接地影响管道的腐蚀预期。许多因素对腐蚀预期的影响是非线性的，各因素之间有着不同的相关程度。因素多达四十余个，完全测取需要很长时间和巨大投资，且各数据间存在大量的信息重复，使模型变量维数无谓加大，因而有必要根据城市燃气管道的具体情况，进行降维预处理。我们首先通过聚类分析，依据12个样本管段检测数据和开挖情况，对影响腐蚀预期的因素进行相关分析和聚类分析。结果表明：影响腐蚀预期的44个因素在相关系数大于0.5的条件下，明显地聚为8类。为了从同类因素中选取有代表性的特征因素，对同类因素进行主成份分析，以贡献率作为选择特征因素的依据，同时也对44个因素直接进行主成分分析，以避免聚类分析可能产生的漏项。最后通过SSPS软件分析可知，整合出的8个主要因素的特征贡献率已达到92.1%。从而既保证了数据的科学完整，又避免了不必要的工作量。主要因素包括防腐层种类、钢管壁厚、建设监理力度、运行年数、土壤腐蚀性、管地电位、防腐层电阻率和缺陷线密度。

建设监理力度意在体现管段建设原始质量的参差不齐，取决于建设单位的实际资质、对其所建工程的普遍评价、建设时期监理制度的总体情况、管段竣工资料的完善程度、管段首次腐蚀泄漏时运行时间等。对土壤腐蚀性分级方法，我们充分借鉴国内外相关标准的原理，在2002年初制订出适合于安全评估需要的综合分级体系。对防腐层电阻率分级则消化吸取国外检测技术，并实现了与国内判据的有机衔接。

表1主要影响因素及等级一览表

防腐层种类

钢管壁厚

建设监理力度

运行年数

土壤腐蚀性

管地电位

防腐层电阻率

缺陷线密度