李俊賢

（上海派普諾管道檢測科技發(fā)展有限公司，上海）

引言

近幾年，我國天然氣管道敷設(shè)工程建設(shè)步伐有所加快，越來越多的人開始關(guān)注天然氣運(yùn)輸載體的使用安全問題。受到地域和地下空間限制，天然氣管道使用的安全隱患較多，如果未能進(jìn)行有效的全面檢驗(yàn)和管道風(fēng)險評估，容易出現(xiàn)晚期腐蝕、泄露等危險性事故，嚴(yán)重威脅人們的生命安全。故此，有關(guān)檢驗(yàn)單位應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際情況，科學(xué)使用管道全面檢驗(yàn)技術(shù)，加強(qiáng)管道風(fēng)險評估，以強(qiáng)化天然氣管道的安全管理。

1 工程概況

某中壓PE 天然氣管道全面檢驗(yàn)項(xiàng)目位于上海市金山區(qū)，主要對中壓聚乙烯（PE）天然氣管道加以全面檢驗(yàn)。中壓PE 天然氣管道總長度約72.247 km，涵蓋DN315、DN250、DN200、DN160、DN110 多 種 管 道 規(guī)格，設(shè)計(jì)壓力和操作壓力分別為0.4 MPa、0.1～0.36 MPa。全面檢驗(yàn)過程中，檢驗(yàn)項(xiàng)目包括資料審查、宏觀檢測、穿、跨越檢查、開挖直接檢驗(yàn)，風(fēng)險評估、組合載荷穩(wěn)定性校核等，要求技術(shù)人員嚴(yán)格按照《壓力管道定期檢驗(yàn)規(guī)則- 公用管道》TSGD7004-2010 定檢規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測，為后續(xù)問題的處理提供參考意見，提高中壓聚乙烯（PE）天然氣管道使用的安全性與可靠性。

2 全面檢驗(yàn)要求

2.1 資料審查

資料審查環(huán)節(jié)包括安全管理資料審查、技術(shù)檔案資料審查、運(yùn)行狀況資料審查、歷次檢驗(yàn)問題記載檢查、資料審查問題記載檢查等內(nèi)容，要求相關(guān)信息記載及資料真實(shí)、全面、可靠、完整，資料審查結(jié)果表明，存在設(shè)計(jì)圖紙不全、部分資料缺失等問題。

2.2 宏觀檢查

本工程PE 燃?xì)夤艿篮暧^檢查項(xiàng)目包含泄漏檢查、位置與走向檢查、地面標(biāo)志檢查、管道示蹤系統(tǒng)完整性檢查、管道沿線地表環(huán)境調(diào)查、穿/跨越管段檢查、凝水缸檢查、閥門井檢查、法蘭檢查、補(bǔ)償器檢查、安全保護(hù)裝置檢查等，其中，管道沿線地表環(huán)境調(diào)查內(nèi)容涵蓋管道與建筑物凈距/占壓狀況、管道與熱力管道的凈距、管道附近的深根植物的根部是否對管道造成破壞情況、管道附近第三方施工活動情況、地面沉降、凍土、滑坡、斷層現(xiàn)象以及管道裸露情況等[1]。最后，宏觀檢查結(jié)果表明，大體上檢查基本正常，主要存在管道沿線缺少地面標(biāo)識、缺少示蹤系統(tǒng)等問題。

2.3 開挖直接檢驗(yàn)

本項(xiàng)目開挖直接檢驗(yàn)環(huán)節(jié)，選擇22 處進(jìn)行開挖檢驗(yàn)，具體檢驗(yàn)內(nèi)容包括管道管材的敷設(shè)質(zhì)量檢驗(yàn)、管體狀況檢驗(yàn)、管道性能試驗(yàn)三個部分，必要時取樣進(jìn)行靜液壓強(qiáng)度、耐慢速裂紋增長等理化性能試驗(yàn)，主要將CJJ63-2018《聚乙烯燃?xì)夤艿拦こ碳夹g(shù)標(biāo)準(zhǔn)》、DB31/T 1162-2019《燃?xì)饩垡蚁┕艿蓝ㄆ跈z驗(yàn)技術(shù)規(guī)則》、DB31/T1058-2017《燃?xì)庥镁垡蚁≒E）管道焊接接頭相控陣超聲檢測》作為檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)。檢驗(yàn)結(jié)果表明，此工程管道敷設(shè)質(zhì)量良好，無生物侵害情況，管體無鼓脹、氣泡等質(zhì)量缺陷，管道性能良好，順利通過熱穩(wěn)定性試驗(yàn)，所取管道材料氧化誘導(dǎo)時間均超過20 min，并無老化問題。

2.4 風(fēng)險評估

參照上海市地方標(biāo)準(zhǔn)DB31/T 1162-2019《燃?xì)饩垡蚁┕艿蓝ㄆ跈z驗(yàn)技術(shù)規(guī)則》進(jìn)行PE 天然氣管道的風(fēng)險評估，主要對各區(qū)段管道失效可能性和失效后果分別評分。其中，失效可能性評分包括綜合資料審查、宏觀檢查、管道示蹤系統(tǒng)完整性檢驗(yàn)、直接檢驗(yàn)、管道本質(zhì)安全、運(yùn)行參數(shù)得分和安全管理等7 個方面；失效后果評分考量介質(zhì)燃燒性、介質(zhì)反應(yīng)性、管道壓力、最大泄漏量、介質(zhì)擴(kuò)散性、風(fēng)速、人口密度、沿線環(huán)境（財產(chǎn)密度）、泄漏原因、搶修時間、供應(yīng)中斷影響范圍、用戶對管道所輸送介質(zhì)的依賴性等12 個方面。最后風(fēng)險評估結(jié)果顯示，所檢管道被評估為低風(fēng)險管道，管道周圍人口密集、部分管段無地面標(biāo)識、閥井泄漏、原始資料欠缺等為主要風(fēng)險點(diǎn)[2]。

3 技術(shù)措施

3.1 管道探測定位

弱磁法、電磁法為常見PE 管道定位技術(shù)，可用于管線埋深及走向定位；探地雷達(dá)法、電磁法、弱磁法和聲波法等為常用PE 燃?xì)夤艿捞綔y技術(shù)，其中，針對已敷設(shè)示蹤線的PE 燃?xì)夤艿乐饕捎秒姶欧?，如果未敷設(shè)示蹤線，則采用探地雷達(dá)法、聲波法、弱磁法等。本工程并未敷設(shè)示蹤線，故此，主要采用探地雷達(dá)法和弱磁法。如圖1 所示，用弱磁法配合探地雷達(dá)法使用，能夠充分發(fā)揮出各個儀器的優(yōu)點(diǎn)，提高PE 燃?xì)夤艿捞綔y定位的可靠性。最終利用多功能管道檢測探測定位儀進(jìn)行探測定位，結(jié)果表明，秀州街（豫園雅郡-秀江路）部分管段、萬安街（羅星路- 萬安金?。┎糠止芏未嬖诠芏温裆畈蛔銌栴}，建議整改。

圖1 弱磁法探測示意圖

3.2 被埋閥井檢測

本項(xiàng)目的重難點(diǎn)在于找出被埋閥井位置、確定管線泄漏點(diǎn)位置。天然氣燃?xì)赓|(zhì)量較輕，當(dāng)從泄露處噴出后，將呈現(xiàn)自然向上升起、竄出地面的現(xiàn)象，受到回填物密實(shí)度不均等因素影響，燃?xì)飧Z出地面后并不會垂直上升，容易在土質(zhì)疏松地方停留、亂竄，所以管線泄漏點(diǎn)的尋找成為本項(xiàng)目檢測中的難點(diǎn)之一。

對此，本項(xiàng)目采用了IDS 探地雷達(dá)檢測技術(shù)，還采用竣工圖紙和探管儀配合方法，以排除污水井、電信電纜井等干擾物，先利用竣工圖紙確定管線的大致范圍，再采用探管儀確定具體管線位置，最后再結(jié)合閥門定位坐標(biāo)加以追蹤，利用探地雷達(dá)系統(tǒng)查找到被埋閥門井。最終共檢查441 處閥井，檢查情況基本符合要求，僅4 個閥門井被埋。

3.3 泄漏檢查

泄露檢查時，主要采用鉆孔泄漏檢查技術(shù)，先鉆孔再用可燃?xì)怏w檢測儀進(jìn)行泄露檢測。首先，當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常點(diǎn)后，在上方地面位置進(jìn)行打孔，用于引導(dǎo)泄露燃?xì)獯怪鄙仙岣呗c(diǎn)檢查的準(zhǔn)確度。打孔之前，確保管道位置定位精準(zhǔn)，正式打設(shè)探孔時，其孔位數(shù)量≥3 個，保證孔深接近或超過管道埋深。當(dāng)探孔搭設(shè)完畢，用可燃?xì)怏w檢測儀逐一測量各個探孔的氣體濃度，通過比較各部位的濃度大小，判斷漏電的位置[3]。最后泄露檢查結(jié)果顯示，開挖點(diǎn)并無泄露問題，管體表明質(zhì)量良好，無泄漏問題。但是，1 個閥門井處存在泄露，泄露濃度約2 350 ppm，急需進(jìn)行整改維修處理。

3.4 PE 天燃?xì)夤艿篮附咏宇^檢測

PE 天燃?xì)夤艿篮附咏宇^檢測環(huán)節(jié)，主要結(jié)合DB31/T1058-2017《燃?xì)庥镁垡蚁≒E）管道焊接接頭相控陣超聲檢測》標(biāo)準(zhǔn)，采用相控陣超聲檢測技術(shù)，針對開挖處的焊接接頭進(jìn)行檢測，如圖2 所示，超聲相控陣系統(tǒng)主要由相控陣探頭、數(shù)據(jù)處理與呈現(xiàn)顯示設(shè)備等組成，超聲相控陣換能器由多個相互獨(dú)立的壓電晶片組成陣列，并按照一定規(guī)則和時序用電子系統(tǒng)控制激發(fā)各個晶片單元，使得各個陣列中的晶片單元發(fā)射的超聲波疊加形成新波陣面，反射波接收的同時，能夠經(jīng)過數(shù)據(jù)處理合成信號，成像顯示合成結(jié)果。

圖2 超聲相控陣系統(tǒng)組成示意圖

此次PE 天燃?xì)夤艿篮附咏宇^檢測結(jié)果表明，熱熔接頭、電熔接頭宏觀檢查結(jié)果基本符合要求，熔接接頭相控陣超聲檢測方面存在部分質(zhì)量缺陷問題，JS-08-D-01、JS-09-D-01 存 在 過 焊 缺 陷，其 中，JS-08-D-01 質(zhì)量評定為II 級（已整改），JS-09-D-01質(zhì)量評定為III 級（已整改），且JS-10-R-01 存在焊口歪斜質(zhì)量問題（已整改），這主要與焊接夾裝管材時未校正有關(guān)，而其他接頭處未見明顯缺陷，質(zhì)量評定為I級。

4 管道基于風(fēng)險性評價

4.1 評價方法的選擇

管道風(fēng)險性評價部分，主要參照地方標(biāo)準(zhǔn)DB31/T 1162-2019《燃?xì)饩垡蚁┕艿蓝ㄆ跈z驗(yàn)技術(shù)規(guī)則》，采用半定量風(fēng)險評估方法，針對各個區(qū)段管道失效可能性、失效后果分別加以評分，具體而言，埋地鋼質(zhì)管道風(fēng)險評估流程如下：管道區(qū)段劃分→確定各區(qū)段失效可能性得分→確定各區(qū)段失效后果得分→確定各區(qū)段風(fēng)險值→確定各區(qū)段風(fēng)險等級→提出改進(jìn)建議[4]。

4.2 管道單元的劃分

根據(jù)風(fēng)險預(yù)估及全面檢測結(jié)果等，將管道進(jìn)行單元劃分，共計(jì)劃分為兩大單元區(qū)域，單元一為除閥門井外的埋地管道，單元二為閥門井內(nèi)的管道。其中，如表1 所示，按照管道區(qū)段劃分要求，將被檢埋地管道劃分為I～V 五個區(qū)段。

表1 區(qū)段劃分情況

4.3 管道單元一失效可能性分析

（1）失效可能性評分

如表2 所示，I～V 五個區(qū)段管道失效可能性評分分別為19.5、19.5、19.5、19.5、25.5。

表2 燃?xì)饩垡蚁┕艿朗Э赡苄栽u分

（2）失效后果評分

如表3 所示，I～V 五個區(qū)段管道失效后果評分分別為121、121、121、121、121。

表3 燃?xì)饩垡蚁┕艿朗Ш蠊u分

（3）埋地管道的風(fēng)險評價

埋地管道風(fēng)險評估時，按照GB/T27512-2014《埋地鋼質(zhì)管道風(fēng)險評估方法》劃分風(fēng)險等級，其中，低風(fēng)險絕對等級為[0，3 600]，中等風(fēng)險絕對等級為[3 600，7 800]，較高險絕對等級為[7800，12600]，高風(fēng)險絕對等級為[12 600，15 000]。經(jīng)計(jì)算，如表4 所示，各區(qū)段管道的運(yùn)行風(fēng)險值分別為2 359.5、2 359.5、2 359.5、2 359.5、3 085.5，結(jié)論為可接受風(fēng)險。

表4 風(fēng)險值計(jì)算和風(fēng)險等級劃分

4.4 管道單元二失效危險性分析

單元二為閥門井內(nèi)管道失效危險性分析時，主要按照全面檢驗(yàn)、風(fēng)險預(yù)評估等方式進(jìn)行分析，最終計(jì)算閥門井管道失效概率為0.085%，結(jié)合失效后果分析與失效可能性分析，按照標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算出風(fēng)險值為9.6×10-5，失效概率為0.85×10-3，最后結(jié)論為可容忍風(fēng)險區(qū)。

5 結(jié)論

本文基于PE 天然氣管道全面檢驗(yàn)技術(shù)及風(fēng)險評估問題，結(jié)合全面檢驗(yàn)要求，分別開展資料審查、宏觀檢查、開挖直接檢驗(yàn)、風(fēng)險評估檢查等，最終經(jīng)過弱磁法、IDS 探地雷達(dá)檢測技術(shù)、鉆孔泄漏檢查技術(shù)、相控陣超聲檢測技術(shù)的有效應(yīng)用，切實(shí)提高了PE 天然氣管道檢測的精準(zhǔn)度，準(zhǔn)確找到泄漏點(diǎn)和缺陷部位，由此證明了全面檢測技術(shù)應(yīng)用的可行性，最后采用半定量風(fēng)險評估方法進(jìn)行埋地管道和閥門井內(nèi)管道風(fēng)險評價，其結(jié)果顯示，各區(qū)段管道均為可接受風(fēng)險，項(xiàng)目得到了良好反饋，獲得上級領(lǐng)導(dǎo)的一致認(rèn)可。