在役长输燃气管道开挖直接检验方法的探讨

江西省锅炉压力容器检验检测研究院 吴昌玉 杨 翀

长输燃气管道是我国能源调配的有效途径与方式，是国民经济的重要命脉。随着社会经济的发展，长输燃气管道的数量与日俱增，在社会生产中发挥着越来越重要的作用。为保障长输燃气管道的安全运行，对在役长输燃气管道开展定期检验工作尤为重要。本文根据TSG D7003-2010《压力管道定期检验规则 长输(油气)管道》，结合实际检验工作，对在役长输燃气管道开挖直接检验的方法进行了探讨，为长输燃气管道的安全运行提供参考。

1 开挖位置和开挖点数量的确定

在役长输燃气管道检验过程中，对管道的一些薄弱环节需进行重点检验，其中包括：安装过程中出现过质量问题的管段、运行期间发生过问题的管段(如管道断裂、泄漏、第三方破坏、带压补漏)、关键地段的管段及非开挖检测发现有明显问题的管段(如腐蚀防护系统状况有问题的管段、腐蚀环境较为严重的管段、风险因子或失效可能性较大的管段)。根据相关直接检测的检测结果，按照一定比例选择开挖检验点。开挖点应选取当结合资料调查中的错边、咬边严重的焊接接头，碰口与连头焊口，风险较高的管段，管道弯头、出入土端、变坡点以及使用中发生过泄漏和第三方破坏的位置。

依据TSG D7003-2010《压力管道定期检验规则 长输(油气)管道》和GB/T 19285-2014《埋地钢质管道腐蚀防护工程检验》的相关要求，并基于管道的腐蚀防腐系统检测数据，来决定现场开挖探坑数量。开挖点数量的确定原则见表1。

表1 开挖点数量的确定原则

2 开挖直接检验的一般要求

开挖直接检验时，开挖坑沿管道纵向长度约为3.0 ～4.0 m，管道两侧离开挖坑壁净距各为1.0 m，管道底部掏空约0.8 m，按施工规范要求放坡和设置逃生通道，同时应有防止坑壁坍塌的措施。对地下水位较高的地区，应及时排水。当开挖探坑中的管段出现缺陷时，应将缺陷完整暴露或暴露到能够准确判断缺陷的性质和范围为止，其悬空裸露长度应符合管道运行安全要求。开挖时应保持土层顺序不混乱，检查后应按土层顺序分层回填。

现场采集的土壤、防腐层等样品，均应按有关规定采集、封存和保管。开挖测量中破坏的防腐层或发现的管体损伤处应按评价结果采取局部修补、整体修补或更换等措施予以维修，其质量标准应不低于管道原有水平。直接开挖的检测点为原有测试装置时，应确保其完好、可靠，必要时应予以维修。

3 开挖直接检验项与方法

3.1 土壤腐蚀性检测

应对每个探坑中的土壤剖面进行分层描述，包括土壤颜色、土层干湿度野外观察(分为干、润、潮、湿、水共五级)、土壤质地、土壤松紧度野外观察(分为疏松、松、稍紧、紧、很紧共五级)、植物根系、地下水位。必要时可收集探坑处的土壤样品，送实验室分析。土壤理化性质分析一般包括如下参数：土壤质地、土壤电阻率、管地电位、氧化还原电位、土壤pH值、土壤氯离子、土壤含水量、土壤含盐量。土壤采样点、土壤腐蚀性埋片点及土壤腐蚀电流密度测试点应一致，必要时可采集水样进行分析。

3.2 防腐层检查

开挖处应检测并记录防腐层名称、外观、厚度、粘结力、漏点情况，注意防腐层破损处有无粉末状物质，以判断是否存在局部应力腐蚀环境。

防腐层检查主要包括以下方面：

(1)防腐层外观检查

检查防腐层表面有无气泡、蚀坑、破损、裂纹、剥离等现象，并切开防腐层，记录其材料和结构，测量防腐层膜下液体的pH值。

(2)防腐层厚度检测

采用防腐层测厚仪，根据聚乙烯防腐层标准中的厚度要求，按照GB/T 19285-2014《埋地钢质管道腐蚀防护工程检验》的相关规定，每个调查点应测上、下、左、右4个点，以最薄点为准。

(3)电火花检漏检测

根据聚乙烯防腐层标准的厚度要求，按照GB/T 19285-2014的相关规定，采用电火花检漏仪进行检测，记录漏点数及漏点分布情况。

(4)粘结力检测

按照GB/T 19285-2014的相关规定，当粘结力大于设计值的50%时，不影响管道外防腐层分级。

(5) 防腐层样品现场收集

必要时现场收集防腐层样品，送实验室进行防腐层性能分析，如聚乙烯防腐层的熔融指数、断裂伸长度、耐环境应力开裂指标的测定。

(6)防腐层状况现场彩色拍照。

3.3 管道腐蚀状况检测

清除破损防腐层后，应对管道金属表面的腐蚀产物、金属腐蚀状况进行检测和记录。

(1)外观目检

详细描述金属腐蚀的部位，腐蚀产物分布厚度、颜色、结构、紧实度，并对现场腐蚀状况进行彩色拍照。

(2)现场腐蚀产物的成分判别

根据产物颜色可按表2的目检法进行现场腐蚀产物的成分判别。也可以用化学法鉴定，即取少量腐蚀产物，加数滴10%的盐酸，若无气泡，表明腐蚀产物为FeO；若有气体，但不使湿润的醋酸铅试纸变色，可判为FeCO3；若产生有臭味气体，并使湿润的醋酸铅试纸变色，则可能为FeS。进一步的成分和结构分析，可在现场取样，密封保存后送室内分析。

表2 目检法现场腐蚀产物的成分判别

(3)腐蚀类型的判定

清除腐蚀产物后，记录腐蚀形状、位置，按表3进行腐蚀类型的判定。若均匀腐蚀与点蚀掺杂，可按主要腐蚀倾向予以估计，并对腐蚀的管体进行拍照。

表3 腐蚀类型特征

(4)管壁腐蚀坑深和腐蚀面积的测量

对金属管壁腐蚀区域进行管壁金属腐蚀深度测量。首先清除该区域表面腐蚀产物，用探针法或超声波法测量最小剩余壁厚或最大腐蚀坑深。当管体存在大面积腐蚀坑时，还须以管道最小要求壁厚为基准，确定腐蚀坑内危险截面，测量危险截面的尺寸，即测定该截面的最大轴向长度和最大环向分布长度。

(5)管壁腐蚀坑深数据的处理

当检测的防腐层破损点没有全部开挖调查或开挖点的腐蚀管道壁厚没有全部测量时，测量得到的管壁最大腐蚀损失只能代表该位置和当时的情况，如需反映整体管道的情况，需要对测量数据进行处理。由局部探坑测量数据推算整个管段(或管道)的最大腐蚀坑深时，需在局部探坑内测量10～12个最大腐蚀坑深，并按极值统计方法推算整体管道可能出现的最大腐蚀坑深，计算相应最小剩余壁厚。当上述方法实施有困难时，考虑到安全系数，管道可能的最大腐蚀坑深近似取实测最大腐蚀坑深值的两倍，并依此计算最小剩余壁厚。

3.4 管道焊缝无损检测

对开挖处的管道对接环焊缝必须进行无损检测，必要时还应对焊接钢管纵焊缝进行无损检测。无损检测一般采用射线或者超声方法，也可采用国家质检总局认可的其他无损检测方法。

对于宏观检查存在裂纹或者可疑情况的管道，处于有应力腐蚀开裂严重倾向的管段以及检验人员认为有必要时，必须对管道对接环焊缝、管道碰口与连头、管道螺旋焊缝或者对接直焊缝、焊缝返修处等部位的焊缝进行无损检测。

无损检测应与露管段检测、探坑检测工作相结合，对开挖出的所有焊缝应全部进行无损检测。

3.5 管体壁厚检测

管体厚度是管道强度和刚度的保证，因此，管体厚度测量是管道检验的一个重要环节。按照相关规定，管体厚度测量部位为上、下、左、右4个方向，一般情况下每个方向测量3点。厚度测量点的位置，一般应选择制造成型时壁厚减薄部位、使用中易产生变形及磨损的部位以及前面其它检验时所发现的可疑部位。

采用超声波测厚方法进行管道剩余壁厚测试，当发现管道壁厚有异常情况时，应在附近增加测定点数，并确定异常区域大小，必要时可适当提高整条管线的厚度抽查比例。

3.6 硬度检测

对可能发生H2S腐蚀的管道，应当用硬度计进行焊接接头的硬度检测，以判定管道应力腐蚀开裂倾向的大小。硬度检测部位包括母材、焊缝及热影响区。硬度检测应当符合以下规定：

(1)对输送含H2S介质的管道，其母材、焊缝及热影响区的最大硬度值不应超过250 HV(22 HRC)。

(2)碳钢管的焊缝硬度值不宜超过母材最高硬度的120%。

(3)合金钢管的焊缝硬度值不宜超过母材最高硬度的125%。

针对易产生应力腐蚀倾向的介质与材料组合，需选取有代表性的部位进行硬度检测。检测时，当焊接接头的硬度值有异常时，检验机构应视具体情况扩大焊接接头无损检测抽查范围，检查部位为对接环焊缝两侧及角焊缝周围。

4 结语

为保障长输燃气管道安全运行，对在役长输燃气管道开展定期检验尤为重要。开挖直接检验方法有土壤腐蚀性检测、防腐层检查、管道腐蚀状况检测、管道焊缝无损检测、管体壁厚检测、硬度检测。开挖直接检验作为最直接、最有效的检验手段，能够对在役长输燃气管道安全状况进行全面的了解。