长输油气管道运维中存在的问题分析及建议

蒋林林,那骥宇,周 冰,2,苏碧煌,2,李爱贵

1.中国石油集团工程技术研究有限公司,天津 300451

2.CNPC石油管工程重点实验室-涂层材料与保温结构研究室,天津 300451

油气管道的运行状况直接影响到油气资源的安全生产，一旦发生泄漏事故，就会引发严重灾害和环境污染，给国家和人民的生命财产造成损失。油气管道在国民经济中发挥着重要作用，随着科技的发展，管道完整性管理已经成为全球管道技术发展的重要手段[1]。国内从21世纪初期开始系统地探索管道完整性管理技术[2]，借助信息化手段，并与企业风险管控业务融合，搭建了管道完整性管理平台，为企业安全生产、降本增效提供了支持[3]。据2017年统计，我国长输油气管道总长度仅次于油气能源大国美国和俄罗斯，位居世界第三，到2025年长度将达到2.4×105km[4]。伴随着管道发展和科技进步，长输油气管道向大口径、高钢级、长距离的趋势发展[5]。随着新建管道的迅猛增长和大量在役管道进入服役后期，新老管道均处于事故“浴盆曲线[6]”的多发期。统计分析我国的管道事故，腐蚀、第三方破坏、操作不当、设计问题是管道失效的主要原因[7]。对油气管道开展完整性管理工作，及时发现风险并进行治理是预防减少突发安全事故的有效方式。

在开展管道完整性管理工作中，发现在油气管道的运行、维护中存在许多问题，影响到管道的安全运行，针对这些问题，从管道防腐蚀控制、避免第三方破坏、建设期间质量控制、承包商管理、管道保护宣传等方面分析了出现问题的原因，提出了相应的建议对策，旨在为管道建设、运维管理提供参考，提高管道运行的安全性。

1 防腐蚀控制

统计发现，油气管道的破坏原因中腐蚀占43.6%[8]。埋地长输管道的腐蚀多以外腐蚀为主，大面积均匀腐蚀的情况较为少见，多表现为局部腐蚀和点蚀两种[9]。外防护涂层和阴极保护是在役油气管道控制腐蚀的主要措施。涂层是防腐蚀的第一道防线，完好的涂层可提供99%的保护，而剩余的1%则由阴极保护提供[10]。目前投产和在建的管道，均采用防腐蚀涂层和阴极保护的方式控制管道的外腐蚀。

1.1 防腐层质量控制

防腐层质量控制包括防腐层选型、预制质量控制、运行期间的维护。防腐层选择和考察的主要指标包括良好的附着力、抗冲击性能、耐阴极剥离、耐渗透及耐化学介质性能，温度适用范围，易于补口、补伤等[11]。设计阶段防腐层选型不当、预制过程质量达不到相关标准要求以及不注意运行期间的维护，都将直接影响防腐层的防护效果，导致防腐层失效，造成管体腐蚀。某管道3PE防腐层因预制质量及超温运行造成如图1所示的防腐层不规则开裂，环氧粉末层鼓包，管体腐蚀造成厚度14.00 mm的管壁减薄至8.45 mm，严重影响管道的安全运行，业主单位及时组织开展了管体补强才使管道得以安全运行。

图1 3PE防腐层开裂失效

1.2 阴极保护电位测试

早期采用牺牲阳极方式进行阴极保护的管道，测试桩中的牺牲阳极电缆与管道阴极电缆未连接，跨接片丢失（如图2所示），电位测试人员技术水平参差不齐，许多电位测试人员将牺牲阳极电缆测得的电位误认为是管道阴极保护电位进行上报，不能真实反映管道阴极保护状况，导致整改措施不及时，管道长期处于阴极保护欠保护状态，严重时造成管体腐蚀。

图2 测试桩内电缆连接情况

近年来投产或在建的长输管道，大都采用强制电流方式进行阴极保护，具有远传功能的智能测试桩在许多地方得到推广应用。通过智能测试桩，可以随时查看管道电位情况，及时发现电位异常并采取相关措施。然而，目前的智能测试桩，监测的大都是管道通电电位，而判断管道阴极保护电位是否处于有效保护范围采用的参数是管道的极化电位（瞬时断电电位），尽管通电电位和阴保极化电位有一定关系，也可以表征管道的保护状况，但是通电电位不能真实反映管道的阴保状况。目前，在恒电位仪不安装中断器的情况下，也有可以监测测试桩位置断电电位的仪器设备，但其在长输管道上大范围推广还有很长距离。

1.3 站内阴保与线路阴保的相互干扰问题

这类问题大部分是由于站场扩建导致恒电位仪长效参比位置受到其他阴保系统阳极地床的影响，导致参比电位异常，造成管道阴保电位异常。鄯善某储备库站内阴保系统与线路阴保系统曾出现过这一问题，导致线路阴保系统无法正常投运。通过检测排查，最终确认是线路阴保系统长效参比埋设位置的问题，埋设位置地表电位受站内阴保系统影响，导致参比电位异常。将线路阴保系统的长效参比设置在站外不受站内阴保系统影响的位置，线路管道电位恢复正常。在西气东输三线管道检测过程中，也出现过因为长效参比电极故障导致的电位异常问题。

1.4 阴保系统运行异常

多数情况与恒电位仪设备本身存在的一些功能方面的问题无关，多由阴保系统其他方面的原因导致，例如恒电位仪接线是否正确，长效参比电极是否正常，埋设位置是否受到其他阴保系统阳极地床的影响。通过排查长效参比电极问题，可以快速解决大部分阴保电位异常的问题。

1.5 恒电位仪设备功能异常

在实施管道外腐蚀直接检测评价中发现，许多阴保间的恒电位仪在一些功能方面都存在问题，可以维持阴保系统的正常运行，但在开展管道密间隔电位检测时，存在安装中断器后恒电位仪无法正常运行的问题。阴保间一般设置两台恒电位仪，一用一备，检查中发现存在两台恒电位仪都不能完全正常运行的情况，仅仅是维持阴保系统正常运行的状态，应对突发故障风险的能力低。

1.6 制度相关问题

在管道阴保日常运行管理中，受制度限制，过分相信站控室采集到的监控数据，对数据的准确性缺乏验证，只要站控显示采集到的阴保电位数据在正常范围，技术人员就认为管道处于阴极保护有效保护范围。

2 避免第三方破坏

统计表明，第三方破坏已成为管道失效的主要形式[12-13]。管道巡线是避免发生第三方破坏简单易行的有效手段。巡线可有效降低/减少第三方损坏，能够发现管道是否有泄漏、沿线的地貌变化、管道附属设施的完好性、沿线管道占压、周边社会活动以及有可能危及管道的施工活动。管道运维单位一般委托第三方或雇用周边居民开展此项工作，尽管可以利用GPS对巡线人员是否到达测试桩进行监督，但是不够细致，巡线人员一般沿管道伴行路采用动力工具方式巡线，可以及时发现沿途的施工状况，但是有些管段不适合动力工具通过，夏季管道上方的杂草遮挡，管道上方因为回填质量、自然因素导致的沉降、塌陷、露管现象不能及时发现，影响管道的安全运行。

3 建设期间质量控制

在管道外腐蚀检测评价开挖验证中发现，检测过程中所发现的防腐层破损，其破损原因绝大部分是建设过程中对管道外防腐层的机械破坏，表现为防腐层由于石块等硬物砸伤、磕伤的小面积破损（如图3所示），挖掘机造成的狭长线形划伤有些长达4～5 m（如图4所示），甚至对管体金属也造成了损伤，还有部分是因为防腐补口失效或未进行防腐补口导致（如图5所示）。对于挖掘机造成的防腐层划伤，在开挖验证中遇到过设计壁厚仅7.0 mm，而腐蚀坑深达5.0 mm的情况（如图6所示），严重危及管道的安全运行，该管道业主单位及时组织采取了补强措施，确保了管道的安全运行。

图3 硬物砸伤、磕伤的小面积破损

图4 挖掘机造成的防腐层机械划伤

图5 防腐层未补口

图6 设计壁厚7.0 mm腐蚀坑深5.0 mm的管体

4 管道检测承包商管理

目前从事管道外腐蚀直接检测评价的检测单位很多，技术力量方面相差不大，但是针对检测工作的态度差别较大，这与目前管道检测行业低价中标的现象有一定关系。在节能降耗的大形势下，业主总希望用最少的资金完成更多的工作量；检测单位为了中标而报价较低，导致后期编造数据的现象时有发生。国内也出现过刚检测、评价完好的管道就发生腐蚀泄漏安全事故的案例。在对同一段管道开展的定期外腐蚀检测中发现，第二次开展外防腐层检测检出的防腐层破损点数量是首次检测检出数量的4倍，开挖检测发现，防腐层破损点均是施工过程中导致的防腐层机械损伤，而且划伤长度较大，从这方面来看，第一次检测数据是很不准确的，可信度较低。故加强检测承包商管理对确保检测质量具有重要作用。

5 管道保护宣传

在检测过程中发现，检测中遇到管道经过农田时，如果管道上方出现塌陷坑，农户会向检测人员反映情况，希望上报相关部门进行治理。尽管管道沿线的百米桩上有联系电话，但农户很少通过电话主动反映情况，说明管道保护宣传力度还需要提高，机制制度需要健全。

6 建议

针对上述问题，提出如下建议。

（1）增加管道巡线投入，细化管道巡线工作，构建形式多样的管道巡护保障体系。将巡线管段进行细分，对辖区范围内的所有管道采用徒步和行车交叉进行的方式落实管道巡线，尤其是无伴行路人迹罕至的区段，及时发现管道上方出现的沉降、塌陷及露管现象，采取整改措施，排除管道运行的安全隐患。同时，定期组织巡线人员开展培训教育，完善激励机制，强化责任意识，在有条件的情况下增加无人机巡线。

（2）加强线路阴保电位测试和站场阴保系统运维人员的技术培训，提高技术水平。将沿线阴保电位测试工作委托专业的检测公司来开展，或者加强培训，提高检测人员的技术水平，使测试数据能够真实反映管道电位情况，为管道运维管理提供决策依据。站场阴保系统运维人员应具备排查系统故障的基本能力。

（3）加强管道防腐预制及建设期间的质量控制。管道防腐预制阶段，可采取驻场监造的方式把控防腐层预制质量。管道建设期间，严格防腐管的现场接收，强化管道施工过程管控，防腐层破损点绝大部分是在施工过程中不注意防腐层保护造成的。将外防腐层检测作为管道工程竣工验收的内容，可以督促施工单位文明施工，有效降低运行单位的运维成本，同时大大降低管道运行的安全风险。

（4）加强项目及承包商管理。一方面改变服务项目低价中标的采购方式，采用中间价或是其他评标方式，保证业主及承包商双方的利益；另一方面严格承包商选商制度，建立承包商信誉档案，选择技术水平先进、服务质量可靠的承包商，保证项目质量。

（5）严格落实管道附近动土施工相关规定。对于可能危及管道安全运行的动土施工作业，要严格履行相关管理办法，例如管道路由埋深确认，管道埋深会受到周边环境变化的影响，不能因为有历史数据就省去该项工作内容，之前就出现过单纯依据历史数据在管道上方进行机械挖掘动土作业，导致管道损坏发生泄漏的安全事故。

（6）加大管道保护宣传力度。深入群众积极宣传与管道保护相关的法律法规，增强地方政府部门、人民群众保护管道的意识，规避管道占压现象，有效减少管道安全突发事故造成的环境污染和生命财产损失。