埋地钢质燃气管道防腐层缺陷点危险等级评定

赵 承， 范列朋

(1.杭州市燃气集团有限公司， 浙江 杭州 310000; 2.杭州天然气有限公司， 浙江 杭州 310014)

1 概述

埋地钢管采用防腐层加阴极保护的联合防护系统。钢管防腐层缺陷点的存在，不仅会造成阴极保护电流流失，保护距离缩短，保护效果变差甚至失效，而且会造成阴极保护电位发生正向偏移，IR降随着缺陷面积增大而增大，造成测量误差，导致不能准确判断管道的阴极保护情况，发生管道腐蚀[1]。中国城市燃气协会统计数据显示，近5年国内媒体报道的燃气事故超3 473起，其中燃气泄漏事故占46%。通过对逾1 000起燃气泄漏事故分析原因得知，燃气管体腐蚀泄漏有45起(含杂散电流腐蚀9起)[2]。为避免钢质燃气管道因腐蚀造成泄漏爆炸等事故，保障城市居民生命财产安全，如何对防腐层缺陷点进行精确分级，有针对性地确定修复措施和修复优先顺序，是燃气企业面临的问题[3]。

2 现有防腐层缺陷点危险等级评定方法

埋地钢质燃气管道防腐层缺陷点的非开挖检测有交流电衰减法、变频选频法、直流电位梯度法和交流电位梯度法等[4]，现行规范对非开挖检测时缺陷点的分类标准没有明确规定，目前主要有数字直读法和辐射距离法，统称直接评定法。数字直读法的分类标准：相同条件下，以缺陷点处仪器显示值(ΔU)分类，300 mV≤ΔU<600 mV，定为小漏点(III类)； 600 mV≤ΔU<900 mV，定为中漏点(II类)；ΔU≥900 mV，定为大漏点(I类)。辐射距离法的分类标准：以缺陷点的电磁场信号辐射范围直径(D)即辐射距离进行分类,D<3 m，定为小漏点(III类)；3 m≤D<8 m，定为中漏点(II类)；D≥8 m，定为大漏点(I类)。

在开挖情况下，多数根据防腐层缺陷点面积分为大、中、小漏点。缺陷点面积大于5 cm2的为大漏点(I类)，缺陷点面积小于1 cm2的为小漏点(III类)，其余为中漏点(II类)[5]。

在现有防腐层缺陷点危险等级评定中，一般将大漏点危险等级评定为高，中漏点危险等级评定为中，小漏点危险等级评定为低。结合防腐层缺陷点实际修复经验，以上评定方法由于未考虑管道阴极保护电位、杂散电流干扰、土壤电位梯度、检测仪器的工作频率、被检测管道的管径等，存在一定偏差。在杂散电流干扰区域或阴极保护电位不达标区域，往往小漏点可能腐蚀严重。

3 综合评分法

考虑到以往评定方法存在的不足，建立防腐层缺陷点危险等级的综合评分法。对防腐层缺陷点危险进行等级评定后，根据危险等级确定修复顺序。

① 评分因素确定

土壤通过与管道表面接触对管道腐蚀，土壤腐蚀性包括土壤电阻率、土壤含水量、土壤pH值、土壤含盐量和氧化还原电位等多项指标[6]，根据土壤各项指标评分之和得出土壤腐蚀性评价等级(称为土壤特性指标综合评价方法)。对于一般地区土壤腐蚀性，文献[7-8]研究证实，根据土壤电阻率得出的评价结果与土壤特性指标综合评价方法所得结果基本相同，即土壤腐蚀性可按照土壤电阻率分级，分级标准见表1。为此，笔者梳理了近5年的土壤电阻率数据，发现70%测点土壤电阻率为40～50 Ω·m，20%测点土壤电阻率为50～60 Ω·m，10%测点土壤电阻率为60～70 Ω·m，评定土壤腐蚀等级总体为中等偏弱。

表1 一般地区土壤腐蚀等级分级标准

结合GB 50251—2015《输气管道工程设计规范》第4章，考虑到管道防腐设计时已对埋地管道沿线的土壤腐蚀性进行了调查，已按相关标准规范对管道防腐类型、等级选择，根据地形与地质条件、管道所处环境腐蚀性等因素进行了综合确定，认为土壤腐蚀性对管道腐蚀的影响远低于阴极保护电位不足和杂散电流的影响，故本文对防腐层缺陷点的危险等级评定暂未考虑土壤腐蚀性因素。

在防腐层完整或阴极保护电位达标情况下，杂散电流干扰未必对管道造成干扰，因此将杂散电流干扰列为次要因素。

GB/T 21447—2018《钢质管道外腐蚀控制规范》第9.1.3条规定，应根据防腐层检测结果，结合阴极保护情况，对管道的防腐层缺陷点进行修复。对于位于阴极保护不足以及其他易发生腐蚀区域的防腐层缺陷点，应及时修复。在管道存在防腐层缺陷点，阴极保护电位未达标的情况下，管道就会发生腐蚀。因此，将阴极保护电位列为主要因素。

② 防腐层缺陷点危险等级评定

本文以GB/T 21448—2017《埋地钢质管道阴极保护技术规范》、GB/T 21447—2018《钢质管道外腐蚀控制规范》等为依据，结合历年管道风险评估检测数据，对含防腐层缺陷点管段的管道阴极保护电位、杂散电流干扰程度、土壤电位梯度等级及非开挖检测时缺陷点分类4个因素赋值(见表2)，各因素分值之和为综合分值，根据综合分值确定防腐层缺陷点的危险等级。综合分值越高，说明该防腐层缺陷点的腐蚀风险越高。

表2 防腐层缺陷点危险等级评分因素赋值

当综合分值为9～13时，防腐层缺陷点危险等级为高，应优先修复，修复顺序为一级；当综合分值为6～8时，防腐层缺陷点危险等级为中，修复顺序为二级；当综合分值为3～5时，防腐层缺陷点危险等级为低，修复顺序为三级。此外，若防腐层缺陷点所在管道发生过腐蚀泄漏情况，则综合分值直接赋予10，防腐层缺陷点危险等级为高，且应立即修复。

4 综合评分法验证

笔者梳理2020年已开挖修复的82个防腐层缺陷点，发现其中35个位于三通、弯头或直管段焊缝处，应为焊缝防腐不到位造成，占比约43%；直管段非焊缝处的防腐层缺陷点有47个，其中18个为防腐层划伤或乱石挤压损伤，29个为防腐层轻度剥离、脱落。在29个防腐层轻度剥离、脱落的缺陷点所在管道中，15条管道防腐层为环氧粉末防腐层，14条管道防腐层为聚乙烯胶带防腐层(原人工煤气管道，建成20 a以上)。在29个防腐层轻度剥离、脱落的防腐层缺陷点中，18个未发生管体腐蚀，10个管体表面有锈迹，1个管体有轻微坑蚀。

在82个防腐层缺陷点中，约65%的缺陷点是施工过程中焊接或划伤造成的，近87%的缺陷点未发生管体腐蚀，仅12%的缺陷点发生轻微腐蚀，1.2%的缺陷点发生轻微坑蚀。

笔者对已修复的82个防腐层缺陷点分别采用直接评定法和综合评分法进行评定，评定结果差异较大。直接评定法得到的高、中、低危险等级防腐层缺陷点数量占比分别为26.83%、43.90%、29.27%。综合评分法得到的高、中、低危险等级防腐层缺陷点数量占比分别为17.07%、14.64%、68.29%，中、低危险等级防腐层缺陷点总数量占比为82.93%，与开挖情况基本吻合。