宋奕1 尤曉風(fēng)1 劉�熛�2 黃琳2 劉震軍2
1.國家管網(wǎng)集團西氣東輸銀川輸氣分公司； 2.中國石油天然氣管道科學(xué)研究院有限公司 

摘要：通過(guò)對干式隧道的管道防腐層、管體腐蝕、管道附屬構件以及管體變形與應力外檢測分析，發(fā)現主要存在防腐層施工期損傷、熱收縮帶補口質(zhì)量不合格、管卡螺栓腐蝕或部分螺栓斷裂導致的管卡失效、管道存在變形等問(wèn)題，根據國標作出合于使用的評價(jià)并提出質(zhì)量提升建議。

關(guān)鍵詞：干式隧道；穿越管道；防腐層；管道外檢測

石油天然氣管道通過(guò)河流與山嶺，常采用隧道穿越方式。由于隧道內施工空間受限，施工質(zhì)量不易控制，常規外檢測方法難以有效檢測隧道管道，隧道管道成為管道完整性管理的薄弱壞節。SY/T 6068―2014 《油氣管道架空部分及其附屬設施維護保養規程》規定I等養護隧道每5～8年，II、III等每6～10年應進(jìn)行定期檢測。GB 32167―2015《油氣輸送管道完整性管理規范》、SY/T 6621―2016《輸氣管道系統完整性管理規范》等要求根據管道情況需定期進(jìn)行完整性評價(jià)。通過(guò)對7條干式隧道的管道防腐層、管體腐蝕狀況、管道附屬構件以及管體變形與應力檢測結果的分析，歸納總結存在問(wèn)題，并提出了施工與運行管理建議。

1  管道防腐層檢測

干式隧道管道通常采用架空敷設的方式，不存在與土壤介質(zhì)的回路，地面管道外檢測手段通常不能使用，需對管道防腐層進(jìn)行直接檢測。

（1）管道防腐層外觀(guān)檢測與電火花檢漏。干式隧道穿越一般直管段為加強級3LPE，彎管段為雙層FBE，補口處采用環(huán)氧底漆+熱收縮帶，少部分干式隧道補口采用粘彈體+熱烤壓敏帶。按照GB/T 23257―2017、GB/T 39636―2020、GB/T 51241―2017各防腐層外觀(guān)要求如表 1所示。

表 1 防腐層外觀(guān)要求

通過(guò)對外觀(guān)檢測數據分析，絕大多數管道防腐層滿(mǎn)足相應標準要求。部分管道防腐層有建設施工期所留下的機械損傷和補傷，且部分補傷處失效。電火花檢漏發(fā)現，有6條管道存在防腐層破損點(diǎn)。圖 1 a、b、c分別為管道磕傷、硌傷與劃傷，均為施工期機械損傷，且因造成損傷后通常不易被發(fā)現而未及時(shí)修復。圖 1 d為管道建設期補傷失效。圖 1 e是管道防腐層直接與支墩產(chǎn)生擠壓造成防腐層破損失效。

圖 1 防腐層破損點(diǎn)

對上述防腐層破損點(diǎn)進(jìn)行統計分析， 92%的損傷均與建設施工作業(yè)條件差、質(zhì)量把關(guān)不嚴有關(guān)。應積極改善作業(yè)條件，嚴格控制施工質(zhì)量，并開(kāi)展100%電火花檢漏，保證干式隧道管道防腐層的有效性（圖 2）。

圖 2 防腐層漏點(diǎn)原因統計

（2）防腐層厚度檢測。經(jīng)檢測發(fā)現，普通級3LPE防腐層厚度最小為3.30 mm，加強級防腐層厚度最小為4.69 mm，滿(mǎn)足GB/T 23257―2017要求；2FBE厚度最小為0.991 mm，滿(mǎn)足GB/T 39636―2020要求；底漆+熱收縮帶補口的厚度位于2.87 mm～5.05 mm，粘彈體+壓敏膠型熱收縮帶補口因粘彈體厚度需在施工中未包覆熱收縮帶時(shí)測量故本次僅測量總厚度，位于4.01 mm～9 mm之間，遠大于設計厚度2.8 mm，符合GB/T 51241―2017要求�？傊�，所檢測隧道管道防腐層厚度滿(mǎn)足規范要求（表 2）。

表 2 防腐層厚度要求

防腐層粘接力是保證防腐層質(zhì)量的重要因素，若防腐層粘接力不足，則容易出現防腐層剝離失效（表 3）。

表 3 防腐層粘接要求

通過(guò)檢測發(fā)現這7條隧道內3LPE防腐層、雙層FBE防腐層質(zhì)量基本受控，防腐層粘接力滿(mǎn)足標準要求。

3LPE防腐層的補口易成為防腐層的薄弱點(diǎn)。對5條底漆+熱收縮帶補口的粘接力進(jìn)行抽檢發(fā)現，剝離強度平均值不到41 N/cm，不滿(mǎn)足標準50 N/cm的要求，僅36.9%的測試點(diǎn)剝離強度能達到標準要求，破壞形式為內聚破壞的測點(diǎn)僅占7.8%，且達標率與各隧道施工質(zhì)量關(guān)系較大，建成時(shí)間造成的區別不明顯，因此該補口方式無(wú)法滿(mǎn)足標準要求（圖 3）。對1條采用粘彈體+壓敏膠型熱收縮帶補口進(jìn)行檢測發(fā)現，平均剝離強度約為23 N/cm，遠大于標準要求的4 N/cm，且90%測試點(diǎn)位剝離強度滿(mǎn)足標準要求，各點(diǎn)位膠層覆蓋率基本接近100%，均滿(mǎn)足標準要求，是一種相較于傳統的底漆+熱收縮帶補口更加優(yōu)良的補口結構（圖 4）。

圖 3 不能滿(mǎn)足標準要求的熱收縮帶剝離強度

圖 4 黏彈體+壓敏膠型熱收縮帶補口剝離強度示例

2  管體腐蝕狀況檢測

（1）檢測結果。大部分防腐層破損點(diǎn)位置以及被剝離的補口處均未發(fā)現明顯的管體腐蝕，僅個(gè)別防腐層破損點(diǎn)位置發(fā)生輕微銹蝕的情況，腐蝕深度不足0.01 mm，破損點(diǎn)處為均勻腐蝕（圖 5），腐蝕程度主要受防腐層狀況和隧道內環(huán)境濕度的影響。分析可能是腐蝕點(diǎn)位存在短暫空氣濕度相對較高和凝露的情況，形成了水膜，由于隧道大部分時(shí)間處于空氣濕度相對較低狀態(tài)，水膜難以長(cháng)期存在，產(chǎn)生的浮銹具有隔離介質(zhì)的作用，故腐蝕深度不大。

圖 5 管體腐蝕

值得注意的是，除非隧道內空氣環(huán)境常年干燥，否則干式隧道內管道防腐層一旦破損，暴露在潮濕的空氣中就會(huì )產(chǎn)生大氣腐蝕。在管道防腐層破損點(diǎn)產(chǎn)生水膜，就可引起電化學(xué)腐蝕，且可能產(chǎn)生較高的腐蝕速率，影響管道安全運行。

（2）合于使用評價(jià)。對于管道因腐蝕等原因造成壁厚減薄處，根據SY/T 0087.1―2018《鋼質(zhì)管道及儲罐腐蝕評價(jià)標準 第1部分:埋地鋼質(zhì)管道外腐蝕直接評價(jià)》的要求，壁厚減薄小于10%的管道可以繼續使用；對于壁厚減薄超過(guò)10%的管道進(jìn)行剩余強度評價(jià)，來(lái)確認管道失效風(fēng)險，具體評價(jià)流程應按照SY/T 10048―2016《腐蝕管道評估推薦作法》、SY/T 6477―2017《含缺陷油氣管道剩余強度評價(jià)辦法》、SY/T 6151―1995《鋼制管道管體腐蝕損傷評價(jià)方法》等執行，并分別給出“立即維修”“計劃維修”或“監控使用”建議。根據檢測結果，7條隧道管道壁厚最大減薄厚度不足0.01 mm，不足管道壁厚的10%，可以繼續運行。

3  管道附屬構件檢測

除部分盾構隧道內個(gè)別管卡因頂部漏液導致管卡長(cháng)期浸泡被腐蝕外，其余情況基本良好。有3條管道管卡與支墩的連接螺栓存在大面積腐蝕現象，同時(shí)由于管道在壓力、溫度等作用下發(fā)生變形，使得螺栓受力增大。有2條管道存在個(gè)別螺栓因受力過(guò)大、腐蝕和采取不合理的焊接方式延長(cháng)螺栓等交互作用下崩開(kāi)或崩斷，甚至造成管卡一側螺栓完全失效。此外，還存在僅螺栓使用不銹鋼、螺母使用碳鋼導致螺母產(chǎn)生嚴重電偶腐蝕的情況�？傮w上看，螺栓腐蝕情況主要與螺栓材質(zhì)及是否防腐相關(guān)，與隧道建成時(shí)間關(guān)系不明顯。水泥支墩和金屬支墩本體大多質(zhì)量較好，但部分金屬支墩存在防腐漆脫落造成腐蝕的情況（圖 6）。

圖 6 金屬支墩防銹漆脫落

4  管體變形與應力檢測

隧道內管道因溫度和壓力的影響，加之受兩側錨固礅的限制，可能導致管道產(chǎn)生應力。通過(guò)對管道的變形與應力進(jìn)行檢測，判斷管道受力狀態(tài)。按照GB 50423―2015《油氣輸送管道穿越工程設計規范》計算管道應力的標準要求，即軸向應力、環(huán)向應力應小于許用應力，當量應力小于屈服強度的90%。

經(jīng)檢測，七條隧道管道變形均為彈性變形，未發(fā)現出現塑性變形情況，軸向應力、環(huán)向應力相對許用應力最大分別為許用應力的62.8%與80.2%，當量應力相對屈服強度最大為屈服強度的77.7%，各管道應力均滿(mǎn)足規范的有關(guān)要求，管道的應力不會(huì )影響管道運行，可以正常使用。

5  結語(yǔ)

本次對干式架空隧道管道檢測發(fā)現的問(wèn)題，主要為防腐層施工期損傷、熱收縮套補口質(zhì)量不合格；個(gè)別位置存在輕微均勻腐蝕，腐蝕深度不足0.01 mm；部分管卡螺栓因腐蝕發(fā)生斷裂導致管卡失效；個(gè)別隧道管道存在變形現象。

建議今后應加強對管道施工質(zhì)量的檢查并進(jìn)行嚴格驗收，確認施工造成的管道防腐層損傷已得到完全修復。補口方式建議采用粘彈體膠帶+壓敏膠型熱收縮帶技術(shù)。定期對管道進(jìn)行檢測，對于受損管道附屬構件應及時(shí)進(jìn)行維修或更換，若發(fā)現因管道變形造成管卡失效或管道長(cháng)距離懸空，應及時(shí)釋放應力并重新固定管道。

作者簡(jiǎn)介：宋奕，1981年生，碩士，高級工程師，西氣東輸銀川輸氣分公司管道科科員，主要從事埋地管道腐蝕控制、陰極保護、管道定期檢驗和完整性評價(jià)工作。聯(lián)系方式：13909596360，songyi1003@163.com。