王蕩 唐畢松 許東東 孫濤 胡勇勇

國家管網(wǎng)集團西氣東輸甘陜輸氣分公司

摘要：西氣東輸甘陜輸氣分公司對西氣東輸一線(xiàn)干線(xiàn)2023年最近一次定期檢驗報告和ECDA外檢測防腐層評價(jià)報告進(jìn)行分析，篩選出100處防腐層缺陷點(diǎn)進(jìn)行集中治理并分析驗證各類(lèi)缺陷點(diǎn)的實(shí)際形態(tài)特征，為后續持續開(kāi)展管道防腐層缺陷點(diǎn)治理積累經(jīng)驗。本文闡述了管道防腐層缺陷點(diǎn)治理的成果、調查分析及問(wèn)題思考。

關(guān)鍵詞：ECDA；外檢測；防腐層；缺陷點(diǎn)

西氣東輸一線(xiàn)天然氣干線(xiàn)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)西一線(xiàn)干線(xiàn)）于2000年3月開(kāi)始建設，2004年全線(xiàn)建成投產(chǎn)，管徑為1016 mm，材質(zhì)為L(cháng)485（X70）鋼，設計壓力10 MPa，壁厚14.6/17.5/21/26.2 mm，陰極保護類(lèi)型為強制電流，防腐層類(lèi)型為三層PE。西一線(xiàn)干線(xiàn)陜西段全長(cháng)約350 km，途徑陜西省榆林市、延安市等2市7縣，沿線(xiàn)地貌主要為毛烏素沙漠邊緣和黃土塬區。

2023年6月至10月期間，西氣東輸甘陜輸氣分公司（簡(jiǎn)稱(chēng)甘陜分公司）組織實(shí)施了西一線(xiàn)干線(xiàn)陜西段100處管道外檢測防腐層漏點(diǎn)修復項目。根據無(wú)損檢測結果對2處外檢測缺陷點(diǎn)實(shí)施“玻璃纖維補強和壓敏膠型熱縮帶”防腐，對98處缺陷點(diǎn)實(shí)施“粘彈體防腐和壓敏膠型熱縮帶”防腐。根據西一線(xiàn)干線(xiàn)最近一次定期檢驗報告和ECDA外檢測報告，本次修復所選的100處缺陷點(diǎn)嚴重等級29處、中度等級59處、輕微等級2處。原則上按照外檢測報告中推薦的修復排序意見(jiàn)實(shí)施治理，嚴重程度分布如圖 1所示。

圖 1 西一線(xiàn)防腐層缺陷點(diǎn)嚴重程度分布情況

對西一線(xiàn)干線(xiàn)100處已修復破損點(diǎn)的特征進(jìn)行分析，其中機械損傷93處，占比85%；補口帶失效9處，占比8%；測試線(xiàn)受損5處，占比4%；測試線(xiàn)補傷片失效2處，占比2%；環(huán)氧粉末涂層失效1處，占比1%。缺陷點(diǎn)特征如圖 2所示。

圖 2 機械損傷、補口帶及補傷片失效剝離典型圖

1  防腐層缺陷點(diǎn)分析

（1）機械損傷。將管道軸向按照時(shí)鐘方向劃分為2:00—4:00、5:00—7:00、8:00—10:00、11:00—1:00等4個(gè)區域，分布時(shí)鐘如圖 3所示，從而統計西一線(xiàn)干線(xiàn)93處已修復機械損傷缺陷點(diǎn)所處時(shí)鐘位置。經(jīng)過(guò)分析，11:00—1:00方位（頂部）機械損傷42處，占比45.2%；2:00—4:00和5:00—7:00方位（側面）機械損傷22處，占比22.7%；5:00—7:00方位（底部）機械損傷10處，占比10.8%。由此可知，在管道軸向頂部、側面、底部等4個(gè)一般認為最容易遭受破壞的部位實(shí)際的機械損傷點(diǎn)位達到74處，占比接近80%，其他方位僅為19處，占比約20%，管道各部位損傷如圖 4所示。通過(guò)對上述93處機械損傷點(diǎn)的位置、形態(tài)進(jìn)行分析，發(fā)現近一半的機械損傷位于管道頂部，很有可能是建設期間回填不規范導致的塊石或機械傷害；管道側面的損傷形態(tài)主要是橫向或縱向且傷口呈現銳利的條狀，機械損傷的特征更加明顯；管道底部的損傷形態(tài)主要是受擠壓導致，很有可能是建設期下溝前未對管溝石塊等尖銳或硬物進(jìn)行清理。

圖 3 機械損傷分布時(shí)鐘圖

圖 4 管道頂部、側面、底部損傷典型圖

（2）補口帶失效。通過(guò)對西一線(xiàn)干線(xiàn)已修復的9處補口帶失效情況進(jìn)行分析，凡是開(kāi)挖出的補口帶均存在不同程度的失效，雖然補口帶失效在本次防腐層缺陷點(diǎn)中的占比不到10%，但是相對于補口帶而言失效占比達到100%，暴露出西一線(xiàn)干線(xiàn)等服役達到20年的老管道補口帶失效問(wèn)題不容忽視。經(jīng)過(guò)分析，補口帶失效的誘發(fā)因素主要是機械傷害和施工質(zhì)量。由機械損傷誘發(fā)的補口帶失效發(fā)展速率較快，由施工質(zhì)量誘發(fā)的失效較慢，但是隨著(zhù)時(shí)間推移，大多會(huì )發(fā)展為補口帶整體剝離。補口帶失效后形成陰極屏蔽效應使得陰保電流從補口帶下低阻通道快速流失，導致保護電位局部異常偏正（通過(guò)對管道沿線(xiàn)CIPS測試管道斷電電位，局部地段電位明顯偏正），從補口帶下環(huán)焊縫兩側發(fā)現的明顯銹蝕和金屬損失進(jìn)一步驗證了陰極保護失效會(huì )加劇管道腐蝕。西一線(xiàn)某段管道最近一次CIPS斷電電位趨勢如圖 5所示，補口帶失效造成的金屬損失如圖 6所示。

圖 5 西一線(xiàn)某段管道CIPS斷電電位曲線(xiàn)圖

圖 6 補口帶失效金屬損失典型圖

（3）測試線(xiàn)（補傷片）失效。通過(guò)對西一線(xiàn)干線(xiàn)已修復的7處測試線(xiàn)（補傷片）失效情況進(jìn)行分析，測試線(xiàn)本體損傷極有可能是建設期間管道回填或后期農耕等活動(dòng)造成的，在ECDA外檢測過(guò)程中，測試線(xiàn)損傷點(diǎn)的信號特征較為明顯，很容易被判定為管道防腐層缺陷。而測試線(xiàn)焊點(diǎn)補傷片失效主要誘發(fā)因素是施工質(zhì)量或環(huán)境變化。補傷片、測試線(xiàn)失效如圖 7所示。

圖 7 補傷片、測試線(xiàn)失效典型圖

（4）環(huán)氧粉末（FBE）失效。2023年10月，甘陜分公司對西一線(xiàn)干線(xiàn)某處防腐層缺陷點(diǎn)進(jìn)行開(kāi)挖修復，發(fā)現該點(diǎn)位于管道彎頭處，防腐層外觀(guān)顏色深淺不一并伴有鼓包和破損，環(huán)氧粉末層（FBE）不光滑、不均勻并出現大面積脫落。本處開(kāi)挖直接檢測到防腐層有多處破損，有機械損傷所致，也有防腐材料脫落所致�，F場(chǎng)提取腐蝕產(chǎn)物呈現黃色，土壤呈堿性。

通過(guò)對該處防腐層異常破損情況進(jìn)行分析，環(huán)氧粉末（FBE）大面積失效的主要原因是材料質(zhì)量和施工工藝問(wèn)題。一是熱煨彎頭在工廠(chǎng)進(jìn)行環(huán)氧粉末噴涂工藝過(guò)程中，會(huì )導致大量粉末沒(méi)有附著(zhù)在管道上而是沉降在底部。這些已經(jīng)接觸過(guò)高溫的粉末按要求不允許使用，但是廠(chǎng)家基于成本考慮有時(shí)會(huì )摻雜在新粉末里使用，這就導致環(huán)氧粉末的材料極有可能本身不達標。二是環(huán)氧粉末加熱的溫度或時(shí)間控制不好，有些過(guò)高溫烤焦碳化，有些溫度不夠導致粘結力不足。管道剛敷設后環(huán)氧粉末涂層并未出現明顯異常，但是管道運行數年后環(huán)氧粉末質(zhì)量問(wèn)題會(huì )逐步暴露。環(huán)氧粉末（FBE）失效如圖 8所示。

圖 8 環(huán)氧粉末（ FBE）失效典型圖

2  對相關(guān)問(wèn)題的思考

（1）如何看待防腐層缺陷經(jīng)多輪治理依然存在失效的問(wèn)題。首先，基于管道防腐層材料質(zhì)量、施工工藝、陰極保護效果等多方面原因，管道外防腐層的破損點(diǎn)無(wú)法避免。其次，防腐層破損點(diǎn)隨著(zhù)時(shí)間推移，受到環(huán)境變化、陰保電流流失、雜散電流干擾、防腐層材料失效等原因導致失效點(diǎn)面積不斷增大，微小的缺陷點(diǎn)形態(tài)會(huì )逐步發(fā)展。通過(guò)定期開(kāi)展的ECDA外檢測即可發(fā)現這一現象。此外，后期第三方損壞、地質(zhì)災害等外在因素也會(huì )造成管道外防腐層破損。值得一提的是，隨著(zhù)PCM、DM等更加先進(jìn)的防腐層缺陷點(diǎn)檢測儀器的應用，防腐層檢漏的精度越來(lái)越高，這也會(huì )提高防腐層檢漏效率。

（2）如何看待防腐層缺陷開(kāi)挖驗證數據與外檢測報告相關(guān)性的問(wèn)題。首先，管道防腐層外檢測一般采用PCM+DCVG+ACVG+CIPS等方法開(kāi)展，通過(guò)漏點(diǎn)信號強度dB值、土壤腐蝕性、腐蝕活性、陰保狀態(tài)等多個(gè)指標對防腐層破損點(diǎn)的嚴重程度進(jìn)行劃分，一般分為嚴重、中度、輕度等3個(gè)等級，從而指導管道企業(yè)采取立即維修、計劃維修、監控運行等治理措施。其次，通過(guò)對西一線(xiàn)干線(xiàn)100處防腐層缺陷點(diǎn)開(kāi)挖驗證發(fā)現，防腐層缺陷點(diǎn)的實(shí)際嚴重程度往往與外檢測報告給出的嚴重程度并未呈現正相關(guān)。29處嚴重等級的缺陷點(diǎn)經(jīng)開(kāi)挖驗證后相當一部分破損情況并不嚴重，69處腐蝕活性為陰極的缺陷點(diǎn)實(shí)際腐蝕情況卻并不樂(lè )觀(guān)，反映出影響管道缺陷點(diǎn)特征的因素和成因較為復雜。如圖 9所示，左圖外檢測結果為中度等級實(shí)際上卻比較嚴重，右圖外檢測結果為嚴重等級實(shí)際上并不嚴重。

圖 9 破損點(diǎn)嚴重程度驗證

（3）如何看待補口帶下普遍存在銹蝕及金屬損失問(wèn)題。西一線(xiàn)干線(xiàn)建成投產(chǎn)20年，通過(guò)查閱《西氣東輸管道工程線(xiàn)路總說(shuō)明書(shū)》等資料，管道采用常溫型三層PE結構防腐層，補口處采用配套底漆的三層輻射交聯(lián)聚乙烯普通型熱收縮套（帶）（環(huán)球軟化點(diǎn)≥90℃），與現階段普遍采用的“粘彈體膠帶+壓敏膠型熱收縮帶/熱熔膠型熱收縮套/聚合物冷纏膠帶/環(huán)氧玻璃鋼”等補口方式在施工工藝和材質(zhì)方面有所區別。隨著(zhù)前文所述的補口帶破損失效和底漆剝離等問(wèn)題的出現，會(huì )造成補口帶下環(huán)焊縫兩側銹蝕和金屬損失，尤其是陰保電流流失的陽(yáng)極區更容易出現腐蝕加劇。此外，三層輻射交聯(lián)聚乙烯普通型熱收縮套（帶）配套的底漆與當前通常使用的粘彈體膠帶相比，不具備粘彈體的冷流性及自修復功能，而且在防水性、耐久性、粘結性、施工便捷性方面也劣于粘彈體膠帶。因此，西一線(xiàn)干線(xiàn)采用配套底漆的三層輻射交聯(lián)聚乙烯普通型熱收縮套（帶）的補口方式隨著(zhù)環(huán)境、機械損傷、材料性能衰退等多方面因素的變化，后期帶來(lái)的補口失效和金屬損失問(wèn)題較為普遍。

3  結語(yǔ)

（1）應加強防腐工作的日常管理。首先，管道企業(yè)應挖掘定期檢驗、ECDA外檢測和完整性評價(jià)報告等數據的應用價(jià)值，有序指導管道防腐層缺陷點(diǎn)修復工作。管道防腐層缺陷點(diǎn)的修復既要參考相關(guān)報告，更要分析總結歷史維修記錄進(jìn)行綜合比對。其次，按照《國家管網(wǎng)集團長(cháng)輸油氣管道檢維修管理暫行規定》，要求所屬企業(yè)應制定防腐層破損點(diǎn)檢測計劃，3PE防腐層每5年完成一次破損點(diǎn)檢測，其他類(lèi)型防腐層每3年完成一次破損點(diǎn)檢測，因此，應強化站外管道防腐層缺陷點(diǎn)的自主檢測并將檢測成果作為日常維修的參考依據。此外，應加強站外管道陰極保護管理，消減雜散電流干擾，確保管道電位符合陰極保護準則，減緩腐蝕速率。最后，應重點(diǎn)關(guān)注西一線(xiàn)干線(xiàn)（臨近老舊管道）、長(cháng)寧線(xiàn)（列為老舊管道）管道外防腐層和補口帶失效問(wèn)題。尤其是補口帶（補傷片）失效問(wèn)題較為普遍，需要將外檢測與內檢測報告進(jìn)行對齊，分析研判補口帶下陰影特征，對存在外部金屬損失或補口帶下異常的補口進(jìn)行選擇性開(kāi)挖調查或關(guān)注，并在日常維護維修及下次內檢測時(shí)持續關(guān)注管道補口及補口處缺陷發(fā)展變化情況。

（2）應持續推進(jìn)“建管融合”模式。國家管網(wǎng)集團“建管融合”模式是提高油氣管道工程質(zhì)量和本質(zhì)安全水平的重要舉措。當前，甘陜分公司以“建管融合”的方式負責3條共700多公里管道的前期監管，從而可以更加有效的對管道防腐層施工質(zhì)量進(jìn)行把關(guān)。因此，在油氣管道建設期間，應嚴格執行GB 50369―2014《油氣長(cháng)輸管道工程施工及驗收規范》和《國家管網(wǎng)集團設計與工程建設準則》，落實(shí)管溝施工質(zhì)量與驗收要求，重點(diǎn)關(guān)注管溝是否平整、是否存在塊石等尖銳物，并做好管道吊裝下溝及焊縫檢測等工序，避免管道外防腐層受損及本體承受應力。其次，應關(guān)注管道補口帶、環(huán)氧粉末材料質(zhì)量，從源頭上把住質(zhì)量關(guān)。最后，應重點(diǎn)關(guān)注管道補口帶現場(chǎng)施工質(zhì)量。加熱溫度過(guò)低或時(shí)間過(guò)短會(huì )導致補口帶收縮不到位、加熱溫度過(guò)高或時(shí)間過(guò)長(cháng)會(huì )導致補口帶碳化，高低溫或加熱時(shí)間均會(huì )造成與防腐層的粘結力不足，補口帶壓接過(guò)程氣泡排擠不到位或存在縫隙也會(huì )誘發(fā)補口帶失效，一般在投產(chǎn)5～10年后逐步出現補口帶剝離失效等問(wèn)題。

作者簡(jiǎn)介：王蕩，1989年生，畢業(yè)于西安石油大學(xué)，工程碩士，任職于甘陜輸氣分公司管道科，主要從事腐蝕控制、檢驗檢測、管道完整性管理等工作。聯(lián)系方式：18009298445，wangdang@pipechina.com.cn。