十三五期间中国天然气管道建设飞速发展及安全管理挑战分析

东莞高埗律师获悉

在第13个五年计划期间，我国家的天然气管道建设实现了快速发展，并基本上形成了“国家网络”。天然气的总消费量继续增长，下游城市天然气行业发展迅速。城市天然气管道网络主要集中在高，中低的三种压力水平系统上，已经分布在城市的各个乡镇和街道上，作为城市的能源生命线[1-4]。根据统计数据，我国家目前拥有约105万公里的天然气管道，其中近80,000公里的服务时间超过20 a [5]。由于我国的天然气管道管理基金会相对较弱，因此大多数标准系统基于长期运输管道“根据处方抓住药物”。此外，许多城市天然气管道已进入“老年”。根据“浴缸曲线”法律，长时间使用的气管管道已经进入了磨损和故障时期东莞高埗律师，气管道安全事故不时发生，导致人员伤亡和重大财产损失[6]。

在导致气管道安全事故的众多因素中，腐蚀是埋入钢燃气管道壁厚薄和故障的主要原因之一。以北京气体为例，在2014年至2017年之间，发生了1,075次腐蚀和泄漏事故。其中，低压管道的起点约为745，占75.4％，其次是中型压力管道（196），次级高压和高压管道分别开始于18和20，约为2％。低压管道的抗腐蚀层通常质量较差，并且没有采用有效的阴极保护，这已成为腐蚀和空气泄漏的高发生率。一些中型压力管道是阴极的保护，而由于良好的腐蚀和阴极保护，次级高压和高压管道的腐蚀和空气泄漏事件相对较少[7]。隐藏，延迟和突然的渗透钢燃气管道的腐蚀泄漏过程。随着管道的服务时间的增加，管道腐蚀的风险越大。通常，管道腐蚀的穿孔孔很小，土壤涂层厚。泄漏的气体将在土壤空隙或其他结构空间中形成“气体库”。在开火或静电点火开关下高埗律师，造成爆炸甚至爆炸事故非常容易，从而造成严重的灾难后果。近年来，中国腐蚀引起的许多气体泄漏和爆炸事故。 2021年6月13日，湖北的发生了一次重大的汽油爆炸事故，造成26人死亡和148次伤亡，直接经济损失超过5000万元人民币。直接原因是中型气管管道的腐蚀和泄漏。 2021年10月24日，达利安（Dal??ian）发生了一次由管道腐蚀和泄漏引起的气体爆炸事故，造成2人死亡和7次伤害[8]。一系列的气管道腐蚀和爆炸事故吸引了国务院安全委员会和地方政府的注意。客观地了解城市天然气埋入钢管道的腐蚀保护的当前状况，并有效地检测，评估和控制腐蚀风险是确保气体管道安全运行的重要保证。

作者详细阐述了预防腐蚀状态和埋藏钢管道的腐蚀历史，并总结并分析了在城市天然气钢管道的腐蚀保护中迫切需要解决的技术问题，以便参考城市气管渠的安全运行。

1。抗腐蚀层

作为埋入钢管的第一道防线，抗腐蚀层在一定程度上影响了阴极保护效果和管道的使用寿命。早在1940年代和1970年代，抗腐蚀层（例如石蜡，石油沥青，胶带和夹克）就可以连续开发。基本上，沥青抗腐蚀层占主导地位。后来，出现了双层挤出聚乙烯抗腐蚀层（2PE），融合的环氧粉（FBE）抗腐蚀层和三层挤压聚乙烯（3PE）抗腐蚀层出现[9]。城市天然气埋入钢管道中使用的抗腐蚀层基本上贯穿国内抗腐蚀层的发展历史，包括石油沥青，环氧煤沥青，煤焦油磁漆，FBE，3PE等。

表1在每个时期使用抗城市气管的抗腐蚀层

表1。抗城市气体的使用

时间

使用的抗腐蚀层类型

1970年代及以前

石油沥青

1980年代

石油沥青，环氧煤沥青

1990年代

环氧煤沥青，塑料沥青防腐蚀皮带

2000年之后

塑料沥青腐蚀带，环氧粉（FBE），三层挤出聚乙烯（3PE）

2010年之后

三层挤压聚乙烯（3PE）

从表1中可以看出，在2000年之前，城市气管管道基本上主要是基于沥青的抗腐蚀层。 2000年后，使用了具有良好绝缘性能的环氧粉末和三层挤压聚乙烯抗腐蚀层。 2010年以后，主要使用三层挤出聚乙烯抗腐蚀层。城市气管抗腐蚀层的开发和应用过程落后于长期传输管道。

由于建筑年代的不同，城市天然气管道的抗腐蚀层有很多类型，其性能和质量不均匀。基于材料性能原因，耐防腐蚀层容易衰老，并且随着服务时间的延长，保护效果降低[11]。研究表明，当管道中的沥青耐腐蚀层在17至18 a处使用时应大修并以计划的方式替换[12]。大多数旧的气管道服务于20 a [10]，主要使用耐沥青腐蚀层。随着服务时间的延长，逐渐发生变硬，脆性和破裂，衰老，整体绝缘性能差，并且大多数管道都没有构造，这会导致这些管道成为气管道网络中腐蚀和泄漏最严重的腐蚀和泄漏区域[13]。与沥青抗腐蚀层相比，环氧粉的绝缘性能和三层挤出的聚乙烯抗腐蚀层已得到显着改善。但是，由于诸如施工损坏和修复质量之类的因素，环氧粉末和三层挤压聚乙烯抗腐蚀层也有局部故障点。故障类型包括气泡[14]，阴极屏蔽，损坏或未填充的抗腐蚀层[15]。其中，阴极剥离是在抗腐蚀层的缺陷中积聚氧和水在相对负极保护电位的条件下的抗腐蚀层缺陷中，并且发生了阴极电化学反应，导致缺陷的pH值升高，从而导致抗腐蚀层的去皮，从而从管道层中剥离抗腐蚀层。通常，随着阴极保护电势的负面变化，剥离距离会增加[16]。

寻找抗腐蚀层的损害点以及抗腐蚀层绝缘性能的检测是主要天然气公司日常生产和运营的工作内容。因为气管所在的城市空间环境很复杂，所以它主要位于沥青路面下，并与其他市政管道铺设在相同的沟渠中，并且很难挖掘。通常，抗腐蚀层地面检测器用于检测抗腐蚀层的损伤点和绝缘性能。国内天然气公司的抗腐蚀层的地面检测主要使用人类电容法和当前的衰减方法[17-18]：人体电容方法将人体用作泄漏探测器的诱导元素来找到通过潜在听觉的抗腐蚀层的损伤点。此方法易于操作，设备便宜，并且具有强大的抗干扰。它可以快速找到伤害点，但无法评估抗腐蚀层的整体情况。多频管中的当前衰减方法使用特定的信号传输和接收技术，使用A形框架来找到抗腐蚀层的损伤点并评估抗腐蚀层的整体绝缘层。它的检测效果对几个分支及以上的气管管道有益，但是当检测庭院管道时，该方法的检测距离和检测效果并不理想[19-20]。

总而言之，有多种类型的抗腐蚀层的城市天然气埋入钢管管道，性能和质量不均匀。服务中的旧管道上午20点主要是沥青抗腐蚀层。抗腐蚀层的衰老导致整体绝缘性能差。同时，由于分布较大，在进行地面检测时，抗腐蚀层在城市气管管道中的许多重叠和大量干扰很容易受到电磁干扰。现有的抗腐蚀层检测方法具有用于检测信号，低检测效率和评估精度的屏蔽区域。

2。阴极保护

在国内外，已经在长期和运输管道中充分应用了阴极保护作为一种用于掩埋钢管道腐蚀保护的有效技术。在城市天然气领域，表2显示了阴极保护的应用落后于长期传输管道，以及在城市天然气中阴极保护技术的应用和开发的历史。

表2城市天然气管道中阴极保护技术的应用程序开发的历史

表2。城市气体

时间

在城市天然气管道中使用阴极保护技术的应用

1980年代

开始试用牺牲阳极阴极保护系统的应用

2003

阴极保护系统必须安装在低压DN200上方的新管道和中电压DN100

2014

开始在所有新建的钢管中完全安装阴极保护系统

从表2中可以看出：自1980年代以来，城市气体一直在使用阴极保护。由于城市地下管道的复杂性，城市气体的阴极保护主要基于牺牲阳极，并补充了外部电流。随着阴极保护技术的促进和应用，2003年，住房和城乡发展部引入了行业标准CJJ95-2003“关于城市天然气埋入钢管腐蚀控制的技术法规”。该法规清楚地规定，必须使用抗腐蚀层保护城市天然气掩埋的钢管管道。名义直径大于或等于100毫米的新高压，次高压，中型压力管道，标称直径大于或等于200 mm的低压管道必须是腐蚀控制系统，且抗腐蚀层补充了通过阴极保护补充的抗腐蚀层。当2014年修订了CJJ95标准时，规定新管道应采用带有阴极保护补充的抗腐蚀层的腐蚀控制系统。

由于早期缺乏标准规格，因此使用超过20 a的气管管道。除了具有抗腐蚀层和阴极保护的高压气管管道外，还采用了基于长期传输线的抗腐蚀措施进行设计，大多数中型和低压气管道都不使用阴极保护设计，并且仅依靠抗腐蚀层进行保护。随着服务时间的增加，耐腐蚀层的变化严重，绝缘性能变得更糟。此外，地下金属结构的重叠是混乱的，大量没有阴极保护的中和低压管道已成为腐蚀和泄漏的最难打击区域[2-23]。由于管道没有阴极保护和测试设备，因此很难找到腐蚀泄漏的风险。天然气管理单元无法进行科学和准确的预防，维护和转型，只能被动进行漏气检查和紧急维修。这增加了管道操作以及维护和腐蚀风险的成本。如何处理使用沥青抗腐蚀层并且没有阴极保护的旧管道是一个紧迫的问题。各个地方的天然气公司也在积极研究和探索，目前的主要解决方案如下。 ①重新放置塑料管。例如，上海天然气公司对黄普地区西藏路的中压气管道进行了PE管道插值处理，而没有开挖或更少发掘，这解决了老年人“过期服务”中气体管道的严重腐蚀和泄漏的问题[24]。 ②其他区域阴极保护。北京天然气公司使用外部电流阴极保护技术将阴极保护添加到旧气管中，在一定程度上解决了阴极当前损失，阳极干扰和由未知分支线和不完整绝缘造成的问题[25]。 ③翻新隔热设施并增加阴极保护。 Gas 在抗腐蚀层的损伤点上增加了隔热设施，并增加了302个牺牲阳极，将地下气管的阴极保护合规率从2019年的37.4％提高到2020年的40.9％[26]。 ④实施抗腐蚀层修复并添加阴极保护。杭州天然气公司推出了微孔发掘技术。从2010年到2013年，它修复了抗腐蚀层的785个伤害点，105个阀泄漏点，并增加了923个牺牲阳极，以提高管道腐蚀和保护完整性管理的水平[27]。

总而言之，在城市天然气行业中，仍然有大量旧的中型和低压气管管道没有阴极保护。由于这些管道主要分布在具有复杂地下环境的社区中，因此管道腐蚀保护层很差，有许多电连接点，并且电流泄漏较大。关于这些管道，如何添加使用哪种阴极保护方法的阴极保护，如何根据这些管道实施和应用条件是天然气行业的研究热点。

3。流量电流

随着经济建设的快速发展，城市公共设施的走廊受到严重压缩，并且天然气管道与电力传输设施，铁路运输，公共汽车和各种电力消耗设施交织在一起。气管越来越受到杂散电流的干扰。在国外，在美国，加拿大，俄罗斯和其他国家 /地区发现了钢天然气管道，这些国家通过干扰和腐蚀地铁流潮流和高压传输线腐蚀钢天然气管道。我国的城市天然气管道网络也很常见，即AC和DC流浪电流干扰，尤其是在北京，上海和深圳等大城市[28-32]。 2017年，北京天然气公司在管道网络中检测到63个疑似流动的干扰点，发现48个可疑点处于强烈的干扰，占76％[33]。上海气体曾经发现其天然气主网络管道被严重的流浪电流干扰腐蚀，最大腐蚀坑深度达到5.1 mm，占其原始壁厚的53.7％[34]。广州地铁开放后，广州天然气公司发现，压力管道网络的腐蚀维修数量急剧增加，并且受到地铁中动态流动电流的干扰，并且处于高速公路状态[35]。 2009年3月，深圳天然气公司抱怨深圳地铁，由于杂散电流在地铁中的影响，天然气管道腐蚀了许多地方，并声称拥有2100万元[36]。 Wuxi China 气管管道受到高压传输线（550和220 kV）的干扰，AC电流密度为103.891 A/m2，电气化铁路干扰管道的交流电流密度高达312.84 A/M2 [27]。可以看出，流浪电流是城市气管腐蚀的重要影响因素。表3列出了通用的杂散当前干扰形式和城市气体的主要干扰来源。

表3城市气体中的普通流浪当前干扰形式

表3。在城市气体中的笔直形式

奇怪的当前干扰形式

主要来源

动态直流干扰

城市铁路运输（地铁，轻轨），电车等。

稳态DC干扰

地下金属结构重叠，电地接地车身，基础钢筋等。

交流干扰

高压交流传输线，埋藏电缆，高速导轨和其他交流电气铁路

如表3所示，城市气管管道上的常见流动形式主要是动态DC干扰，稳态DC干扰和AC干扰[38]。其中，动态DC干扰的干扰来源主要是城市铁路运输（地铁，轻轨）和由DC提供动力的电车[39]。稳态DC干扰的干扰来源主要是电源接地物体，基本的钢筋等，它们与埋入的气管道重叠[40]。交流干扰的干扰来源主要是高压交流传输线和AC电气化铁路，例如高速导轨[41]。由于管道长和良好的耐腐蚀层质量，低于下高压的气管管道主要与地铁和传输线相交并平行，并且主要受动态DC干扰和交流干扰的影响；低压管道主要位于社区中，管道截面很容易被绝缘的接头和塑料管道分为小单元，并且被动态流动电流薄弱地干扰。 , due to the wide of metal in the , , water pipes, pipes, pipes, , and , piles, etc., low- gas are very to with other metal or be by -state stray and , high- in the社区中的低压管道网络[42]。中型电压气管管道主要位于城市道路下方，并且经常与地铁线和电源电缆平行并平行。同时，由于绝缘设备很少安装在中和低压调节箱的入口和出口端，并且中型电压管道是电气连接在一起的。因此，除了受到动态直流杂散电流和交流干扰的干扰外，由于与低压管道电气连接，某些管道还受到稳态DC干扰的影响。尤其是，没有阴极保护或阴极保护故障的中型电压管道已成为流浪电流干扰和腐蚀的最困难区域。

随着流浪当前对城市天然气管道的干扰越来越严重，如何有效地检测，评估和预防不同形式的流浪当前干扰是主要天然气公司面临的困难问题。为了响应城市气体流浪电流干扰，一些家庭天然气公司使用了CDEG [43]，[44]，[45]，Beasy [46]和其他软件来对AC和DC流浪电流干扰进行数值模拟，并使用了UDL2数据回收器进行现场测试。此外，深圳天然气，苏州天然气和其他公司通过内部检测技术定量检测到高压和次高压管道的连续传输状态中的大量流浪腐蚀缺陷。但是，由于直径较小，低压和许多中型和低压气管管道的分支，目前尚无成熟的内部检测技术，可用于检测中和低压管道中的管子身体缺陷[47]。当城市天然气管道干扰DC时，可以参考的标准包括CJJ95-2013“关于城市气体埋入钢管腐蚀控制的技术法规”和-2014“埋入钢管的直流干扰保护的技术标准”。上海天然气和北京天然气已连续发布了自己的公司标准，以进行动态DC干扰；业界在杂散的当前评估指标和无阴极管道的动态干扰评估指标方面存在争议。受交流干扰的城市气管管道的参考标准为SY/T 0087.6-2021“钢管和储罐腐蚀评估标准 - 第6部分：埋在埋入钢管中的交流干扰腐蚀的腐蚀评估”和GB/T 40377-2021的腐蚀，并确定了我们的和 -和和 -和的ACC AC 和。上述标准标准为稳态AC干扰提供了评估指标，但是缺乏用于AC电气铁路动态AC干扰的评估指标。

预防和控制流浪电流也有许多困难。一方面，在设计开始时，电力设施和铁路运输项目只能通过诸如模拟和预测之类的技术手段来评估流浪当前干扰的影响，并且无法准确掌握操作后的杂物当前发射的实际量，从而导致气体党的额外流浪当前排放的技术排放技术计划，筹款和权利和权利和责任滞后。地下城市空间结构的不同下属和责任使天然气政党难以有效防止和消除流浪当前干扰天然气管道的腐蚀。目前，它主要依靠天然气政党单方面采用排气流保护以减轻干扰问题，但它面临着诸如排放量困难，低保护效率和高排放成本等问题。另一方面，社区低压气管管道容易与室内管道和其他金属结构重叠，在许多情况下，很难实现社区低压气管道的单独电气绝缘隔离，从而为阴极保护的设计和有效实施带来了巨大的挑战。

总而言之，可以看出，除了受到电力设施和铁路运输的流浪电流的干扰外，城市天然气管道还具有与社区地下金属结构重叠引起的稳态DC干扰。如何根据地下服务环境和城市地区的管道分配区域的特征建立适合不同干扰条件的有效测试，评估和保护方法，从而降低了流失电流干扰的风险并确保气体管道的安全操作已成为气体腐蚀控制和管理的重要组成部分。

4。结论

基于现有气体管道和现有问题中腐蚀保护的当前状况，以提高腐蚀控制和管理的水平并减少腐蚀的危害，建议从以下方面进行相关工作。

（1）预防和控制技术：①基于城市天然气管道的各种抗腐蚀层，开发适合抗腐败层检测和评估城市天然气管道的技术，检测抗腐败层的绝缘性能并找到抗腐败层的损伤点； ②对于没有任何负面保护的旧气管，研究检查和评估方法，在中等和低压气管道网络中添加经济上可行的技术转型措施以形成腐蚀风险控制技术； ③与复杂的城市工作条件结合使用，探索在杂散当前干扰的混合下，探索有效的检测，评估，预防和控制技术； ④对于城市天然气管道结构，压力和环境的特征，开发了适合城市天然气管道的内部检测技术； ⑤在腐蚀监测，预警和保护天然气管道网络中进行系统和连续的研究，并建立一个技术系统，以控制城市天然气管道的腐蚀风险控制，从而稳步提高了大型城市天然气管道的安全保证水平。

（2）标准系统和研发：天然气行业根据响应腐蚀的原因和气体管道网络的特征来完善标准要求，并提高相关标准，并特别关注旧中和低压管道的腐蚀检测和评估标准以及对社区庭院管道的绝缘和阴极保护的技术要求；同时，建立和改善企业腐蚀控制和操作管理系统，投资相应的人力，物质资源和财务资源，用于腐蚀和保护煤气管道中的工作，消除了煤气管道的隐藏危险，并对腐蚀风险检测，评估和转换的相关主题进行了科学研究。

（3）协调机制：建立多方协调和连锁机制，例如气管道网络轨道运输。为了实现气管腐蚀保护的固有安全性，它贯穿整个气体管道生命周期。它不能仅依靠天然气行业和天然气企业。它还需要政府的支持和指导，各种市政公共设施的整体协调以及公众的参与与合作。为了响应流浪的当前腐蚀干扰问题和涉及气管管道，铁路过渡，电力设施等的安全危害，政府向导和相关部门以领先的方式组成一个联合工作组，由管道，地铁和其他监督部门，操作单位，运营单位和科学研究单位，进行沟通和咨询机构，促进概念，促进概念，促进概念，以下概念流浪当前干扰，并共同解决公共安全危害。

（4）安全控制：全面研究城市天然气管道的腐蚀风险并提高整个天然气管道的安全保护水平。全面，准确地收集有关基本参数，操作历史，服务条件，检查和维护，保护措施，故障维修和其他数据的数据，并在整个生命周期中建立相应的城市气管网络服务安全数据库；结合大数据技术以建立故障诊断，风险评估方法和系统，以实现对管道服务安全风险和高风险区域的精确管理的智能评估，并实现对管道安全风险的全面和智能控制。

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