干式隧道管道外检测发现问题解析
来源：《管道保护》2024年第1期 作者：宋奕 尤晓风 刘䶮翔 黄琳 刘震军 时间：2024-1-23 阅读：
宋奕1 尤晓风1 刘䶮翔2 黄琳2 刘震军2
1.国家管网集团西气东输银川输气分公司； 2.中国石油天然气管道科学研究院有限公司
摘要：通过对干式隧道的管道防腐层、管体腐蚀、管道附属构件以及管体变形与应力外检测分析，发现主要存在防腐层施工期损伤、热收缩带补口质量不合格、管卡螺栓腐蚀或部分螺栓断裂导致的管卡失效、管道存在变形等问题，根据国标作出合于使用的评价并提出质量提升建议。
关键词：干式隧道；穿越管道；防腐层；管道外检测
石油天然气管道通过河流与山岭，常采用隧道穿越方式。由于隧道内施工空间受限，施工质量不易控制，常规外检测方法难以有效检测隧道管道，隧道管道成为管道完整性管理的薄弱坏节。SY/T 6068―2014 《油气管道架空部分及其附属设施维护保养规程》规定I等养护隧道每5～8年，II、III等每6～10年应进行定期检测。GB 32167―2015《油气输送管道完整性管理规范》、SY/T 6621―2016《输气管道系统完整性管理规范》等要求根据管道情况需定期进行完整性评价。通过对7条干式隧道的管道防腐层、管体腐蚀状况、管道附属构件以及管体变形与应力检测结果的分析，归纳总结存在问题，并提出了施工与运行管理建议。
1 管道防腐层检测
干式隧道管道通常采用架空敷设的方式，不存在与土壤介质的回路，地面管道外检测手段通常不能使用，需对管道防腐层进行直接检测。
（1）管道防腐层外观检测与电火花检漏。干式隧道穿越一般直管段为加强级3LPE，弯管段为双层FBE，补口处采用环氧底漆+热收缩带，少部分干式隧道补口采用粘弹体+热烤压敏带。按照GB/T 23257―2017、GB/T 39636―2020、GB/T 51241―2017各防腐层外观要求如表 1所示。
表 1 防腐层外观要求
通过对外观检测数据分析，绝大多数管道防腐层满足相应标准要求。部分管道防腐层有建设施工期所留下的机械损伤和补伤，且部分补伤处失效。电火花检漏发现，有6条管道存在防腐层破损点。图 1 a、b、c分别为管道磕伤、硌伤与划伤，均为施工期机械损伤，且因造成损伤后通常不易被发现而未及时修复。图 1 d为管道建设期补伤失效。图 1 e是管道防腐层直接与支墩产生挤压造成防腐层破损失效。
图 1 防腐层破损点
对上述防腐层破损点进行统计分析， 92%的损伤均与建设施工作业条件差、质量把关不严有关。应积极改善作业条件，严格控制施工质量，并开展100%电火花检漏，保证干式隧道管道防腐层的有效性（图 2）。
图 2 防腐层漏点原因统计
（2）防腐层厚度检测。经检测发现，普通级3LPE防腐层厚度最小为3.30 mm，加强级防腐层厚度最小为4.69 mm，满足GB/T 23257―2017要求；2FBE厚度最小为0.991 mm，满足GB/T 39636―2020要求；底漆+热收缩带补口的厚度位于2.87 mm～5.05 mm，粘弹体+压敏胶型热收缩带补口因粘弹体厚度需在施工中未包覆热收缩带时测量故本次仅测量总厚度，位于4.01 mm～9 mm之间，远大于设计厚度2.8 mm，符合GB/T 51241―2017要求。总之，所检测隧道管道防腐层厚度满足规范要求（表 2）。
表 2 防腐层厚度要求
防腐层粘接力是保证防腐层质量的重要因素，若防腐层粘接力不足，则容易出现防腐层剥离失效（表 3）。
表 3 防腐层粘接要求
通过检测发现这7条隧道内3LPE防腐层、双层FBE防腐层质量基本受控，防腐层粘接力满足标准要求。
3LPE防腐层的补口易成为防腐层的薄弱点。对5条底漆+热收缩带补口的粘接力进行抽检发现，剥离强度平均值不到41 N/cm，不满足标准50 N/cm的要求，仅36.9%的测试点剥离强度能达到标准要求，破坏形式为内聚破坏的测点仅占7.8%，且达标率与各隧道施工质量关系较大，建成时间造成的区别不明显，因此该补口方式无法满足标准要求（图 3）。对1条采用粘弹体+压敏胶型热收缩带补口进行检测发现，平均剥离强度约为23 N/cm，远大于标准要求的4 N/cm，且90%测试点位剥离强度满足标准要求，各点位胶层覆盖率基本接近100%，均满足标准要求，是一种相较于传统的底漆+热收缩带补口更加优良的补口结构（图 4）。
图 3 不能满足标准要求的热收缩带剥离强度
图 4 黏弹体+压敏胶型热收缩带补口剥离强度示例
2 管体腐蚀状况检测
（1）检测结果。大部分防腐层破损点位置以及被剥离的补口处均未发现明显的管体腐蚀，仅个别防腐层破损点位置发生轻微锈蚀的情况，腐蚀深度不足0.01 mm，破损点处为均匀腐蚀（图 5），腐蚀程度主要受防腐层状况和隧道内环境湿度的影响。分析可能是腐蚀点位存在短暂空气湿度相对较高和凝露的情况，形成了水膜，由于隧道大部分时间处于空气湿度相对较低状态，水膜难以长期存在，产生的浮锈具有隔离介质的作用，故腐蚀深度不大。
图 5 管体腐蚀
值得注意的是，除非隧道内空气环境常年干燥，否则干式隧道内管道防腐层一旦破损，暴露在潮湿的空气中就会产生大气腐蚀。在管道防腐层破损点产生水膜，就可引起电化学腐蚀，且可能产生较高的腐蚀速率，影响管道安全运行。
（2）合于使用评价。对于管道因腐蚀等原因造成壁厚减薄处，根据SY/T 0087.1―2018《钢质管道及储罐腐蚀评价标准 第1部分:埋地钢质管道外腐蚀直接评价》的要求，壁厚减薄小于10%的管道可以继续使用；对于壁厚减薄超过10%的管道进行剩余强度评价，来确认管道失效风险，具体评价流程应按照SY/T 10048―2016《腐蚀管道评估推荐作法》、SY/T 6477―2017《含缺陷油气管道剩余强度评价办法》、SY/T 6151―1995《钢制管道管体腐蚀损伤评价方法》等执行，并分别给出“立即维修”“计划维修”或“监控使用”建议。根据检测结果，7条隧道管道壁厚最大减薄厚度不足0.01 mm，不足管道壁厚的10%，可以继续运行。
3 管道附属构件检测
除部分盾构隧道内个别管卡因顶部漏液导致管卡长期浸泡被腐蚀外，其余情况基本良好。有3条管道管卡与支墩的连接螺栓存在大面积腐蚀现象，同时由于管道在压力、温度等作用下发生变形，使得螺栓受力增大。有2条管道存在个别螺栓因受力过大、腐蚀和采取不合理的焊接方式延长螺栓等交互作用下崩开或崩断，甚至造成管卡一侧螺栓完全失效。此外，还存在仅螺栓使用不锈钢、螺母使用碳钢导致螺母产生严重电偶腐蚀的情况。总体上看，螺栓腐蚀情况主要与螺栓材质及是否防腐相关，与隧道建成时间关系不明显。水泥支墩和金属支墩本体大多质量较好，但部分金属支墩存在防腐漆脱落造成腐蚀的情况（图 6）。
图 6 金属支墩防锈漆脱落
4 管体变形与应力检测
隧道内管道因温度和压力的影响，加之受两侧锚固礅的限制，可能导致管道产生应力。通过对管道的变形与应力进行检测，判断管道受力状态。按照GB 50423―2015《油气输送管道穿越工程设计规范》计算管道应力的标准要求，即轴向应力、环向应力应小于许用应力，当量应力小于屈服强度的90%。
经检测，七条隧道管道变形均为弹性变形，未发现出现塑性变形情况，轴向应力、环向应力相对许用应力最大分别为许用应力的62.8%与80.2%，当量应力相对屈服强度最大为屈服强度的77.7%，各管道应力均满足规范的有关要求，管道的应力不会影响管道运行，可以正常使用。
5 结语
本次对干式架空隧道管道检测发现的问题，主要为防腐层施工期损伤、热收缩套补口质量不合格；个别位置存在轻微均匀腐蚀，腐蚀深度不足0.01 mm；部分管卡螺栓因腐蚀发生断裂导致管卡失效；个别隧道管道存在变形现象。
建议今后应加强对管道施工质量的检查并进行严格验收，确认施工造成的管道防腐层损伤已得到完全修复。补口方式建议采用粘弹体胶带+压敏胶型热收缩带技术。定期对管道进行检测，对于受损管道附属构件应及时进行维修或更换，若发现因管道变形造成管卡失效或管道长距离悬空，应及时释放应力并重新固定管道。
作者简介：宋奕，1981年生，硕士，高级工程师，西气东输银川输气分公司管道科科员，主要从事埋地管道腐蚀控制、阴极保护、管道定期检验和完整性评价工作。联系方式：13909596360，songyi1003@163.com。
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