易晓明 陈少松 侯世颖

北京安科科技集团有限公司

摘要：基于电化学腐蚀原理，“管道剩余壁厚及其变化速率”是决定燃气管道安全状态的核心变量。围绕这一判断，依次分析数据库建设、风险清单编制、监测系统搭建、平台体系构建及处置机制健全等环节的偏差及其后果，提出回归科学基础的可能路径，指出将管道安全的长期复杂问题简化为短期可见的行政动作，使资源投向偏离风险控制的关键环节等偏差，实现从“事件驱动的事后响应”向“状态驱动的事前预警”的范式转变。

关键词：城市生命线；燃气管道；腐蚀；剩余壁厚；状态驱动；风险预警

基于电化学腐蚀的基本规律，埋地钢质管道在土壤环境中持续发生腐蚀，导致壁厚减薄直至穿孔泄漏。因此，城市生命线——燃气管线安全的核心变量是管道剩余壁厚及其变化速率，本质任务就是对这一核心变量进行系统性监测、评估与干预。

2023年住建部《关于推进城市基础设施生命线安全工程的指导意见》（建督〔2023〕63号）部署了建设数据库、编制风险清单、搭建监测系统、构建平台体系、健全处置机制五项任务，构成当前全国城市生命线安全工程的基本行动框架。但在落地过程中普遍存在简单化、简约化倾向，对失效机理的分析不够等问题。本文围绕“剩余壁厚及其变化速率”这一核心变量，对各环节的偏差、机理及改进方向展开讨论。

1  数据库：从单纯资产属性记录转变为状态关键变量的系统采集

现行数据库建设的普遍做法是建立管道资产台账，记录管径、材质、埋深、建造年代等静态信息。这类数据只能说明“有什么”，不足以反映管道“状态如何”。若将管道比作病人，资产台账相当于记录了性别、年龄、身高，缺少血压、心率、化验等关键指标也就缺少判断健康状况的依据。

数据库的科学内涵，在于系统性参数化记录腐蚀过程关键状态变量，使腐蚀演化轨迹可追溯、趋势可预测。基于“剩余壁厚”这一核心变量，数据库在纳入基础信息的同时，应优先纳入以下参数：各管段当前实测最小壁厚、壁厚的历史变化序列、影响壁厚变化的腐蚀环境因素（如土壤腐蚀性、杂散电流干扰强弱及空间分布）和防护系统状态（如防腐层服役状况、阴极保护通电电位与断电电位、关键测试桩的保护电流密度等）。

现行以资产台账为主体的数据库并不包含上述参数，无法支撑剩余寿命计算，难以实现以剩余寿命为依据的更新维护决策。需要讨论的是，在管道数据的采集和管理中，是否应当将腐蚀状态参数置于与资产信息同等甚至更优先的位置，这涉及数据采集标准的修订和专业人员参与机制的完善。

2  风险清单：从已知事件汇编转变为失效可能性的逻辑推导

现行风险清单编制通常汇总历史泄漏点和已知隐患，其隐含的假设是“未来发生泄漏的位置与过去相似”。但该假设在腐蚀环境下并不成立，腐蚀速率在空间上分布不均，新的临界点可能出现在此前无任何记录的位置。如果风险清单的编制停留在“哪里漏过就盯哪里”的经验层面，无异于看着后视镜开车。

风险清单的科学内涵是以腐蚀机理为推理规则，将状态参数转化为失效概率或剩余寿命判断，从而在事故发生前标定出处于危险演化路径上的管段。其逻辑是组合壁厚实测值与腐蚀速率，计算每段管道的剩余寿命，并筛选出低于安全阈值的管段。需要纳入的风险项包括杂散电流干扰超出标准限值的区段（腐蚀速率可能增至正常水平的数倍）、阴极保护未达标的区段（保护效果缺失或减弱）、施工活动叠加腐蚀减薄的耦合风险段。

历史记录的方法有数据易得的优势，但可能漏判处于腐蚀加速期却未发生泄漏的管段；基于逻辑推导的方法对数据完整性和模型准确性有较高要求，其结论的可靠程度取决于前期数据库建设的质量。两种方法的结合路径：利用历史泄漏数据校验腐蚀模型，再用模型反推未记录区段的风险，是值得进一步讨论的技术问题。

3  监测系统：从泄漏后果的浓度报警转变为壁厚衰减的过程预警

监测系统的功能定位决定传感器类型的选择和布设策略。当前以燃气浓度传感器为主要配置的做法，感知的是泄漏后扩散至传感器位置的气体浓度，其报警时间点处于事故链的末端——泄漏已经发生，气体已经扩散，留给应急处置的时间窗口以分钟计。

监测系统的科学内涵是对“剩余壁厚”这一核心变量及相关影响因素进行持续观测与异常识别。壁厚监测感知的是管道本体的损伤程度，其预警时间点可提前到泄漏发生前的数月甚至数年。当监测数据显示某段管道剩余厚度接近临界值时，可安排计划性更换，而非被动响应泄漏事件。对防护系统状态的监测同等重要，如阴极保护电位，其失效意味着壁厚减薄速率可能急剧增加，同样需在问题恶化前介入并干预。

当前壁厚在线监测和定期检测的投入比例偏低，监测系统在腐蚀减薄这一主要风险的控制链条中存在关键缺口。是否需要将壁厚监测和防护系统监测作为系统建设的核心模块，取决于对“监测系统应当抓住哪些关键变量”这一问题的判断。

4  平台与处置：从数据呈现与事后响应转变为生产决策与临界干预

平台功能定义存在两种取向：展示型平台的核心是数据可视化，将燃气浓度、压力、温度等参数以图表形式呈现于大屏；诊断型平台的核心是内嵌物理模型，对数据的安全含义进行解析，将壁厚监测数据与腐蚀速率模型结合输出剩余寿命预测，将杂散电流监测数据输入腐蚀评估模型判断腐蚀是否进入加速阶段。

平台体系的科学内涵是将领域知识转化为可计算、可复用的推理引擎，实现从“数据呈现”到“决策支持”的跨越。展示型平台向使用者呈现原始数据或统计图表，判断和解读依赖使用者的专业经验，当数据量激增时运维人员的认知能力成为瓶颈；诊断型平台则尝试将专业经验转化为算法，由平台直接输出风险评估结论，运维人员面对的不再是海量曲线，而是“3号管段剩余寿命18个月，建议6个月内安排更换”这样可操作的指令。

处置机制同样需要从“泄漏抢修”向下游延伸至“临界干预”。泄漏发生后的应急抢修流程已相对成熟，需要补充的是针对临界状态的处置措施：当监测显示剩余壁厚接近临界值时，对应程序包括降压运行、加密监测频次、限期更换；当杂散电流干扰异常升高时，对应排流装置的调控或干扰源的协调治理；当阴极保护参数偏离标准时，对应系统检修或阳极补充。这些措施的触发条件并非泄漏事故，而是核心变量偏离安全阈值的物理判断。

5  进一步讨论：围绕核心变量重构安全治理范式

上述分析均指向一个更深层的命题：燃气管线安全治理需要从“事件驱动”转向“状态驱动”，实现这一转变的关键在于能否将“剩余壁厚及其变化速率”确立为安全管理的核心锚点。

“事件驱动”模式围绕事件展开，即发生了泄漏启动抢修、发现了隐患列入清单、监测到浓度发出警报。其优势在于触发条件明确、响应路径清晰，但不足是永远在追赶已经发生或正在发生的问题。对于腐蚀这样缓慢累积、不可逆的退化过程而言，事件驱动模式意味着安全防线始终设在事故链的末端。

“状态驱动”模式聚焦于管道自身的物理状态，即壁厚还剩多少、腐蚀是否加速、保护是否有效等，并在状态偏离安全区间时主动介入。该模式使安全防线的位置发生根本性前移：不是在浓度报警时响应，而是在壁厚减薄速率异常时就启动干预；不是在管道穿孔后抢修，而是在剩余寿命降至安全阈值前安排更换。

实践中，这种转变面临三个层面的结构性障碍。一是“可见性偏好”，浓度传感器报警、数据大屏闪烁、应急预案文本齐备等成果易于展示、便于考核，而壁厚衰减曲线、腐蚀速率模型、剩余寿命计算等真正决定安全水平的工作难以被非专业人员直观理解。考核体系倾向于奖励“可见性”，资源配置便自然流向那些更能被看见的环节。二是“留痕逻辑”，行政问责体系对“事发后能否证明我做了该做的”高度敏感，推动了台账、预案等留痕型工作，而“状态驱动”的预防性干预因成功避免了事故而“无事发生”，反而难以在留痕框架中体现价值。三是“专业缺位”，腐蚀工程、电化学保护等专业人员参与有限，技术决策易被设备采购和软件开发的工作惯性所牵引。

为破解上述障碍，建议在技术层面，将腐蚀状态参数的获取与分析从项目式的“一次性工程”转变为常态化的“持续性观测”，调整长期运维机制的建立和资金保障模式；在标准层面，明确数据库和监测系统的参数要求，使“是否嵌入腐蚀机理”成为验收条件；在组织层面，将腐蚀工程师纳入项目核心团队，并建立跨部门的杂散电流协调机制，因其源头治理需要燃气、轨道交通、电力系统的多方协同。

从行业实践看，部分城市已开始探索将腐蚀参数纳入管线数据库建设标准，或将壁厚监测作为重点管段的强制性要求，其效果需进一步跟踪评估。但基本判断可以确定，城市燃气管线的长期安全依赖于对“剩余壁厚及其变化速率”这一核心变量的持续感知与科学管理。这一判断并非技术偏好，而是由埋地钢质管道的物理化学环境所决定的客观规律。

作者简介：易晓明，管理工程硕士，高级经济师，北京安科科技集团首席战略总师，主要从事油气管道阴保和腐蚀控制工作。联系方式：18612221967，yixm@ancorr.cn。