摘　要：提出燃?xì)夤芫W(wǎng)潛能評(píng)估的概念，探討了燃?xì)夤芫W(wǎng)潛能評(píng)估的必要性、理論、內(nèi)容、使用的儀器和依據(jù)的規(guī)范。

關(guān)鍵詞：燃?xì)夤芫W(wǎng)??潛能評(píng)估??管體??防腐層??陰極保護(hù)??土壤腐蝕性

Abstract：The concept of gas pipe network potential evaluation is put forward．The necessity，theoty and content of gas pipe network potential evaluation，the used instruments and code are discussed．

Key words：gas pipe network；potential evaluation；pipe body；anticorrosive coating；cathodic protection；soil corrosivity

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中國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展對(duì)燃?xì)獾男枨罅吭絹?lái)越大，多城市即將或已經(jīng)面臨現(xiàn)有燃?xì)庠O(shè)施輸氣能力無(wú)法滿足未來(lái)發(fā)展的問(wèn)題。與此同時(shí)，越來(lái)越多的燃?xì)夤艿酪呀?jīng)或?qū)⒁_(dá)到設(shè)計(jì)使用年限，形成了日益增長(zhǎng)的燃?xì)庑枨笈c管道將逐步達(dá)到設(shè)計(jì)使用年限的矛盾。

①運(yùn)行壓力對(duì)輸氣能力的限制

根據(jù)《2010年中國(guó)能源發(fā)展報(bào)告》，預(yù)計(jì)未來(lái)10余年，中國(guó)天然氣需求將呈爆炸式增長(zhǎng)，但在地下設(shè)施密布的城市里，通過(guò)尋找新的燃?xì)夤艿牢恢?，敷大管徑、高壓力?jí)制燃?xì)夤艿纴?lái)提高管網(wǎng)輸氣能力是一件很難的事，而且可以預(yù)見(jiàn)會(huì)變得越來(lái)越艱難。因此，很有必要判斷對(duì)于符合一定條件的管道(如路由合理且低于設(shè)計(jì)壓力運(yùn)行的管道)，能否在設(shè)計(jì)壓力范圍內(nèi)提升運(yùn)行壓力，以及可以提升多少運(yùn)行壓力來(lái)增加管道的輸送能力，即判斷燃?xì)夤芫W(wǎng)輸氣的潛在能力是多大。

②管網(wǎng)逐步達(dá)到了設(shè)計(jì)使用年限

除了少數(shù)幾個(gè)建國(guó)前就存在燃?xì)夤芫W(wǎng)的城市外，城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的建設(shè)基本與改革開(kāi)放同步，建設(shè)于20世紀(jì)70年代末和80年代初。根據(jù)GB50494—2009《城鎮(zhèn)燃?xì)饧夹g(shù)規(guī)范》，燃?xì)夤艿涝O(shè)計(jì)使用年限一般為30年。由此可以推算，部分燃?xì)夤艿酪呀?jīng)達(dá)到或者即將達(dá)到設(shè)計(jì)使用年限。對(duì)于燃?xì)馄髽I(yè)來(lái)說(shuō)，如何對(duì)待達(dá)到設(shè)計(jì)使用年限的管道是一個(gè)棘手的問(wèn)題，需要確定這類(lèi)管道能否繼續(xù)使用以及還能繼續(xù)使用多久，即判斷燃?xì)夤芫W(wǎng)使用年限的潛在能力是多大。

筆者將這類(lèi)燃?xì)夤芫W(wǎng)潛在能力(輸氣潛在能力、使用年限潛在能力)確定的過(guò)程稱(chēng)為燃?xì)夤芫W(wǎng)潛能評(píng)估(Gas Pipeline Potential Evaluation，GPPE)。

對(duì)于以上情況的燃?xì)夤芫W(wǎng)，除燃?xì)馄髽I(yè)面臨供氣困難外，政府對(duì)燃?xì)庠O(shè)施的安全運(yùn)行也提出了相應(yīng)的要求。

TSG D7002—2008《公用管道定期檢驗(yàn)規(guī)則——燃?xì)夤艿馈芬?guī)定，運(yùn)行工況發(fā)生顯著改變從而導(dǎo)致運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)提高的管道，應(yīng)當(dāng)立即進(jìn)行檢驗(yàn)。

GB 50494—2009《城鎮(zhèn)燃?xì)饧夹g(shù)規(guī)范》第3．1．5條規(guī)定，在設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)，城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)施應(yīng)保證在正常使用條件下的可靠運(yùn)行。當(dāng)達(dá)到設(shè)計(jì)使用年限時(shí)或遭遇重大災(zāi)害后，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行評(píng)估。其目的主要是保障供氣系統(tǒng)的安全性，評(píng)估后再確定是應(yīng)該繼續(xù)使用、改造還是更換，如繼續(xù)使用應(yīng)制定相應(yīng)的安全保證措施。

由此可見(jiàn)，對(duì)燃?xì)夤艿赖妮敋鉂撃?、使用年限潛能進(jìn)行評(píng)估，不僅是燃?xì)馄髽I(yè)的需求，也是政府的要求。因此，對(duì)燃?xì)夤芫W(wǎng)進(jìn)行潛能評(píng)估是十分必要的。

關(guān)于燃?xì)夤芫W(wǎng)的潛能評(píng)估，目前國(guó)內(nèi)外均沒(méi)有相應(yīng)的規(guī)范。筆者根據(jù)國(guó)內(nèi)外相關(guān)規(guī)范、燃?xì)庑袠I(yè)特點(diǎn)、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、科學(xué)的統(tǒng)計(jì)方法，以系統(tǒng)安全工程^[1]為基本理論，結(jié)合斷裂力學(xué)分析等理論進(jìn)行研究，得出燃?xì)夤芫W(wǎng)潛能評(píng)估的內(nèi)容、采用的儀器及依據(jù)的規(guī)范。

以鋼質(zhì)燃?xì)夤艿罏槔?，按照系統(tǒng)分析法將燃?xì)夤艿罎撃茉u(píng)估歸納為4部分評(píng)估，即管道本體、管道防腐層和陰極保護(hù)系統(tǒng)、管道附屬設(shè)施、管道與周?chē)h(huán)境。

①管道本體

a．管道化學(xué)組成

鋼這種材質(zhì)是管道腐蝕的內(nèi)因，如鋼的化學(xué)組分中非金屬含量過(guò)高會(huì)影響管道性能。如S、P含量過(guò)高易發(fā)生腐蝕，C、Si含量過(guò)高易造成脆性開(kāi)裂。分析當(dāng)前管道的化學(xué)組成，與原有材質(zhì)單進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)而判斷管道在敷設(shè)環(huán)境下化學(xué)組成是否發(fā)生了變化。管道的化學(xué)組成可采用真空直讀光譜儀進(jìn)行檢測(cè)，依據(jù)的規(guī)范為GB／T 4336—2002《碳素鋼和中低合金鋼火花源原子發(fā)射光譜分析方法(常規(guī)法)》、GB／T 700—2006《碳素結(jié)構(gòu)鋼》等。

b．管道力學(xué)性能

對(duì)運(yùn)行10年以上的燃?xì)夤艿肋M(jìn)行檢測(cè)時(shí)，應(yīng)對(duì)管道母材及焊接部位的力學(xué)性能進(jìn)行檢測(cè)。對(duì)截?cái)嗟墓艿肋M(jìn)行力學(xué)性能檢測(cè)，檢測(cè)焊縫抗拉強(qiáng)度是否大于母材抗拉強(qiáng)度，檢測(cè)母材屈服強(qiáng)度是否大于材質(zhì)單上的屈服強(qiáng)度來(lái)判斷管道的力學(xué)性能?？刹捎靡簤涸囼?yàn)機(jī)檢測(cè)，依據(jù)的規(guī)范為GB／T 228—2002《金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)方法》、GB／T 232—1999《金屬材料彎曲試驗(yàn)方法》等。

c．管道剩余有效壁厚

管道剩余有效壁厚是影響管道輸氣能力和剩余使用年限的重要參數(shù)?？刹捎贸暡y(cè)厚儀、金相軟件分析系統(tǒng)檢測(cè)，依據(jù)的規(guī)范為SY／T 6151—2009《鋼質(zhì)管道管體腐蝕損傷評(píng)價(jià)方法》、GB／T13298—1991《金屬昆微組織檢驗(yàn)方法》、GB／T13299—1991《鋼的顯微組織評(píng)定方法》、GB／T224—2008{鋼的脫碳層深度測(cè)定法》。

剩余壁厚可首先用超聲波測(cè)厚儀進(jìn)行初步測(cè)量，并觀察管體是否有腐蝕產(chǎn)物。例如對(duì)懷疑有厭氧腐蝕的管道，如果厭氧細(xì)菌出現(xiàn)并且是活性的，管道表面會(huì)附著一層黑色的硫化鐵，這種沉積物只會(huì)附著在防腐層缺陷處。若黑色物質(zhì)是硫化鐵，用稀鹽酸溶液處理就會(huì)釋放硫化氫氣體，可以通過(guò)其特有的臭雞蛋氣味加以鑒別。在初步測(cè)量剩余壁厚后，對(duì)截?cái)嗟墓艿纼?nèi)、外表面進(jìn)行金相顯微分析。管道的剩余有效壁厚為剩余壁厚減去內(nèi)、外表面脫碳層組織發(fā)生變化部分的壁厚。