摘　要：提出燃气管网潜能评估的概念，探讨了燃气管网潜能评估的必要性、理论、内容、使用的仪器和依据的规范。

关键词：燃气管网  潜能评估  管体  防腐层  阴极保护  土壤腐蚀性

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

 

中国经济快速发展对燃气的需求量越来越大，多城市即将或已经面临现有燃气设施输气能力无法满足未来发展的问题。与此同时，越来越多的燃气管道已经或将要达到设计使用年限，形成了日益增长的燃气需求与管道将逐步达到设计使用年限的矛盾。

①运行压力对输气能力的限制

根据《2010年中国能源发展报告》，预计未来10余年，中国天然气需求将呈爆炸式增长，但在地下设施密布的城市里，通过寻找新的燃气管道位置，敷大管径、高压力级制燃气管道来提高管网输气能力是一件很难的事，而且可以预见会变得越来越艰难。因此，很有必要判断对于符合一定条件的管道(如路由合理且低于设计压力运行的管道)，能否在设计压力范围内提升运行压力，以及可以提升多少运行压力来增加管道的输送能力，即判断燃气管网输气的潜在能力是多大。

②管网逐步达到了设计使用年限

除了少数几个建国前就存在燃气管网的城市外，城市燃气管网的建设基本与改革开放同步，建设于20世纪70年代末和80年代初。根据GB50494—2009《城镇燃气技术规范》，燃气管道设计使用年限一般为30年。由此可以推算，部分燃气管道已经达到或者即将达到设计使用年限。对于燃气企业来说，如何对待达到设计使用年限的管道是一个棘手的问题，需要确定这类管道能否继续使用以及还能继续使用多久，即判断燃气管网使用年限的潜在能力是多大。

笔者将这类燃气管网潜在能力(输气潜在能力、使用年限潜在能力)确定的过程称为燃气管网潜能评估(Gas Pipeline Potential Evaluation，GPPE)。

对于以上情况的燃气管网，除燃气企业面临供气困难外，政府对燃气设施的安全运行也提出了相应的要求。

TSG D7002—2008《公用管道定期检验规则——燃气管道》规定，运行工况发生显著改变从而导致运行风险提高的管道，应当立即进行检验。

GB 50494—2009《城镇燃气技术规范》第3．1．5条规定，在设计使用年限内，城镇燃气设施应保证在正常使用条件下的可靠运行。当达到设计使用年限时或遭遇重大灾害后，应对其进行评估。其目的主要是保障供气系统的安全性，评估后再确定是应该继续使用、改造还是更换，如继续使用应制定相应的安全保证措施。

由此可见，对燃气管道的输气潜能、使用年限潜能进行评估，不仅是燃气企业的需求，也是政府的要求。因此，对燃气管网进行潜能评估是十分必要的。

关于燃气管网的潜能评估，目前国内外均没有相应的规范。笔者根据国内外相关规范、燃气行业特点、实践经验、科学的统计方法，以系统安全工程^[1]为基本理论，结合断裂力学分析等理论进行研究，得出燃气管网潜能评估的内容、采用的仪器及依据的规范。

以钢质燃气管道为例，按照系统分析法将燃气管道潜能评估归纳为4部分评估，即管道本体、管道防腐层和阴极保护系统、管道附属设施、管道与周围环境。

①管道本体

a．管道化学组成

钢这种材质是管道腐蚀的内因，如钢的化学组分中非金属含量过高会影响管道性能。如S、P含量过高易发生腐蚀，C、Si含量过高易造成脆性开裂。分析当前管道的化学组成，与原有材质单进行对比，进而判断管道在敷设环境下化学组成是否发生了变化。管道的化学组成可采用真空直读光谱仪进行检测，依据的规范为GB／T 4336—2002《碳素钢和中低合金钢火花源原子发射光谱分析方法(常规法)》、GB／T 700—2006《碳素结构钢》等。

b．管道力学性能

对运行10年以上的燃气管道进行检测时，应对管道母材及焊接部位的力学性能进行检测。对截断的管道进行力学性能检测，检测焊缝抗拉强度是否大于母材抗拉强度，检测母材屈服强度是否大于材质单上的屈服强度来判断管道的力学性能。可采用液压试验机检测，依据的规范为GB／T 228—2002《金属材料室温拉伸试验方法》、GB／T 232—1999《金属材料弯曲试验方法》等。

c．管道剩余有效壁厚

管道剩余有效壁厚是影响管道输气能力和剩余使用年限的重要参数。可采用超声波测厚仪、金相软件分析系统检测，依据的规范为SY／T 6151—2009《钢质管道管体腐蚀损伤评价方法》、GB／T13298—1991《金属昆微组织检验方法》、GB／T13299—1991《钢的显微组织评定方法》、GB／T224—2008{钢的脱碳层深度测定法》。

剩余壁厚可首先用超声波测厚仪进行初步测量，并观察管体是否有腐蚀产物。例如对怀疑有厌氧腐蚀的管道，如果厌氧细菌出现并且是活性的，管道表面会附着一层黑色的硫化铁，这种沉积物只会附着在防腐层缺陷处。若黑色物质是硫化铁，用稀盐酸溶液处理就会释放硫化氢气体，可以通过其特有的臭鸡蛋气味加以鉴别。在初步测量剩余壁厚后，对截断的管道内、外表面进行金相显微分析。管道的剩余有效壁厚为剩余壁厚减去内、外表面脱碳层组织发生变化部分的壁厚。