段炼1[] 易文君1
1. 北京燃气集团有限责任公司 北京 100035 ）
摘要：管道燃气事业的高速发展往往伴随着种种不安全的因素。城市建设步伐的加快，使得对燃气管网的安全管理有些跟不上大发展的步伐，让燃气输配系统尤其是城市管网的安全运行形势日益严峻，燃气事故时有发生。因此，埋地燃气管线的安全和可靠性受到越来越广泛的关注，因此从根源上对埋地燃气管网发生泄漏的原因进行归纳分析与总结有助于后续的精准检测和及时抢修，并提高燃气管网安全管理的水平。目前，腐蚀和外力破坏导致的泄漏是威胁燃气管网安全运行的两大重要因素，本文以北京市燃气管网所面临的安全风险为例，对城市燃气管网的泄漏原因及影响因素进行了分析，以期对城市燃气安全管理提供借鉴。
关键词：燃气管网；泄漏；腐蚀；外力破坏；安全管理
引言
近年来，我国城市化水平不断提高，城镇居民对燃气的使用量也在逐年增长，管道天然气事业蓬勃发展，城市燃气进入到大发展的阶段，在这种大背景下，燃气的安全平稳运行更应当引起我们的高度重视。近年来，全国各地因埋地燃气管线泄漏所导致的火灾爆炸事故频繁发生，造成了惨痛的人员伤亡事故和巨大的经济损失。以北京地区为例，北京五环以内的燃气管线大多投入运行10年以上，泄漏隐患逐渐增多，抢修抢险案例逐年增加。在众多威胁燃气管网安全平稳的因素中，腐蚀和外力破坏引起的泄漏是威胁燃气管网安全平稳运行的最重要因素。腐蚀泄漏和外力破坏都具有诸多影响因素，如：杂散电流干扰、防腐层有效性、极端天气等。为有效防控燃气管网泄漏、并针对不同因素引起的泄漏进行精准检测和及时抢修，并从根源上提高燃气管网的安全管理水平，对城市燃气管网泄漏原因与影响因素进行分析总结具有重要的意义。
1腐蚀泄漏
腐蚀是导致燃气管道泄漏的最主要诱因，据统计，北京市海淀区某单位管辖区域内2021年1月至6月发生的73起燃气管道抢修案例中，由腐蚀引起的泄漏占85%。腐蚀分为内腐蚀和外腐蚀两种，内腐蚀主要由管道所输送的介质所决定，天然气主要是由甲烷所组成，但是除了甲烷以外，天然气还包括了少量的硫化氢以及其他气体，在燃气管道和天然气的长期接触之下，这部分硫化氢和其他气体就会和管道中的金属元素发生化学反应，从而导致管道内壁发生腐蚀的情况，严重时甚至会造成管道发生裂缝，从而造成燃气管道的泄漏。针对内腐蚀，首先要求对天然气中的腐蚀性成分予以剔除，在进行燃气管道的设计时，可将防腐材料均匀的涂抹在管道的内壁之上，中和天然气中腐蚀性成分的作用，从而降低管道受到腐蚀的影响。
在腐蚀泄漏中，外腐蚀是当前燃气管网所面临的最为主要的安全风险，笔者根据现场经验和北京燃气管网的历史资料对外腐蚀的引发原因进行了归纳分析。
1.1 化学腐蚀
在城市燃气管道的铺设上，通常会选择深埋在地下，当然也有一部分燃气管道会以架空的方式布置，但是无论何种的铺设方式，燃气管道的外表都会受到环境的影响，从而发生或多或少的腐蚀现象，在一定程度上影响着管道的使用和质量。以北京市海淀区世纪城小区和万泉新新家园小区所发生燃气管道抢修举例，由于这两个小区车库顶板较高，因此燃气管线埋深相对较浅，且车库顶下水能力较差。雨水、草地的灌溉水长期积聚在泥土中，使得燃气管线长期处在潮湿的环境中，甚至是在水中“泡着”，因此，燃气管线极容易受到腐蚀。同时，地下土壤中往往富含多种元素和物质，在这之中就包含有腐蚀性的物质，燃气管道外表长期与这些物质接触，逐渐就会受到腐蚀的影响，最终发生管道质量的下降[1]。
1.2 杂散电流
杂散电流的主要来源是直流电气化铁路、直流电解设备接地极、阴极保护系统中的阳极地床等。其中以直流电气化铁路引起的杂散电流干扰腐蚀最为严重。当直流电流沿地面敷设的铁轨流动时，直流电流除了在铁轨上流动，还会从铁轨绝缘不良处泄漏到大地，在大地的金属管道上流动，然后返回电源。这部分泄漏的电流称为杂散电流。
杂散电流的流动过程形成了2个由外加电位差建立的腐蚀电池，一个是电流流出铁轨进入管道处，铁轨是腐蚀电池的阳极，管道为阴极，不腐蚀；另一个是电流流出管道返回铁轨处，这时管道是腐蚀电池的阳极，铁轨则是阴极，不腐蚀。图1给出了管道电位的变化图。由图1可判断出管道腐蚀电池的阳极区和阴极区以及杂散电流最强的部位。通常没有杂散电流时腐蚀电池两极电位差仅0.65 V左右，杂散电流存在时管道电位可达8~9 V。因此，杂散电流干扰对金属管道的腐蚀比一般的土壤腐蚀要强烈得多[2]。
1.3 微生物腐蚀
微生物腐蚀是另一种较为常见的腐蚀现象，当管线周围的土壤富含水分时，潮湿的环境非常适合微生物生存繁殖，对管线造成腐蚀破坏。为了预防管线的微生物腐蚀，通常在管线铺设时会在钢制管线表面涂绝缘防腐层，起到保护管线的作用。一些中压管线也采取阴极保护法，这种方法对于管线的保护很有效，缺点是十分费电，同时燃气公司对于阴极桩的日常维护和检修也是一个难题。
1.4 防腐层破损
目前北京市钢制燃气管道常用的防腐方式为沥青类防腐、3PE防腐，环氧粉末类等，根据现场案例分析，3PE防腐的抗腐蚀能力最强，而沥青类防腐的防腐能力最弱。当外防腐层老化或剥离时，雨季、浇水时该处的水分或者土壤中的微生物和酸性物质会渗入管道处导致燃气管线被腐蚀[3-4]。
2 外力破坏
外力破坏是仅次于腐蚀，对燃气管网安全管理威胁第二大的风险因素，根据北京市燃气突发事故的案例分析，外力破坏主要包括焊口开裂、施工破坏和电击穿等。
2.1 焊口开裂
一条管线最薄弱的地方就是它的焊口，但焊口漏气有着多种原因，有的是因为焊接工艺欠佳，有的是因为极端天气，也有因为超过道路载荷的重型车辆经过结构等级不高的道路时容易导致焊口被压折。2020年12月30日，因为零下17度的极寒天气，北京市海淀区某高校家属院低压燃气管线发生焊口开裂，后经燃气公司专业人员及时抢修，未造成任何损失，该案例说明燃气公司应针对极端天气提前制定应急预案，并在极端天气加强对燃气管线的巡视，防止突发事故的发生。
2.2 施工破坏
燃气管线施工破坏的主要原因是施工单位擅自施工或者野蛮施工，未经燃气公司专业人员配合指线，就使用大型机器对路面进行开挖，导致燃气管线被挖断，这种事故往往后果较为严重，造成的影响也较大。要想杜绝这类事故发生，不仅需要燃气公司更加精细化管理做好施工配合工作，更需要施工单位在施工时，对地下各类管线情况进行摸底，在施工前通知相关单位进行指线，这样能减少很多重大事故的发生[5]。
2.3 电击穿
电击穿是埋地管线中一种较为常见的现象，如果燃气管线附近有电缆存在，且电缆由于种种原因漏电，电流有可能击穿燃气管线造成电击穿。燃气管线电击穿在抢修现场是非常好辨认的，漏点管线损坏很严重，但管线其它部位却较为完好。为了杜绝电流对于燃气管线的破坏，目前的主要方法是对已投入使用的钢制燃气管线每隔规定的安全距离设置绝缘接头，起到断绝电流的作用。
3 结论
（1）腐蚀和外力破坏是燃气管道安全平稳运行的两大威胁，其中管网外腐蚀是导致燃气管网泄漏的最重要因素。
（2）腐蚀泄漏主要包括化学、微生物腐蚀，杂散电流干扰、防腐层破损等；外力破坏导致泄漏主要包括焊口开裂、施工破坏和电击穿。
参考文献
[1] 刘凯，马丽敏，陈志东，等. 埋地管道的腐蚀与防护综述[J].管道技术与设备，2007 (4)：36-38.
[2] 云中雁. 基于地面的天然气埋地钢管的风险评估[D].重庆：重庆大学，2009.
[3] 武维胜，黄小美，臧子璇，等. 埋地管道腐蚀检测与评价技术[J].煤气与热力，2012，10：79-83.
[4] 廖可兵，周荣义，刘爱群，等. 城市燃气管道泄漏检测方法探讨与评价[J].工业安全与环保，2007，33(02).
[5] 龚家川. 城市燃气管道安全评价研究[J].湖南：湖南科技大学，2014.