刘 伦 王文权

(1.汉中市天然气投资发展有限公司,陕西汉中,724200；2.陕西理工大学化学与环境科学学院,陕西汉中,723000)

随着环保意识的提高，人们的生活由使用洁净的天然气资源正逐步替代使用煤炭资源。天然气具有热值高、使用便捷、经济环保等优点，在工业生产与居民生活中已经普遍使用，对城市、乡村和工业发展具有重要意义。天然气工业的发展过程中，燃气管道的敷设方式有地埋、架空，有在建成区也有在田间乡野；管道材料种类和层次差异大，有钢制管道也有聚乙烯PE管道。时有某地区发生天然气管道泄漏或者闪爆起火的事故，产生事故的原因多种多样。因此，如何更好地发挥使用天然气的优越性，总结城市天然气的管道发展和保护现状，有针对性地提出城市天然气的管道保护对策，对促进天然气消费多样化和大众化创造有利条件，增加人民的幸福感、安全感有着重要意义。

1 城市天然气管道的种类

1.1 敷设方式分类

在天然气敷设过程中，敷设方式主要分为埋地型和架空型。埋地型，适用于空旷、平坦、无障碍物地域处，此方式在施工的过程中特别注重管道埋地深浅程度；架空型，主要适用于敷设地域障碍物较多，通过架空管道绕过障碍物，在管道敷设过程中，应考虑两种敷设方式各自优缺点，根据地域情况合理选择，有利于敷设过程顺利进行。

1.2 管道材质分类

天然气管道按照材质分类，主要有：钢制无缝型管、焊接钢管、聚乙烯PE管道、镀锌管道、不锈钢薄壁管、铝塑料管等。根据天然气在管道中输送压力、输送距离、地域环境以及成本费用的不同，来选择适合的管道材质。钢制管道，主要用于长距离专线或非中压的输送；镀锌管道主要适用于低压管道、用户管道；聚乙烯PE管，主要适用于城区中压管道。

2 各类天然气管道存在问题及保护现状

2.1 存在问题

2.1.1 建设期存在的问题

首先，对于管道网络，各个部分管道承受的压力有所不同，错误的选材，会使管道由于压力过大而损坏，影响运行期管道网络质量，造成燃气事故；第二，施工过程中，某些施工团队专业能力差，没有严格遵守施工规范，甚至存在偷工减料的问题，从而导致后来管道质量问题的出现；第三,第三方和关联方的不重视，对于地下管道网络分布较为复杂的城区，在施工的过程中就存在着不规范的天然气管道交叉和随意搭挂，导致管道埋地的深度不能达到设计的要求。

2.1.2 运行期存在的问题

第一，运营商对管道管理手段及维护技术不足，目前管道泄漏问题较为常见，部分运营商对泄漏点的检测能力不足，不能及时查清问题来源；维护技术落后，管道问题产生后不能及时得到解决，影响燃气输送。运营商应设计或引进合理的管理手段，开发新的维护技术，掌握管道网络的运行，对管道管理及问题处理达到运筹帷幄；第二，管道腐蚀问题，随着管道网络的运行，管道焊接部位、架空管道、埋地管道都会出现部分腐蚀，从而影响管道的抗压能力，存在事故隐患，应在施工过程中给予管道相应的保护，减缓运行过程中的腐蚀。

2.2 保护现状

2.2.1 管道自身的保护

天然气网络建设中，多数使用钢制管道，由于外界因素影响，管道腐蚀情况较为常见，采用有效的防腐措施防护，可提升管道的使用寿命，减少不安全因素。目前主要有以下几种保护措施：

(1)涂层保护：在管道外壁覆盖耐磨、耐腐蚀的薄层材料，使管道与外界影响因素隔离，起到延长管道寿命的作用。例如，煤焦油瓷漆防腐涂层、PE双层防腐、PE三层防腐等[1]。

(2)电化学防护：阴极保护，通过对管道外壁加保护电流，管道外壁形成富电子状态，使得管道难以被氧化腐蚀。牺牲阳极保护，对保护对象加适当的阳极电流，是表面产生耐腐蚀的膜层，达到防护目的。

(3)缓蚀剂，通过在金属表面形成隔离的保护膜，隔离外界因素干扰，从而达到减缓腐蚀的目的。缓蚀剂保护膜类型多样，可分为以下三种：沉积型、氧化型和吸附型缓蚀剂，可根据管道所处环境的不同，选取适合的缓蚀剂。

对于以上方法，各有优缺点，涂层与电化学防护，前者，施工难度小，耐久性较强，但对涂层材料性能要求高，某些特殊涂层的价格昂贵；后者，保护距离可长可短，但损耗电能，施工复杂，难度较大，不便实施。在管道防护过程中要综合考虑防护效果与成本费用，进行合理选择。缓蚀剂，种类多，应用广泛，在使用过程中，用量较少，效果显著，产生的成本费用较少，性价比高。

2.2.2 施工过程中的保护措施

在施工过程中，主要在于各段管道的焊接，管道焊接质量好坏决定了整个管网质量的高低，其主要在于以下四个方面：焊接方法、焊接工人技术、焊接材料以及焊接助剂，以上因素对焊接质量具有较大影响。

焊接技术作为焊接的基础有以下三类：人工焊接、半自动焊接和自动焊接[2]，其中人工焊接、自动焊接具有效率高，质量好的优势，而半自动焊接焊接效率虽高，但焊接质量较差，针对管路特征以及管路所承受的压力，进行合理的焊接技术选取，将会提高整个管路的焊接质量。

焊接材料，选取与管道材料作用力强，耐腐蚀性强的材料，从而可以保证管道网络运行过程中，焊缝的抗压性能及抗外界因素影响的能力。

焊接工人专业技术，焊接过程具有极强的技术性，焊接工人应具有娴熟的焊接技术，对焊接设备应有足够的了解。焊接过程中，应根据焊接情况调节焊接电流，防止产生焊接过程出现下陷、咬边、烧断等现象，导致焊缝强度下降，管道有效面积减少，使焊缝质量下降[3]。

焊接助剂，可在焊接时起到降低焊材表面张力、去除表面氧化物、增大接触面积、辅助热量传导等作用，使焊接过程更加顺利进行。

通过对施工过程中，管道不同影响因素采取不同措施保护，可提高施工效率，延长整个管路的使用寿命，可以减少运行期管道泄漏问题，减少运营商管理负担，用户使用也更加安全。

2.2.3 运行期与管理保护措施

在运行期间，主要在于对管道网络的巡查、维护与管道养护。管道泄漏问题是运行过程中的主要问题，引入有效的检测管理技术，针对管道泄露问题，前人设计出多种检测技术，检测技术的应用，能够对管网运行数据进行有效的识别，例如，北斗定位系统的应用，城镇北斗精准定位装置和泄漏检测装置，可通过对采集到的数据进行有效分析，可有效分析出数据异常部分，从而确定出泄露位点，有利于技术人员的及时维修，提高了泄露位点的检测效率[4-5]。

管理方面，第一，管理人员应定期接受专业的培训，提高自身业务水平，加强管理意识；第二，定期对技术人员进行专业技术检测，可提高其处理问题的专业能力；第三，在已建成的管道网络区域，应设立警示牌或警示标语，可提醒其他施工团队，减少因人为或施工对管道的破坏。

3 城市天然气管道的保护对策

设计施工、建设期和运维期，是一个逐步统一和规范的过程，总结如下：

(1)对管道材料方面进行创新，研制新型管道材料，新型管道材料的成功研究，可从本质上解决腐蚀问题，从而整体提高管路网络质量，减少运维期的巡查维护任务。

(2)设计选取管材中，首先应该考虑的是管道使用寿命和后期运维的成本低的问题，尤其是在穿跨越段、人员密集区、地质条件差等高风险区域，一定要选取钢制管道，必要时应邀请专家论证，适当增加壁厚或采取专业的管道保护设计。

(3)在施工过程中的项目管理要加强，应选取资质和实际施工安装人员经验丰富且信誉良好的专业单位来承包，对施工要求专业项目管理人员按规范施工，文明施工。

(4)运维期检测技术及维护手段中，应淘汰落后，效率低下的技术，及时引进或创新开发新的管道检测及维护技术，提高检测管道问题的能力及维护效率。

(5)运维过程中，要定人、定责、定期地使用专业化仪器对管网进行巡检，及时维护保养管道，保证管道网络运行处在正常运行状态；应设立安全警示牌或标语进行宣传；政企联合还应强化应急处置能力和管控措施。