張妮 張建昌 解濤 王東文

中國石油長(cháng)慶油田公司第三輸油處

摘要：懸索式跨越是原油管道跨越工程中被廣泛使用的結構，針對其結構安全性檢測及安全評價(jià)研究具有重要意義。目前我國懸索式跨越工程檢測及評價(jià)處于探索階段。從管道檢測和跨越結構安全檢測兩個(gè)方面闡述懸索式跨越工程的安全檢測，基于檢測結果進(jìn)行安全評價(jià)。以某原油管道懸索跨越檢測為例，介紹其檢測內容，并在現行標準基礎上提出切合實(shí)際的安全狀況評價(jià)方法，為下一步養護維修提供依據。

關(guān)鍵詞：原油管道；懸索跨越工程；管道檢測；安全評價(jià)

管道跨越工程以懸索式跨越工程最為普遍[1]。懸索式跨越工程由于索系失效、鋼結構腐蝕失效和滑坡等地質(zhì)災害等原因使管道安全風(fēng)險增加，進(jìn)行管道和跨越結構的檢測和安全評價(jià)具有非常重要的意義。原油管道的檢測評價(jià)以直接檢測或內檢測方式進(jìn)行。懸索式跨越結構的檢測和評價(jià)類(lèi)似懸索式橋梁工程的檢測和評價(jià)，但由于原油管道跨越的載荷形式有所差異，體現在安全評價(jià)過(guò)程中存在差異[2-5]。本文以西北地區某油田原油管道懸索跨越工程為例，進(jìn)行檢測與安全評價(jià)。

1  管道檢測與評價(jià)

該跨越管道于2002年建成投產(chǎn)，運行期間維修換管6次。管道規格為Φ377 mm×9 mm無(wú)縫管，材質(zhì)為L(cháng)360，外防腐保溫材料為泡沫黃夾克，設計壓力為10 MPa。依據GB/T 37369―2019《埋地鋼制管道穿跨越段檢驗與評價(jià)》，開(kāi)展管道檢測與評價(jià)，結果如下。

（1）管道外防腐層和保溫層未見(jiàn)破損。

（2）管段陰極保護系統處于有效保護狀態(tài)。

（3）架空管段滿(mǎn)足避雷要求。

（4）管道線(xiàn)性測量結果表明，跨越段管道存在不同程度的中心軸線(xiàn)偏離，從0 m至20.777 m，上浮最大距離24 cm；從20.777 m至32.777 m，下沉最大距離12 cm；從32.777 m至106.4 m，下沉最大距離5 cm；顯示管道存在豎向變形，如圖 1所示。

圖 1 懸索跨越管道工程示例

（5）按照GB/T 37369-2019進(jìn)行跨越段管道應力分析及強度校核計算，結果表明強度符合運行要求，當前工況下滿(mǎn)足正常使用。但需要通過(guò)調節索系對管道變形加以抑制。

2  跨越結構檢測與評價(jià)

懸索式跨越結構分為支撐結構和管道結構。支撐結構包括鋼塔架、鋼桁架梁、橋塔、塔架混凝土基礎、索系及索系錨固墩等受力結構；管道結構主要是管道連接件。該跨越結構2座塔架均為四柱K型鋼結構，管道主跨106.4 m。索系主索、后拉索、側拉索、吊索規格數量分別為：Φ48 mm主索2根；Φ40 mm后拉索2根；Φ21.5 mm側拉索共4根，每座塔架2根；Φ13 mm吊索64根。根據SY/T 6068―2014《油氣管道架空部分及附屬設施維護保養規程》，參考CJJ 99―2017《城市橋梁養護技術(shù)標準》，檢測與評價(jià)分別按索系、鋼塔架結構、錨固墩及塔架基礎、管道連接四個(gè)部分進(jìn)行。

2.1  索系檢測與評價(jià)

（1）索系防護。檢測內容包括索防護層、索系錨具夾具及夾具螺栓、錨機防水等。檢測結果如圖 2所示，索系防護失效導致腐蝕，索系有效受力面積減小，其力學(xué)性能降低。分別從索防護層破損開(kāi)裂程度、錨具夾具及其螺栓銹蝕程度或螺栓松動(dòng)程度、錨具潮濕程度進(jìn)行評價(jià)。依據GB/T 37369-2019要求，銹蝕面積在10%以上建議立即更換。本次檢測結果未超出標準要求。

圖 2 索系側向穩定索表面黃油脫落

（2）索力檢測。按照實(shí)測索力和設計索力比值及受力均勻程度進(jìn)行評價(jià)。索力檢測主要針對主索及吊索等受力支撐結構，采用索力動(dòng)測儀進(jìn)行測量。檢測結果：主索及吊索索力均低于設計破斷索力，其實(shí)際受力均在許用應力范圍內，但存在東西兩側吊索索力分布不均現象，西側吊索相對于東側吊索差值百分比大于10%的共有19組，最大相差47.07%，如圖 3所示。雖然標準沒(méi)有明確規定，但主索和吊索索力分布不均容易導致塔架偏位風(fēng)險，應調整吊索使其受力均勻。

圖 3 南北側吊索索力及索力差值百分比

（3）索系探傷檢測。主要進(jìn)行跨越工程鋼絲繩探傷檢測，當前尚無(wú)管道跨越工程鋼絲繩專(zhuān)項檢測評價(jià)標準，參考GB/T 9075―2008《索道用鋼絲繩檢驗和報廢規范》規定，鋼絲繩斷絲率2%以上應立即更換。

當鋼絲繩使用時(shí)間超過(guò)其斷絲和磨損臨界點(diǎn)，斷絲、磨損速率加快，斷絲臨界點(diǎn)先于報廢點(diǎn)而磨損臨界點(diǎn)后于報廢點(diǎn)，見(jiàn)圖 4。本次采用斷絲及銹蝕磨損（有效截面減少量）雙指標評判。檢測評價(jià)結果表明：吊索、側向穩定索、主索和后拉索均允許使用。

圖 4 斷絲、磨損臨界點(diǎn)與標準報廢點(diǎn)位置示意圖

2.2  鋼塔架結構檢測與評價(jià)

鋼塔架結構檢測主要包括外觀(guān)宏觀(guān)檢查、焊縫無(wú)損檢測、鋼塔架測厚、螺栓檢測等，參照SY/T 6068―2014，塔架逐層進(jìn)行變色起皮、油漆剝落及一般銹蝕面積測量與計算，銹蝕面積大于5%應清理全部舊涂層，重新涂裝�，F場(chǎng)外觀(guān)檢查東側鋼塔架為8層，西側鋼塔架為7層，如圖 5所示。本次將鋼塔架外觀(guān)分區域進(jìn)行銹蝕面積檢測計算，相較于標準規定的塔架整體銹蝕面積測量與計算，檢測結果更為合理。評價(jià)過(guò)程中通過(guò)調整各項檢測值權重，評價(jià)結果更為可靠。根據塔架支座固定螺栓損壞狀況評估，建議對支座固定螺栓進(jìn)行防腐保護處理。

圖 5 塔架檢測

2.3  錨固墩及塔架基礎檢測與評價(jià)

錨固墩及塔架基礎分為外部檢測、裂紋檢測、混凝土檢測和板或錨桿折角檢測。檢測結果表明，錨固墩和塔架基礎均為混凝土，未發(fā)現塔架基礎沖刷和坍塌變形，僅表面存在裂紋和剝落。評價(jià)結果為不影響正常使用。

2.4  管道連接檢測與評價(jià)

管道連接構件包括管箍和連接螺栓，主要缺陷形式為螺栓松動(dòng)和銹蝕�，F場(chǎng)檢測結果：整個(gè)跨越索系與管道連接的20個(gè)管箍全部具有不同程度銹蝕，40個(gè)連接螺栓存在銹蝕，管道吊架明顯變形、傾斜并存在嚴重銹蝕，如圖 6所示。評價(jià)結果表明，管道連接構件是跨越最易發(fā)生腐蝕的部件之一，檢修和維護難度較大，需及時(shí)更換和重新涂裝，以提高跨越結構安全性。

圖 6 管箍表面輕微腐蝕

3  綜合評價(jià)

根據管道檢測結果和跨越結構檢測結果，采用先分項再綜合的辦法，對原油管道懸索跨越工程的安全性進(jìn)行整體評價(jià)。分項評價(jià)包含橋面、上部結構、下部結構、管道等，由于本跨越無(wú)梁及橋面，所以將原梁及橋面評價(jià)權重0.2按比例分配給上部結構（評價(jià)權重由0.3調整到0.375）、下部結構（由0.3調整到0.375）、管道（由0.2調整到0.25）。通過(guò)調整不同檢測項的權重值，使最終的綜合評價(jià)結果更加準確、合理，更接近工程實(shí)際。在此基礎上，依據GB/T 37369―2019，開(kāi)展管道適用性評價(jià)（分為可接受、監控使用、限期維修或立即維修）。

4  結論

根據在役原油管道懸索式跨越工程的特點(diǎn)，本次安全檢測與評價(jià)分為索系、鋼塔架結構、錨固墩及塔架基礎、管道連接四個(gè)部分。在標準規范基礎上，充實(shí)和細化了檢測內容，綜合評價(jià)中調整了跨越結構和管道各檢測項的權重值，整體綜合評價(jià)結果更接近工程現狀，為下一步制定維修計劃提供數據支撐。懸索跨越適用性評價(jià)還有待進(jìn)一步實(shí)踐總結。

參考文獻：

[1]王明波，侯浩，朱建平，等.油氣管道懸索式跨越工程結構安全性檢測與評價(jià)體系研究[J].公路交通技術(shù)，2020，36(1)：84-89.

[2]楊少軍.橋梁拉索體系損傷的檢測和監測方法[J].公路交通技術(shù)，2005，6(3)：130-134．

[3]唐浩，譚川，陳果.橋梁健康檢測數據分析研究綜述[J].公路交通技術(shù)，2014(5)：99-104．

[4]MCGUIRE B，ATADERO R，et al．Bridge information modeling for inspection and evaluation[J].Journal of Bridge Engineering，2016，21(4):60-63．

[5]MEHRABI A.Cable stayed bridges inspection evaluation and rehabilitation [C].International conference on Sustainable civil infrastructure．Long Beach: [s.n.],2014.

作者簡(jiǎn)介：張妮，1993年生，油氣儲運地面工程師，現任技術(shù)管理部主辦，主要從事油氣儲運地面工程研究工作。聯(lián)系方式：13469606655，290174189@qq.com。