董旭 劉俊輝 張旺

國家管網(wǎng)集團西氣東輸鄭州輸氣分公司

背景

2021年鄭州“7·20”特大暴雨引發(fā)了西一線(xiàn)管道388處水毀災害，出現管道裸露、懸空等大型災害點(diǎn)9處，其中位于鄭州市中原區的呂家河穿越段災害最為嚴重。

管道穿越段河道北岸地勢較低，匯水作用明顯，水流自坡面泄放至河道，導致河道北岸形成寬約30 m的臨時(shí)瀑布，管道上方形成寬5 m、深7 m的沖溝，管道裸露21 m，累計懸空16 m，最大懸空高度1.4 m，防腐層損傷嚴重，伴行光纜被沖斷（圖 1）。

圖 1 災害點(diǎn)現場(chǎng)

應急處置

水毀造成光纜被沖斷，因該區段采用了光纖預警系統，第一時(shí)間發(fā)出了光通訊故障報警。通過(guò)衛星地圖、無(wú)人機航拍技術(shù)快速掌握了區域地形、管道走向、周邊環(huán)境和進(jìn)場(chǎng)道路等信息，為組織搶險提供了支撐。面對管道存在的主要風(fēng)險，如管道直徑較大，水流于管道后面渦旋形成的發(fā)放頻率與管道自振頻率發(fā)生共振現象時(shí)，會(huì )造成管道的疲勞破壞；水流中夾雜的磚塊、水泥塊等堅硬雜質(zhì)沖擊管道，會(huì )造成防腐層和管道本體損傷。為此，采取管道降壓運行、設置導流堤、用木樁、鋼樁和墊沙袋穩管、續接光纜等應急措施。經(jīng)3天2夜的不間斷搶險，治理了管道裸露、懸空隱患，風(fēng)險得到了有效控制，生產(chǎn)運行恢復至正常狀態(tài)。

檢測評價(jià)

環(huán)焊縫應力測試。管道裸露段包含兩段直管段、一段短節和一個(gè)冷彎管，總長(cháng)21 m，共有3道環(huán)焊縫。采用超聲波應力測試儀對裸露段的3道環(huán)焊縫進(jìn)行測試，基于聲彈性效應通過(guò)測試和計算可知：3540環(huán)焊縫最大拉應力為199 MPa，3550環(huán)焊縫最大拉應力為314 MPa，3560環(huán)焊縫最大拉應力為315 MPa，滿(mǎn)足安全要求。

防腐層破損點(diǎn)檢測。對裸露段下游15m管道進(jìn)行了開(kāi)挖暴露，采用10 kV脈沖電火花檢漏儀對管道裸露部分進(jìn)行漏點(diǎn)檢測，檢測長(cháng)度共計36 m。經(jīng)檢測發(fā)現480余處防腐層破損，主要位于管道9點(diǎn)、0點(diǎn)、3點(diǎn)時(shí)鐘區域（圖 2），管道底部防腐層無(wú)明顯破損，說(shuō)明其損壞原因由水毀所致。其中21 m裸露段管道防腐層已基本失效，新開(kāi)挖段管道防腐層存在部分破損。

圖 2 防腐層缺陷情況

管體及環(huán)焊縫檢測。對防腐層已經(jīng)失效的21 m管段進(jìn)行拋光打磨，采用超聲測厚儀進(jìn)行壁厚測量，每個(gè)軸向間隔1 m處測量一處環(huán)向截面的管道壁厚。經(jīng)測量，管道壁厚均在17.37 mm至18.96 mm之間，滿(mǎn)足管道安全運行要求。對管道本體存在的5處金屬損失、1處褶皺缺陷，環(huán)焊縫處存在的2處密集腐蝕坑，分別采取磁粉、超聲、射線(xiàn)三種方式進(jìn)行無(wú)損檢測，檢測結果均合格。

缺陷適用性評價(jià)。綜合上述信息，本次檢測發(fā)現的缺陷共3種類(lèi)型，分別是管體外表面的金屬損失缺陷（腐蝕坑、機械損傷）、管體褶皺缺陷和環(huán)焊縫焊接缺陷。通過(guò)進(jìn)行適用性評價(jià)，評價(jià)結果均為可接受。

治理措施

防腐層修復。依據管道本體檢測分析和勘察結果，對該段管道防腐層修復工作分三部分開(kāi)展：對存在破損點(diǎn)的15 m管段，將局部破損點(diǎn)四周100 mm范圍的防腐層表面清理干凈并打毛，采用粘彈體+壓敏熱收縮套進(jìn)行修復。對防腐層失效并進(jìn)行了拋光處理的21 m管段，采用無(wú)溶劑液態(tài)環(huán)氧底漆+黏彈體+壓敏熱收縮套修復。對冷彎范圍內的10 m管體，采用3層玻璃鋼外護進(jìn)行補強修復。

工程保護。河道北側邊坡采用D159 mm鋼管樁支護；露管段管道東側約5 m處設置生態(tài)袋擋土墻一道，擋土墻至東側坡體采用生態(tài)袋恢復，表層生態(tài)袋裝填有本土易生長(cháng)的草籽。生態(tài)袋邊坡碼砌前將溝內應急處理時(shí)的袋裝土清除，淤泥土采用三七水泥土換填，換填后表層鋪設防滲膜。河道北側設置格賓石籠擋墻一道，河道南側陡坎位置設置格賓石籠擋墻一道。河道內管道下游，垂直河道方向設置混凝土防沖墻，防沖墻頂設置巡檢通道，下游設置混凝土跌水，設置混凝土過(guò)水面（圖 3）。

圖 3 完成治理后的現場(chǎng)情況

啟示

著(zhù)力提升管道本質(zhì)安全水平。針對無(wú)法避免穿越江河段的管道，在建設期就要優(yōu)化管道敷設方式。對地形落差較大的區段，特別是在黃土塬區域，應優(yōu)先采用定向鉆等非開(kāi)挖施工方式，減少原土擾動(dòng)，如采取大開(kāi)挖方式，應合理選擇彎頭形式和安裝位置，輔以管溝截水墻、地表截排水等措施，降低水毀災害風(fēng)險。

強化應急搶修能力建設。為地形復雜和防汛任務(wù)重的單位配備能適應更復雜環(huán)境的特種車(chē)輛和橡皮艇等裝備，增強應急處置的適應性。研發(fā)能適應更復雜地理環(huán)境和易燃易爆環(huán)境的無(wú)人機、機器人（車(chē)）等先進(jìn)設備，在人員無(wú)法及時(shí)到達現場(chǎng)時(shí)，快速掌握現場(chǎng)情況。

加快數字管道建設。開(kāi)展管道安裝、內檢測、竣工資料和現場(chǎng)環(huán)境的基礎數據對齊工作，并將管道本體、歷史維護維修、周邊環(huán)境等信息數字化，為管道管理、應急處置提供快速、準確的管道本體數據支持。

作者簡(jiǎn)介：董旭，1987年生，工程師，主要從事管道完整性管理、第三方施工管理等方面的工作。聯(lián)系方式：18236525566，463032678@qq.com。