多项关键技术自主研发！探访全球最大地下管网背后的硬核科技

来源:央视新闻客户端

从千家万户灶台的火苗、水龙头的清流，到工厂园区的稳定生产、城市系统的平稳运转，纵横交错的地下管网如同支撑社会运行的“生命线”。截至目前，我国仅城市市政管线总里程已突破百万公里，加上跨区域能源长输管线，共同构成了全球规模最大的地下管网体系。这张规模庞大的地下管网，每一公里的平稳运行都离不开硬核技术的托举。跟随总台央视记者，走进位于河北廊坊的油气管道输送安全国家工程研究中心，看他们如何把千里管道焊牢、守住、护好。

总台央视记者 宋文瑾：这里是城市地下综合管廊，我们日常生活的用水、用气都和这些管道密不可分。这么庞大的地下管网该如何保障它们的安全？

焊接是管网工程的核心工序，无论是跨区域的能源长输管线，还是城市里的供水、热力、燃气管网，一道焊缝的缺陷都可能引发泄漏、断裂等安全事故。在实验室的力学试验场里，管道试样在机器巨大的拉力下一点点被拉长、变形，可出乎意料的是，连钢条都变形了，焊缝却纹丝不动。

母材变形了，焊缝完好无损，这就是“焊得好”的最高评价。可这究竟用了什么焊接工艺，才能焊出比管子本身还结实的焊缝？

总台央视记者 宋文瑾：我国目前口径最大的天然气运输管道直径达到了一米四。在焊接的时候用高温把焊丝熔化，补在两个管道中间完成焊接。这个大家伙就是内焊机，它工作起来非常安静，而且看不到什么火花。

油气管道输送安全国家工程研究中心工程师 刘实睿：这是世界首台套也是我们完全自主研发的氩弧电焊机。它内部搭载了8把焊枪，非常高效。它特别适用于对焊缝平整度、平滑度、耐腐蚀性要求特别高的管道工程。

油气管道输送安全国家工程研究中心工程师 刘实睿：像这道焊缝手摸上去、外观看上去都非常平整圆滑，这在业内属于非常高的水平了。

焊缝光肉眼看着完美还不够，还得经过“透视级”的无损检测把关。实验室自主研发的检测设备，如同给管道做高精度“B超”，保障每一道焊缝的出厂质量。

油气管道输送安全国家工程研究中心工程师 王雪：这个是完全我们自主研发的一套装备。它会根据我们的算法精准地打到焊缝切面的每一个位置，反射回信号，实时成像。每个带状图上都干干净净的，就是氩弧焊焊接出来的结果，说明它里边没有缺陷。检测精度非常高，能达到亚毫米级。

到这里，考试还没有结束。管道还得经历一场场更严苛的测试。拉伸、弯曲、冲击、紫外线、温度、老化……每一项都在模拟管道可能遭遇的极端情况，只有检测合格后，才能被“放行”到千里管线上。

油气管道输送安全国家工程研究中心工程师 肖健：我们有100多项的检测，包括200多项的检测标准，包括冷热、盐雾、红外、紫外、老化等等，对材料进行全方位的性能检测，保证长输管道的质量。

全周期运维

给百万公里管线做“全科体检”

我国百万公里级的地下管网纵横穿越山地、江河、城市与农田，既要防范第三方施工误挖、地质灾害侵袭，也要应对长期服役带来的腐蚀、漏损与老化。怎么在管道“生病”之前就发现隐患、在它“受伤”之时不中断供应就能完成修复？实验室打造的全链条智能运维体系正在给出答案。

总台央视记者 宋文瑾：光纤相当于是守护管道安全的“听诊器”，它随管道一起铺设，可以敏锐地感知到管道受到的破坏震动。在模拟实验装置上，轻轻地一踏，屏幕上几乎实时显示出了踩踏的受力位置和强度。

油气管道输送安全国家工程研究中心工程师 张磊：我们利用了光纤传感的技术，能实现精准的定位，而且可以实现整个管道沿线7×24小时动态监测。

谁在管道附近动土，光纤都感知得一清二楚。可光盯住外面，还不够，管道内壁会不会出现腐蚀、裂纹？这些内部的隐患就要靠实验室研发的超高清复合检测器来保障。

油气管道输送安全国家工程研究中心工程师 岳鲲城：它可以在不影响管道生产的情况下，对在役管道进行检测。其原理是先将管壁进行磁化，然后通过磁感线的变化来进行管道缺陷检测。

研究人员向记者介绍，他们事先在管道表面布设多处人工缺陷，并将缺陷内容位置标注在了图纸上。这次测试就是考验检测器检测缺陷全不全、准不准。检测结果实时回传，记者把机器检测的结果和预设的缺陷图一一对应，这次考试检测器拿了满分。

油气管道输送安全国家工程研究中心工程师 蒲晓晨：经过多次验证，缺陷的识取率可以达到百分之百，量化精度、长度精度可以达到±7毫米以内。

发现问题只是第一步。对民生供水、供气、工业生产用能而言，管线供应一刻也不能停。如何在不停输的情况下给管道“做手术”，是管网运维领域的另一核心难题。

油气管道输送安全国家工程研究中心工程师 王国超：现在有开孔封堵的设备和工艺，像这些开孔封堵设备都是由我们自研完成的。

研究人员告诉记者，这项技术就好比做一场“搭桥手术”。先在破损位置的前后管段上开孔，借助开孔封堵设备接入旁通管道，让天然气改走旁通管继续输送；随后用封堵装置把破损管段的两端封住，将故障管段隔离出来、切断天然气输送，维修工作就可以在这处隔离的故障段上安全开展，实现了维修与供应两不误，适用于各类压力管线的应急抢修与升级改造。从光纤的“站岗”、检测器的“巡逻”，到抢修的“搭桥手术”——这支完全自主研发的“全科医疗队”，把千里能源大动脉的安全牢牢攥在自己手里。

适配新型能源

为管网升级注入绿色动能

除了筑牢传统市政与能源管网的安全底线，实验室还在面向能源绿色转型布局前沿探索：让现有管网不只输送天然气、自来水，还能承载“未来能源”氢能的输送需求。依托既有管网掺氢输送，可大幅降低氢能推广的基础设施成本，但氢气分子小、易泄漏等特性，给管道安全带来了全新挑战。

中午时分，山东潍坊市民蔡鹏辉正在厨房做饭，拧开燃气灶，蓝色的火苗“腾”地跳了起来，跟平时没什么两样。可今年四月起，他家的天然气里，就掺了一种新东西——氢气。

氢能要送进千家万户，最省事的办法就是直接掺进现成的天然气管道，省去了新建管道的巨大投入。可安全是第一道关：氢气分子小、爱钻爱跑，管材受不受得了？阀门会不会漏？这些制约氢能长距离传输的难题，都得靠实验破解。

油气管道输送安全国家工程研究中心工程师 赵立前：从管材上，我们选用的钢比较耐腐蚀。大家关心的泄漏问题也经过了大量实验，开发了专门用于耐泄漏的O型圈。

在油气管道输送安全国家工程研究中心，科研人员专门搭建了一个氢能微网实证平台，为氢能从生产到使用的全过程保驾护航。

油气管道输送安全国家工程研究中心工程师 赵立前：利用这个平台，我们测试了电解水制氢、固态储氢、调节阀、阀门、流量计、掺混装置、燃气终端设施等，为“氢进万家”大规模实施提供了技术支持。

如今，这项技术已经走出实验室，在山东潍坊落地为我国首个10万户级天然气掺氢规模化示范应用项目。这条管道，连接的不只是10万户的灶台，更是能源绿色转型的一条新路。而支撑这一切的，正是管道安全技术的长期积累。

中国石油管道局副总经理 刘广仁：持续攻关，取得了一系列自主创新成果。“十四五” 以来，我们累计获得授权发明专利254项，推进了我国能源储运设施建设和运行技术实现从“跟跑”到“领跑”的跨越。

（总台央视记者 朱江 张伟 宋文瑾 宋建春 李秉禅）