天然氣管道泄漏檢測及搶修技術(shù)

劉 艷

西南油氣田分公司重慶搶險維修中心，重慶 401220

管道作為連接油氣田與用戶的紐帶，對整個油氣田的開發(fā)﹑開采及發(fā)展起著重要的作用。利用管道輸送天然氣是最安全可靠﹑效率最高的運輸方式，但天然氣管道會因長時間的運行﹑長距離的輸送受到磨損﹑腐蝕﹑老化和人為的破壞而導(dǎo)致管道產(chǎn)生變形﹑發(fā)生泄露等。天然氣的泄露對管道運行帶來了嚴(yán)重的安全隱患，對人類的生命財產(chǎn)安全也帶來了不可預(yù)知的威脅。因此，準(zhǔn)確的對天然氣管道進(jìn)行泄漏檢測尤為重要，及時有效的對管道進(jìn)行搶修也非常必要。

1 天然氣管道泄漏原因

1.1 腐蝕

因為管道的防腐絕緣層在運行的過程中老化而出現(xiàn)裂化，導(dǎo)致管道直接與空氣﹑土壤或天然氣接觸，從而也就形成了腐蝕。腐蝕是造成天然氣長輸管道事故的主要因素之一。腐蝕可能使管道壁厚大面積減薄，從而導(dǎo)致管道過度變形或破裂，也有可能直接造成管道穿孔或應(yīng)力腐蝕開裂，引發(fā)漏氣事故。

1.2 外界因素的破壞

由于外在原因或由第三方的責(zé)任事故以及不可抗拒的外力而誘發(fā)的管道泄漏事故是天然氣事故的重要原因。外界因素引起事故的發(fā)生頻率與管道直徑﹑壁厚和管道埋設(shè)深度有著密切的關(guān)系。因為管徑越小，管道的埋設(shè)深度越淺，管壁厚度也越小，使管道在第三方施工作業(yè)中越容易被破壞。也有一些不法分子為竊取天然氣采用不當(dāng)手段和機械對管道進(jìn)行蓄意破壞，使之在運行中出現(xiàn)隱患及事故。

1.3 環(huán)向焊縫開裂

環(huán)形焊縫存在著未焊透﹑熔蝕及錯邊等缺陷，當(dāng)受到輸氣壓力或其它外力在斷面上產(chǎn)生的應(yīng)力作用較大時，當(dāng)這些缺陷擴(kuò)展到臨界值時就會造成裂紋的失穩(wěn)擴(kuò)展現(xiàn)象，直接導(dǎo)致管道焊縫斷裂。

2 常用的管道泄漏檢測措施

2.1 質(zhì)量或體積平衡法

在管道無泄露的情況下，流進(jìn)與流出的天然氣質(zhì)量﹑體積一致，而當(dāng)泄漏的程度達(dá)到一定量的時侯，泄漏的入口與出口也就會形成比較明顯的流量差，當(dāng)流量差超出了一定的范圍，就可以判定為泄漏了。這種檢測方法可以判定管道是否泄漏，但是氣體的可壓縮性以及流量測量的非同步性也容易導(dǎo)致其誤報以及漏報，而且檢測的靈敏性以及定位的精度也比較低。由此可以看出，這種方法并不能夠滿足實際的需要，需要與其他的方法進(jìn)行配合使用。

2.2 負(fù)壓波法

當(dāng)泄漏發(fā)生時, 泄漏處因流體物質(zhì)損失而引起局部流體密度減小, 產(chǎn)生瞬時壓力降低和速度差,該瞬時的壓力下降以聲速向泄漏點的上下游傳播。當(dāng)以泄漏前的壓力作為參考標(biāo)準(zhǔn)時, 泄漏時產(chǎn)生的減壓波就稱為負(fù)壓波。該波以一定速度自泄漏點向兩端傳播, 經(jīng)若干時間后分別傳到上下游的壓力傳感器, 壓力傳感器捕捉到特定的瞬態(tài)壓力降的波形就可進(jìn)行泄漏判斷,根據(jù)上下游壓力傳感器接收到此壓力信號的時間差和負(fù)壓波的傳播速度就可以定出泄漏點?；谪?fù)壓波進(jìn)行檢測和定位的主要方法有相關(guān)分析法﹑時間序列分析法和小波變換法。

3 管道搶修的準(zhǔn)備工作

3.1 立即劃定警戒區(qū)域

如果出現(xiàn)了天然氣泄漏的現(xiàn)象，就應(yīng)該及時的根據(jù)氣體擴(kuò)散的范圍﹑環(huán)境﹑地形﹑氣象等等情況，在事故現(xiàn)場的200m～300 m以外設(shè)立好警戒的標(biāo)志，并且劃定好警戒的區(qū)域，監(jiān)控好事故的現(xiàn)場。與此同時，在劃分好的警戒區(qū)域里面，要嚴(yán)禁煙火以及禁止一切的移動通訊﹑機動車輛﹑非防爆工具等等的使用。而消防人員以及消防器材應(yīng)該及時的到位，及時的將現(xiàn)場不相關(guān)的人員撤到警戒區(qū)之外，并且根據(jù)實際的情況，盡快的查明泄漏的原因，制定好搶修的方案，這樣才能夠確保及時的展開搶修的工作，并且盡可能的減小事故的損失。

3.2 管道泄壓排空

根據(jù)管道內(nèi)氣流走向，及時的關(guān)閉上﹑下游干線的截斷閥門，并迅速的倒換工藝流程降低管道內(nèi)的壓力。如果遇到泄漏的地方要進(jìn)行動火作業(yè)，則必須排空管內(nèi)的天然氣，用氮氣或者其他的惰性氣體對管道內(nèi)天然氣進(jìn)行充分的置換。

3.3 開挖工作坑

開挖工作坑是搶修中不可缺少的工作。在需要采用換管法﹑補塊法以及管卡修復(fù)法對管道進(jìn)行缺陷修復(fù)時，首先應(yīng)確定好所需換管的長度，并且以此為基準(zhǔn)，沿著管道軸向向兩端開挖長0.8m～1m，徑向開挖寬1m～1.2m，管道下方挖深0.6m～1m的工作坑。

4 天然氣管道泄漏的搶修技術(shù)

4.1 換管法

如果輸送天然氣的管道損壞比較嚴(yán)重，或者有大面積的腐蝕以及人為造成的斷裂等等，需對其修復(fù)就可采用此方法。在做好所有的安全措施以后，根據(jù)舊管的受損情況來決定管道的切除長度，在待切除管的兩端外側(cè)1.2 m的范圍內(nèi)，查看有無焊口，然后進(jìn)行切割。舊管切除以后，按略長于舊管的長度準(zhǔn)備好新管，而新管與原管的兩端以60°～70°的角打坡口并與原管進(jìn)行對口。之后用鈣基脂封堵原管兩端的管口，鈣基脂推入管內(nèi)的位置應(yīng)距管口400mm以上，以免在進(jìn)行焊接的時侯受到熱熔化而失去密封性。對口后先沿圓周等距離進(jìn)行點焊，點焊的長度為管壁厚的2～3倍，固定焊接的焊縫加強高度為2mm～3mm，不可以大于壁厚的40%。如果需要采用多層焊接，那么各層的焊道起點應(yīng)該錯開20mm，并且應(yīng)逐層的焊接。

4.2 補塊修復(fù)法

這種方法適用于內(nèi)徑比較大腐蝕管道的修復(fù)。如果泄漏的部分是裂縫，則用熔斷絲進(jìn)行封堵，并且涂抹一層鈣基脂；如果泄漏的部分是腐蝕性穿孔，則應(yīng)該先對補塊進(jìn)行點焊，再進(jìn)行環(huán)向以及縱向的焊接，將補塊與管子形成的90°角焊平，并且對補塊周圍的管道進(jìn)行必要的冷卻；如果進(jìn)行分層補焊，應(yīng)該在第一層焊完并冷卻后，再焊第二層。另外，管道在焊后應(yīng)該進(jìn)行自然的冷卻，這樣才能夠防止因為冷脆而影響焊接的質(zhì)量。

4.3 管卡修復(fù)法

泄漏卡箍是用來為對付腐蝕泄漏點的，它由相對輕的金屬板條組成，采用單拉螺栓緊固在管線上。在距拉緊螺栓180度對面位置上，還有一個絲扣活動件，通過它可以將錐形的氯丁橡膠壓人泄漏點。這類堵漏卡箍被大量使用在獨立的泄漏點維修上，且這段管段最終會被被更換。這種維修一般視為臨時性的緊急維修。

5 結(jié)論

泄漏，可以說是天然氣管道安全輸送最主要的隱患，怎樣預(yù)防好泄漏事故的發(fā)生，確保管線的安全穩(wěn)定運行，更是一個綜合性的課題。與此同時，要確保天然氣輸送管道的安全運行，不僅僅需要選擇好經(jīng)濟(jì)的﹑合適的泄漏檢測方法，還應(yīng)該從天然氣輸送管道的設(shè)計﹑工程施工以及日常運行管理等等多個方面，去進(jìn)行考慮并加以重視，這樣才能夠最大程度的減小泄漏事故的發(fā)生。

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