輸油氣管道安全技術(shù)探討

高黎麗

（遼河油田建設(shè)工程二公司，遼寧 盤錦 124010）

由于油氣的易燃、易爆及毒性等特點(diǎn)，一旦系統(tǒng)發(fā)生事故，容易引起火災(zāi)及爆炸，特別在人口稠密地區(qū)，此類事故往往會(huì)造成人員嚴(yán)重傷亡。此外，管道事故還會(huì)引發(fā)上游的油氣田和下游的工礦企業(yè)停工減產(chǎn)。特別是輸氣管道直接擔(dān)負(fù)大中城市居民的生活供氣，一旦中斷供氣，將影響千家萬(wàn)戶的生活和社會(huì)的正常秩序，造成巨大影響和損失。與天然氣泄漏不同，油品大量泄漏還會(huì)污染水源、土壤，對(duì)公眾健康及環(huán)境造成長(zhǎng)期的不良影響。我國(guó)油田內(nèi)部輸送管網(wǎng)和城市管網(wǎng)遍布全國(guó)各地。在這些管道中，60%以上已運(yùn)行多年，有的已運(yùn)行二三十年，爆管事故時(shí)有發(fā)生。這些管道的安全維護(hù)工作迫在眉睫，對(duì)其采取必要的安全措施同時(shí)進(jìn)行剩余強(qiáng)度評(píng)價(jià)和剩余壽命預(yù)測(cè)，具有重大技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義和社會(huì)效益。

1 輸油氣管道出現(xiàn)安全問(wèn)題的主要原因

造成管道失效的原因很多，常見(jiàn)的有材料缺陷、機(jī)械損傷、各種腐蝕(包括應(yīng)力腐蝕和氫脆)、焊縫裂紋或缺陷、外力破壞等。管道的斷裂失效通常是由于各種因素如原始缺陷或腐蝕、疲勞、應(yīng)力腐蝕等首先形成裂紋，缺陷或裂紋的擴(kuò)展導(dǎo)致管道局部泄漏，當(dāng)裂紋擴(kuò)展到一定尺寸時(shí)發(fā)生失穩(wěn)擴(kuò)展而斷裂。

綜上所述，油氣管道失效的主要原因有:外力損傷、腐蝕、管材缺陷。其中外力損傷包括各種機(jī)械損傷和第三方影響;腐蝕包括內(nèi)外局部腐蝕和應(yīng)力腐蝕;管材缺陷包括制造焊縫缺陷、施工對(duì)接焊縫缺陷等。國(guó)外管道失效事故以外力損傷和腐蝕為主，管材缺陷是次要因素。外力損傷和腐蝕絕大多數(shù)是經(jīng)長(zhǎng)時(shí)期使用后發(fā)生的。國(guó)內(nèi)管線的失效事故率明顯高于發(fā)達(dá)國(guó)家管線，多數(shù)與管線材料設(shè)計(jì)不盡合理、制造質(zhì)量和施工質(zhì)量不良、輸送介質(zhì)中腐蝕介質(zhì)含量超標(biāo)等因素有很大關(guān)系。

2 輸油氣管道安全性主要影響因素及主要失效模式

2.1 管道的安全性主要影響因素有:材料強(qiáng)度和韌性、管道幾何尺寸、缺陷大小、工作應(yīng)力、殘余應(yīng)力等。材料韌性對(duì)管道的安全性有顯著影響，達(dá)到發(fā)生塑性失穩(wěn)的條件時(shí)，材料韌性的作用由防止啟裂轉(zhuǎn)變?yōu)榉乐箶U(kuò)展裂紋的止裂;管道材料切向強(qiáng)度對(duì)管道的安全性有一定影響，環(huán)焊縫強(qiáng)度欠匹配對(duì)管道的安全性影響不大;裂紋型缺陷深度對(duì)管道的安全性有顯著影響，缺陷長(zhǎng)度影響較小;體積性缺陷對(duì)管道的安全性影響較小;工作應(yīng)力對(duì)管道的安全性有一定的影響;殘余應(yīng)力對(duì)管道的脆性斷裂和彈塑性斷裂、應(yīng)力腐蝕和氫致開裂、疲勞破壞有顯著影響，而對(duì)塑性失穩(wěn)沒(méi)有影響。

論管道以何種原因破壞，其失效過(guò)程必然包括缺陷(或裂紋)的萌生、長(zhǎng)大和最后斷裂幾個(gè)階段。根據(jù)油氣輸送管運(yùn)行環(huán)境和載荷性質(zhì)的不同，其失效模式可分為斷裂、疲勞破壞、氫致開裂與應(yīng)力腐蝕開裂等。不同的失效模式對(duì)應(yīng)的管道材料的性能要求各不相同。

2.2 油氣管道的主要失效形式是彈塑性斷裂。管道中的缺陷包括裂紋型、體積型和幾何缺陷三大類。裂紋型缺陷又可分為長(zhǎng)大型和非長(zhǎng)大型缺陷。對(duì)于非長(zhǎng)大型缺陷主要是對(duì)管道的剩余強(qiáng)度進(jìn)行評(píng)價(jià)，解決管道在當(dāng)前運(yùn)行工況條件下能否安全運(yùn)行，提供管道升壓、降壓和維修、更換指南。對(duì)于含長(zhǎng)大型缺陷管道除按非長(zhǎng)大型缺陷進(jìn)行評(píng)價(jià)外，尚需根據(jù)缺陷的長(zhǎng)大規(guī)律對(duì)管道剩余壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)，確定管道的檢測(cè)與維修周期。

當(dāng)管道中的缺陷尺寸、載荷和環(huán)境參量、材料性能和工藝參量遵從一定的概率分布時(shí)，需要對(duì)管道進(jìn)行概率適用性評(píng)價(jià)。經(jīng)過(guò)對(duì)含缺陷管道的概率可靠性分析，以及失效概率和失效費(fèi)用的綜合分析，可得出最低風(fēng)險(xiǎn)情況下管道的維修、更換推薦作法或指南。

管道安全分析與評(píng)價(jià)方法的建立，一方面要靠深人系統(tǒng)的理論分析，另一方面需要大量的實(shí)物試驗(yàn)驗(yàn)證。安全分析和評(píng)價(jià)方法可用于在役管道的強(qiáng)度評(píng)價(jià)和壽命預(yù)測(cè)，也可用于新建管線的預(yù)評(píng)價(jià)。同時(shí)，可通過(guò)敏感性分析驗(yàn)證并優(yōu)化確定合理的管道技術(shù)條件(包括材料性能要求)、設(shè)計(jì)參數(shù)和運(yùn)行工藝參數(shù)。

3 輸油氣管道安全技術(shù)探討

油氣管道保護(hù)是一項(xiàng)長(zhǎng)期而十分重要的工作，為確保管道安全運(yùn)行，管道保護(hù)工作者首先應(yīng)認(rèn)真學(xué)習(xí)石油天然氣管道保護(hù)法律法規(guī)并做好管道保護(hù)的宣傳工作，讓沿線的各級(jí)政府和群眾都能了解管道的走向、管道安全的重要性及管道事故的危害，使各級(jí)政府和群眾增加對(duì)保護(hù)管道安全重要性的認(rèn)識(shí)，積極自覺(jué)地加人到管道保護(hù)行列。

3.1 強(qiáng)化建設(shè)項(xiàng)目質(zhì)量安全環(huán)保管理

嚴(yán)格實(shí)行建設(shè)項(xiàng)目安全環(huán)保"三同時(shí)"(同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)施工和同時(shí)投人使用)管理，將其執(zhí)行情況納人各級(jí)管理人員安全環(huán)保業(yè)績(jī)考核指標(biāo)，嚴(yán)格管理，力爭(zhēng)從源頭上消除各類安全生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)的隱患。在項(xiàng)目前期開展安全預(yù)評(píng)價(jià).以充分指導(dǎo)工程設(shè)計(jì);在初步設(shè)計(jì)階段編制安全設(shè)施設(shè)計(jì)專篇.嚴(yán)格落實(shí)專項(xiàng)評(píng)價(jià)建議和措施;推行初步設(shè)計(jì)至施下圖設(shè)計(jì)階段的危害與可操作性分析工作.有效控制下藝流程中存在的隱患和危險(xiǎn)源氣項(xiàng)日施工中要加強(qiáng)監(jiān)督檢查.確保安全設(shè)施與主體工程同期施工;項(xiàng)目竣下驗(yàn)收前進(jìn)行安全專項(xiàng)驗(yàn)收.確保管道投產(chǎn)后的運(yùn)行安全。

3.2 加強(qiáng)隱患排查治理

對(duì)在役和在建油氣管道的生產(chǎn)設(shè)施、施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行隱患排夜，全面識(shí)別和評(píng)估各種不安全因素，采取切實(shí)有效的措施確保油氣管道設(shè)備設(shè)施安全運(yùn)行。嚴(yán)守油氣生產(chǎn)設(shè)備設(shè)施、嚴(yán)控重點(diǎn)要害單位、嚴(yán)查整治安全風(fēng)險(xiǎn)、嚴(yán)抓關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對(duì)確定的治理范圍進(jìn)行拉網(wǎng)式排杳。根據(jù)排查結(jié)果.按照輕重緩急制定整改措施.明確整改時(shí)限.落實(shí)整改資金口堅(jiān)持重大安全隱患重點(diǎn)督辦、跟蹤治理和逐項(xiàng)整改消除的制度。建立隱患治理信息報(bào)送制度.并進(jìn)行綜合分析和動(dòng)態(tài)追蹤。有針對(duì)性地制定年度安全生產(chǎn)資金提取和使用計(jì)劃，專項(xiàng)用于安全技術(shù)措施的落實(shí)和隱患治理。

3.3 加強(qiáng)安全技術(shù)管理

加強(qiáng)對(duì)關(guān)鍵生產(chǎn)裝置、要害部位及油氣站(庫(kù))等易然易爆場(chǎng)所的安全技術(shù)竹理，乖點(diǎn)突出防貢大自然災(zāi)害、防第三方破壞、防腐蝕等完整性技術(shù)管理。完善安全技術(shù)措施、作業(yè)規(guī)程、操作規(guī)程的市批制度。嚴(yán)格進(jìn)行安全技術(shù)資料審夜和管理，健全安全技術(shù)資料檔案。定期對(duì)企業(yè)有關(guān)儲(chǔ)運(yùn)、安全等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行清理更新，提高標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)效性。抓好重大安全科技項(xiàng)目攻關(guān)、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和技術(shù)推廣工作，促使整體安全科技水平上臺(tái)階。積極開展國(guó)際交流與

合作，加快先進(jìn)安全生產(chǎn)技術(shù)引進(jìn)、消化、吸收和自主創(chuàng)新的步伐。

3.4 提高應(yīng)急處置能力

構(gòu)建維搶修應(yīng)急體系，合理布局維搶修資源.確保關(guān)鍵崗位人員穩(wěn)定，機(jī)終設(shè)備保養(yǎng)良好，隨時(shí)處于待命狀態(tài)。理順應(yīng)急信息報(bào)送程序并渠道，明確事故應(yīng)急管理責(zé)任部門.安排應(yīng)急預(yù)案培訓(xùn)及演練，切實(shí)提高對(duì)突發(fā)事件的應(yīng)急處置能力，提高臨場(chǎng)指揮水平，縮短應(yīng)急響應(yīng)時(shí)間。

結(jié)語(yǔ)

天然氣管線輸送發(fā)展迅猛，對(duì)管材的要求不斷提高。管道的輸送特點(diǎn)是點(diǎn)多、線長(zhǎng)、帶壓輸送、連續(xù)性強(qiáng)，特別是管道要穿過(guò)各種不同的地帶及構(gòu)筑物，沿線情況復(fù)雜，輸送介質(zhì)易燃、易爆，維護(hù)、搶修困難。因此，油氣管道一旦發(fā)生事故，危害較大。在油氣管道保護(hù)過(guò)程中必須加強(qiáng)管理，認(rèn)真貫徹落實(shí)"安全第一，預(yù)防為主"的安全方針。

[1]董定龍.石油石化職業(yè)病危害因素識(shí)別與防范,石油工業(yè)出版社,2007.

[2]河北省石油學(xué)會(huì)科普委員會(huì)編.石油的找、采、用,石油工業(yè)出版社,1995.

[3]蘇建峰.輸油氣管道電氣運(yùn)行管理及作業(yè)指導(dǎo),石油工業(yè)出版社,2008.