天然氣輸氣管道泄漏因素分析

劉 洪 洋

（中國石油遼寧撫順銷售分公司， 遼寧 撫順 113001）

天然氣輸氣管道泄漏因素分析

劉 洪 洋

（中國石油遼寧撫順銷售分公司， 遼寧 撫順 113001）

摘 要:“十五”期間是我國經濟建設持續(xù)發(fā)展的重要階段。天然氣作為清潔的新興能源，在我國將得到快速發(fā)展，只有避免天然氣管道泄漏，加強管理，保障管網的安全和穩(wěn)定供氣，才能對我國天然氣產業(yè)鏈的供應安全建設提供強有力的支持。

關 鍵 詞：天燃氣管道；泄漏

1 天然氣輸氣管道泄漏因素分析

1.1 設計不合理

設計的好壞對輸氣管道的安全有直接的影響，不合理的工藝流程、錯誤的工藝計算、有缺陷的管道強度設計、不合理的管道材料選用、不合理的防腐設計、管道布置考慮不周全、不合理的結構設計等均是造成輸氣管道安全隱患的因素。

1.2 施工質量問題

施工質量不僅與管道使用壽命、系統(tǒng)運行的經濟效益息息相關，更是關系到輸氣管道的運行安全的直接因素［1］。造成施工質量不合格的原因主要有以下幾方面：

（1）管道施工隊伍技術水平低、管理失控

管道施工單位由于承建管道的歷史不同，對規(guī)范的理解、認識也不同。在施工中由于人員技術水平、施工設備、管理水平不同，施工質量也不同。由于以下原因，將為管道的運營帶來隱患：管道施工單位人員技術水平低、施工設備不足、管理水平混亂，造成施工質量很難保證；如果施工單位違章施工、違規(guī)分包，不按設計圖紙要求施工，施工單位沒有資質或超資質承包、施工特種作業(yè)人員沒有資格證，都會對施工質量造成嚴重問題［2］。

（2）強力組裝

在現(xiàn)場施工設備缺乏、施工條件惡劣或管道端口質量有問題時，如果進行強力組裝，會對管道質量及日后使用安全產生以下的影響：

進行強力裝配時，一般情況下需要采用特別的方法強制使管道發(fā)生變形，但一旦焊接完成后并撤除裝配工裝或定位塊后，管道會因恢復原來的形變而在焊縫內產生了較高的安裝殘余應力，這樣就會使管道在工作時應力增大；進行強力裝配時，需要在管道外表面焊接或用其他方式固定的工裝或定位塊，這樣就有可能會破壞鋼管表面的材質狀態(tài)結構，從而造成管道承壓運行后的破壞點產生缺陷，同時也有可能損壞管道的表面防腐層，降低了管道防腐性能或進行強力組裝會使管道常常伴隨有超差錯邊的現(xiàn)象，超差錯邊不僅會使管道承壓強度減弱，而且會造成較大的應力集中，這樣就很容易產生缺陷。

（3）焊接缺陷

焊接會使輸氣管道產生很多種缺陷，較為常見的有夾渣、焊瘤、未熔透、未熔合、裂紋、氣孔和咬邊等等。長輸管道的鋪裝方式一般均為埋地敷設，如果管道一旦建成、投產之后，一般情況下都是連續(xù)運行的。因此，管道中如果存在焊接缺陷，不但難以發(fā)現(xiàn)，而且不易修復，這樣就會給管道安全運行構成威脅。

輸氣管道施工時，影響焊接質量或造成焊接缺陷的主要因素有以下幾點：

a. 施工流動性對焊接質量的影響

施工作業(yè)點隨著施工進度而不斷的改變遷移，因而焊接作業(yè)也處于流動狀態(tài)，提高了施工管理、安全管理、質量管理等方面的難度，從而也增加了保證管道焊接質量的難度。

b.地形地貌對焊接質量的影響

敷設長輸管道線路，沿線地形地貌不同，施工單位只能根據(jù)管道敷設線路現(xiàn)場的施工條件，因地制宜，根據(jù)現(xiàn)場情況選擇焊接方法來滿足工程需要，因此地形地貌是影響焊接質量的直接原

c.環(huán)境對焊接質量的影響

野外露天施工，常伴有風、雨、雷電等惡劣天氣，以及受溫度、濕度等自然環(huán)境的影響，這不僅使人的操作技能難以正常發(fā)揮，而且不能提供良好的作業(yè)條件。

d.其他焊接因素的影響

焊接技術以及設備、工藝、材料、焊工的技能等因素，對焊接質量也有很大的影響。

e.人文環(huán)境和社會環(huán)境對焊接質量的影響

在人口眾多密集、水網密布、雨水較多、經濟發(fā)達等地區(qū)，由于種種原因造成施工無法連續(xù)進行，就會給現(xiàn)場焊接帶來困難?，F(xiàn)場留頭多，連頭數(shù)量增加，都是由于這種外界因素造成的，這些原因使得焊接質量難以保證。

（4）補口、補傷質量問題

鋼管在現(xiàn)場焊接以后，未防腐的焊接部位需要補口。在施工過程中，由于各種原因造成鋼管內外表面的防腐涂層損壞，特別是外表面涂層的損壞，在損壞處要補傷。補口、補傷的質量不良也會對管道抗腐蝕性能產生影響，從而引起管道抗腐蝕性失效。影響補口、補傷質量的因素有：

鋼管在補口、補傷之前，需要處理鋼管表面，進行噴砂，如果表面處理不好，粗糙度達不到要求，將會嚴重影響補口、補傷質量；對于不同的防腐材料，其補口、補傷施工工藝不同，而且有一套嚴格的程序，一旦由于現(xiàn)場施工的條件較差，施工人員的素質較低，技術不達標，就有可能影響施工工藝的標準和效果；在補口時施工人員未按規(guī)定要求與鋼管已有的防腐層進行搭接，或搭接長度不夠；補傷時面積不能滿足標準、規(guī)范要求，特別是穿越段的補傷，如果補傷面積不夠而又未加保護帶，就會極易引起防腐層的刮脫；補口、補傷強度或厚度不符合要求，會對管道造成再次損壞或防腐能力不足［5］。

（5）管溝、管架質量問題

輸送站場部分的管道，一般采用沿地敷設，使用管架支撐；站場外的管道一般采用埋地敷設。管溝、管架質量對管道安裝質量有一定的影響，具體如下：

管溝開挖深度或穿越深度不夠時，遇洪水或河水沖刷覆土或河床，將使管道懸空或拱起，造成變形、彎曲等；當管溝基礎不實時，回填壓實，特別是采用機械回填壓實時，就會造成管道向下彎曲變形；當?shù)叵滤惠^高而未及時把水排出就敷設管道時，由于管道底部處在懸空的狀態(tài)，如果夯實不嚴，就會極易造成管道的向上拱起而引起變形；管道敷設時，溝底土及管道兩側和上部回填中砂石粒度超差，而造成損壞防腐覆蓋層；管架強度不夠，支撐的管道下沉而產生變形。

（6）穿越質量問題

管道線路在敷設沿線有時候需要穿越公路、鐵路及河流或其他特殊設施，對于穿越的管段，由于敷設完成后實施再檢修等工作會非常困難及麻煩，因此，穿越施工的質量就會成為影響管道質量的重要因素，具體如下：當穿越河流段的管道隨著河床受水流沖刷而使其深度逐漸減少時，將有可能造成管道懸空；河流堤岸的防護工程或公路和鐵路養(yǎng)護工程的施工帶來的震動可能對管道造成損壞；管道穿越電氣化鐵路或從高壓變電站、高壓線路附近通過時，地層之中的強雜散電流會使管道陰極保護電流的保護作用遭到破壞，導致局部陰極保護失效，增加管道被腐蝕的危險性。因此，穿越段的環(huán)境和地質條件的改變對控制管道防腐影響較大；穿越段施工與其他段來比相對困難，因此，很容易造成漏檢或檢驗控制不嚴的情況，從而給管道運行造成安全隱患。

（7）檢驗控制問題

管道質量是由施工過程來保證的，隨著長輸管道事業(yè)的發(fā)展，許多新技術應用到管道建設上來，有可能一時找不到合適的檢驗方法或手段來驗證具體的質量工作，工程質量難以得到保證。檢驗驗證都是由建設單位委托監(jiān)理或監(jiān)督單位來完成的，如果這些單位不及時到位行使檢測職責，或技術水平較低不能勝任具體的檢驗工作，將給工程質量留下安全隱患。另外，具體檢驗控制點的設置、檢驗內容的確定不能滿足標準、規(guī)范要求，或者不符合工程實際需要，造成質量事故［6］。

1.3 腐蝕、磨蝕腐蝕失效

腐蝕、磨蝕腐蝕失效是長輸管道的主要失效形式之一。腐蝕會導致管道的壁厚大面積減薄，從而使管道過度變形或爆破，還有可能導致管道穿孔，引發(fā)漏氣事故，造成安全隱患。

在天然氣輸送過程中，若天然氣中所含塵粒等固體雜質未被有效分離清除，輸送的天然氣流速較高，會沖擊、磨蝕管道或設備材料表面，在管道轉彎處尤為嚴重，從而可能導致局部減薄、發(fā)生泄漏。

1.4 疲勞時效

管道、設備等設施在交變應力的作用下發(fā)生的破壞現(xiàn)象稱為疲勞破壞。所謂交變應力即為因載荷作用而產生隨時間周期或無規(guī)則變化的應力。交變應力引起的破壞與靜應力引起的破壞現(xiàn)象截然不同，即使在交變應力低于材料屈服極限的情況下，經過長時間反復作用，也會發(fā)生突然破壞。

輸氣管道經常開停車或變負荷，系統(tǒng)流動不穩(wěn)定，穿越公路、鐵路處地基振動產生管道振動等均會產生交變應力。而管道、設備等設施在制造過程中，會存在開孔或支管連線、焊縫缺陷，這些幾何不連續(xù)會造成應力的集中，而交變應力的作用會在這些部位產生疲勞裂紋，疲勞裂紋逐漸擴展會貫穿整個壁厚后，進而導致天然氣泄漏或火災、爆炸事故。

1.5 物理爆炸

由于管道壓力高，當管道受力超過強度極限時，則發(fā)生物理爆炸。從而造成大量天然氣泄漏。

2 結 論

在正常情況下天然氣是在密閉的系統(tǒng)中輸送的，一旦輸送系統(tǒng)發(fā)生故障導致密閉輸送的天然氣泄漏，天然氣就會易與空氣中的成分形成爆炸性混合氣體，遇到火源或高熱就會發(fā)生火災、爆炸事故。

因此我們必須重視并銘記導致輸氣管道發(fā)生泄漏的因素，在今后的設計、施工過程中嚴格執(zhí)行國家標準、規(guī)范的要求，提高天燃氣管線安全運行的科技管理水平，保障天燃氣管線及設施的安全運行。

參考文獻：

［1］ 胡毅亭，饒國寧．天然氣輸送管道泄漏事故危害定量分析[J].中國安全科學學報，2003,13（6）:21-24．

［2］ 梁瑞，張春燕．天然氣管道泄露爆炸后果評價模型對比分析[J].中國安全科學學報，2007，17(8)：131-135．

［3］ 劉斐，劉茂.城市燃氣管道的風險定量分析[J].南開大學學報，2006,39(6)：31-36．

［4］ 蔡鳳英，談宗山，孟赫.化學安全工程[M].北京：化學工業(yè)出版社，2001.

［5］ 蔣軍成，潘旭梅．化學過程安全理論及應用[M].北京：化學工業(yè)出版社，2006．

［6］ 難波桂芳．化工廠安全工程[M]. 北京：化學工業(yè)出版社，1986.

［7］宋士祥, 吳暋明, 謝暋飛, 孫憲航, 接文東, 謝宏宇. 慶俄原油順序輸送混油優(yōu)化研究［J］. 遼寧石油化工大學學報，2012，32（3）：63.

［8］張國軍, 高志國, 申龍涉, 王秋莎, 代堪亮, 趙暋虎, 袁暋玉. 天然氣管道泄漏爆炸事故風險分析［J］. 遼寧石油化工大學學報，2012，32 (3):66.

［9］官學源, 劉德俊, 范暋欣, 畢暋瀠, 王秋莎, 趙志強. 含硫天然氣管道泄漏危險區(qū)域的數(shù)值模擬［J］. 遼寧石油化工大學學報，2013，33（1）：39.

中圖分類號：TE 832

文獻標識碼：A

文章編號：1671-0460（2014）03-0389-03

收稿日期：2013-08-01

作者簡介：劉洪洋（1978-），男，遼寧撫順人，助理工程師，畢業(yè)于遼寧石油化工大學，從事石油銷售工作。E-mail：24661639@qq.com。

通訊作者：劉兵兵（1986-），男，在讀研究生，研究方向：石化設備安全評價結構完整性及災害預防。E-mail：1164613548.com。

Analysis of Natural Gas Pipeline Leakage Factors

LIU Hong-yang
（PretroChina Liaoning Fushun Sales Branch, Liaoning Fushun 113001，China）

Abstract:The period of “the Tenth Five-year Plan” is an important stage in the sustainable development of China's economic construction. The natural gas industry as a clean new energy has got rapid development in China. To strengthen management to avoid gas pipeline leak and ensure the safety and stability of the pipe network can provide strong support for China natural gas supply chain safety construction.

Key words:Nature gas pipeline; Leakage