高壓天然氣管道泄漏爆炸后危害分析探討

李 宇

（中國(guó)石油國(guó)際事業(yè)有限公司,北京 100033）

高壓天然氣管道泄漏爆炸后危害分析探討

李 宇

（中國(guó)石油國(guó)際事業(yè)有限公司,北京 100033）

隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，高壓天然氣管道與人們?nèi)粘Ｉ畹穆?lián)系越來(lái)越緊密，管道輸送的安全性十分重要。在科學(xué)技術(shù)的影響下，國(guó)內(nèi)外天然氣管道都有了很大程度的發(fā)展，但是輸送過(guò)程中一旦出現(xiàn)泄露就會(huì)引發(fā)重大的安全事故，嚴(yán)重?fù)p害到國(guó)家和人民的利益，因此加強(qiáng)管道運(yùn)輸?shù)陌踩芾硎潜厝坏陌l(fā)展趨勢(shì)。文中簡(jiǎn)要介紹了國(guó)內(nèi)外高壓天然氣管道的發(fā)展現(xiàn)狀，重點(diǎn)分析管道泄漏爆炸后的危害，并提出相應(yīng)的安全管理措施。

高壓天然氣；管道泄漏爆炸；危害分析；現(xiàn)狀；對(duì)策

1 國(guó)內(nèi)外高壓天然氣的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 提高了管道輸氣的壓力

輸氣管道壓力的上升是目前國(guó)內(nèi)外天然氣管道運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展方向，對(duì)于管道技術(shù)也提出了更高的要求，美國(guó)為12MPa，俄羅斯為7.5MPa，中國(guó)為10MPa，高壓天然氣運(yùn)輸面臨的風(fēng)險(xiǎn)更大，陸上天然氣管道壓力一般要小于海底天然氣管道，中國(guó)香港海底輸氣管道的壓力達(dá)到16MPa，高壓輸氣管道設(shè)計(jì)需要建立在先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)之上，極限狀態(tài)設(shè)計(jì)、機(jī)械化焊接技術(shù)以及超音波測(cè)量技術(shù)等等在高壓輸氣管道設(shè)計(jì)中有很廣泛的應(yīng)用。

1.2 輸氣管道的材質(zhì)

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，鋼管的材質(zhì)也發(fā)生了相應(yīng)的變化，由于高壓天然氣管道工作環(huán)境的特殊性，對(duì)于鋼管提出了更高的要求，高質(zhì)量的鋼管，不僅減小了自身的重量，還縮短了焊接的時(shí)間，保證質(zhì)量的基礎(chǔ)上還節(jié)省了成本。近年來(lái)，高壓天然氣管道一般采用X70材質(zhì)，目前X80管道已經(jīng)投入到部分高壓天然氣管道建設(shè)中，X80管道相比較之前的X65和X70管道能夠節(jié)省更多的建設(shè)成本，性能也更好，加拿大和法國(guó)等國(guó)家已經(jīng)大力推行X80鋼管的使用。日本新開(kāi)發(fā)的X120和X125管道的壓力可以高達(dá)861MPa。復(fù)合材料的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用也在如火如荼地進(jìn)行，在高級(jí)鋼管的表面添加合成材料，可提高管道運(yùn)輸?shù)膲毫Γ黾庸艿垒斄?、降低管道建設(shè)和運(yùn)輸成本，減少外界環(huán)境對(duì)天然氣運(yùn)輸?shù)挠绊懀艿赖陌踩玫奖Ｕ?。目前我?guó)高壓天然氣管道還沒(méi)有使用復(fù)合材料，管道的強(qiáng)度也需要進(jìn)一步提高。

1.3 高壓天然氣管道的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展

隨著國(guó)際天然氣產(chǎn)量和貿(mào)易量的增長(zhǎng)以及消費(fèi)市場(chǎng)的擴(kuò)大，各國(guó)都開(kāi)始重視天然氣管道的建設(shè)工作，目前全世界形成了洲際的、多國(guó)的、全國(guó)性的和許多地區(qū)性的大型高壓輸氣管道網(wǎng)絡(luò)。前蘇聯(lián)向東西歐供氣的天然氣管道，是目前世界上最長(zhǎng)的管道。亞太地區(qū)的天然氣管道建設(shè)是當(dāng)今發(fā)展最快的區(qū)域，以暹羅灣為起點(diǎn)，經(jīng)過(guò)泰國(guó)、馬來(lái)西亞、蘇門(mén)答臘、最后達(dá)到菲律賓，橫穿東盟各國(guó)，中國(guó)-中亞天然氣管道、中國(guó)與緬甸、俄羅斯和日本的天然氣管道建設(shè)項(xiàng)目都預(yù)示著世界天然氣管道的網(wǎng)絡(luò)化，將各國(guó)聯(lián)系在一起。

2 高壓天然氣管道泄漏爆炸后的危害分析

2.1 高壓天然氣管道泄露爆炸造成的人員傷亡

高壓天然氣管道泄露發(fā)生爆炸不僅僅會(huì)威脅到周?chē)用竦陌踩?，天然氣處理站?chǎng)各個(gè)區(qū)域也會(huì)受到很大的影響。天然氣處理站場(chǎng)自身就是危險(xiǎn)區(qū)域，爆炸后除存在設(shè)備損害和人員傷亡外，還會(huì)波及到相關(guān)的生產(chǎn)區(qū)、辦公區(qū)、值班室、門(mén)衛(wèi)室等人員聚集區(qū)域。一旦高壓天然氣管道出現(xiàn)泄露，會(huì)給周邊地區(qū)域造成嚴(yán)重的破壞，造成大量的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)的損失。天然氣泄露是一個(gè)擴(kuò)展的過(guò)程，當(dāng)空氣中混合一定濃度的天然氣時(shí)，遇到火星就會(huì)引發(fā)重大的安全事故，產(chǎn)生意想不到的后果。

2.2 高壓天然氣泄露爆炸對(duì)環(huán)境的影響

天然氣是埋藏在地下的自然形成的一種多組分混合氣態(tài)化石燃料，分為伴生氣和非伴生氣兩種。主要成分是烷烴，其中甲烷占絕大多數(shù)，還含有二氧化碳、一氧化碳、氮?dú)?、氫氣以及硫化物等，天然氣是目前很重要的一種清潔能源，廣泛應(yīng)用于民用和工業(yè)生產(chǎn)中。天然氣比一般的煤氣具有熱量高、無(wú)毒以及容易爆炸等特點(diǎn)，空氣中的一氧化碳和氦氣一旦遇到明火就會(huì)引發(fā)大面積的爆炸。雖然天然氣是一種清潔能源，但一旦管道出現(xiàn)泄露引發(fā)爆炸，大量的二氧化碳、一氧化碳、氮?dú)庖约凹淄榈任镔|(zhì)會(huì)大面積釋放，降低了空氣的潔凈度，空氣中的氮?dú)夂吭黾?，自然氣候也?huì)發(fā)生相應(yīng)的改變，二氧化碳加劇了溫室效應(yīng)，給全球的環(huán)保工作帶來(lái)極大的危害。

2.3 高壓天然氣管道泄漏爆炸后對(duì)居民生活以及工業(yè)生產(chǎn)的影響

在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和人們生活水平提高的條件下，天然氣的作用越來(lái)越明顯。北方地區(qū)冬季寒冷，需要大量的天然氣來(lái)供暖，一旦發(fā)生大面積的管道泄漏事件，居民的日常生活將受到極大的影響。由于天然氣本身的優(yōu)勢(shì)，開(kāi)始慢慢取代煤氣的地位，居民的飲食和生活都與天然氣有著直接的關(guān)聯(lián)。天然氣不僅是在居民日常生活中發(fā)揮很重要的作用，在工業(yè)生產(chǎn)中也有很廣泛的應(yīng)用。天然氣發(fā)電、天然氣化工以及天然氣汽車(chē)等等，利用天然氣生產(chǎn)可以減少對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞，保證生產(chǎn)質(zhì)量和效率，為國(guó)家創(chuàng)造更大的價(jià)值，因此天然氣管道的泄露爆炸事件也會(huì)給整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)致命的打擊。

3 加強(qiáng)管道輸送安全管理的具體措施

高壓天然氣管道的泄露主要因腐蝕、管線老化以及流體沖刷等幾個(gè)方面引起，因此管道運(yùn)輸?shù)陌踩芾響?yīng)該從這幾個(gè)方面入手。

3.1 重視管道的腐蝕防范

首先是選擇恰當(dāng)?shù)姆栏g性涂層，根據(jù)輸氣管道的特點(diǎn)和性質(zhì)來(lái)選擇相關(guān)的材料，將環(huán)氧粉末以及三層PE作為基本的防腐層；其次是不斷提高管道表面處理的技術(shù)水平，管道建設(shè)過(guò)程中要綜合考慮多方面的因素，溫度、濕度以及空氣都會(huì)影響到管道施工的質(zhì)量，采用機(jī)械除銹的方式來(lái)保證施工的質(zhì)量和效率；最后是防腐層完全凝固之后進(jìn)行回填工作，為了減少回填材料對(duì)管道的破壞，管道表面盡可能選擇細(xì)土或細(xì)沙進(jìn)行填埋。

3.2 利用先進(jìn)的技術(shù)來(lái)修復(fù)管道腐蝕部分

由于高壓天然氣運(yùn)輸條件的特殊性，很難發(fā)現(xiàn)管道的腐蝕情況，但工作人員應(yīng)該定期檢查管道的腐蝕問(wèn)題，避免出現(xiàn)管道的泄露。一般會(huì)利用復(fù)合材料來(lái)修復(fù)管道的腐蝕部分，工作人員首先對(duì)管道腐蝕部分進(jìn)行除銹處理，測(cè)量管道腐蝕部分內(nèi)壁的厚度、長(zhǎng)度以及直徑；然后利用樹(shù)脂來(lái)填補(bǔ)管道上的小孔，將碳纖維與絕緣纖維粘連在腐蝕部分，最后是進(jìn)行表面的防護(hù)，材料固化之后會(huì)產(chǎn)生更好的修復(fù)效果。復(fù)合材料填補(bǔ)技術(shù)不僅不會(huì)給管道的輸氣工作帶來(lái)不便，還具有安全系數(shù)高、施工效率高、成本低等優(yōu)勢(shì)。

3.3 重視管道整體安全性的評(píng)估

當(dāng)高壓天然氣管道使用到一定時(shí)間，會(huì)受到不同程度的腐蝕。為了保證管道的長(zhǎng)期安全運(yùn)營(yíng)，需要定期檢查天然氣的管道、壓力容器等，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，防止重大安全事故的發(fā)生。近幾年管道的腐蝕現(xiàn)象越來(lái)越嚴(yán)重，工作人員應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)管道以及管線的腐蝕檢測(cè)，確定腐蝕的原因，找出管道潛在的安全問(wèn)題，根據(jù)檢測(cè)的結(jié)果制定相應(yīng)的解決方案。除了使用常見(jiàn)的檢測(cè)儀之外，還可以引進(jìn)防腐蝕性的故障定位儀，在短時(shí)間內(nèi)確定管道腐蝕的位置，檢查天然氣管道的使用情況，及早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并解決問(wèn)題，避免埋下安全隱患。

4 總結(jié)

總而言之，由于高壓天然氣傳輸?shù)奶攸c(diǎn)和性質(zhì)，加強(qiáng)管道的安全管理十分必要。管道的腐蝕、老化等是引發(fā)天然氣管道泄漏的主要原因，大面積的泄漏爆炸無(wú)疑會(huì)造成人員傷亡、嚴(yán)重的環(huán)境污染和巨大的經(jīng)濟(jì)損失，不利于整個(gè)社會(huì)的穩(wěn)定發(fā)展。工作人員要加強(qiáng)對(duì)管道的監(jiān)控，采取相應(yīng)的保護(hù)措施，分析管道泄漏的根源，從根本上避免泄漏爆炸事件的發(fā)生，降低高壓天然氣傳輸?shù)娘L(fēng)險(xiǎn)，減少經(jīng)濟(jì)損失，天然氣在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮很關(guān)鍵的作用，只有實(shí)現(xiàn)安全傳輸和使用，才能為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展創(chuàng)造有利的條件。

[1]申亮.天然氣高壓管道泄漏爆炸后果評(píng)價(jià)[J].新疆石油天然氣,2013（01）.

[2]馮文興,項(xiàng)小強(qiáng),閆嘯等.高壓天然氣管道泄漏燃燒爆炸后果[J].油氣儲(chǔ)運(yùn),2010（12）.

[3]李靜靜.天然氣管道泄漏氣云的爆炸危害研究[D].2010.

[4]李磊.淺談石油天然氣管道安全問(wèn)題[J].中國(guó)化工貿(mào)易,2013（07）.

[5]田靚.天然氣管道火災(zāi)爆炸后果危害評(píng)價(jià)研究[D].2011.

李宇（1977—），男， 遼寧人，碩士,工程師，研究方向：石油、天然氣儲(chǔ)存與運(yùn)輸，主要從事的工作：油氣管道、油庫(kù)、油站等項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、施工以及項(xiàng)目管理工作。