輸氣管防泄漏技術探究

劉一鳴　王慧瑩　李大桃

摘要：輸氣管的安全使用是保證油氣運輸質量的重要前提，一旦輸氣管出現(xiàn)泄漏，不僅會造成不必要的油氣流失，還會引發(fā)一系列的污染與安全隱患，因此保證輸氣管的運輸質量，合理地使用防泄漏技術是非常重要的。文章對幾種常見的輸氣管泄漏情況進行了討論，以探究有效的防泄漏技術。

關鍵詞：輸氣管；泄漏原因；防泄漏技術；油氣運輸；運輸質量 文獻標識碼：A

中圖分類號：TE973 文章編號：1009-2374（2016）31-0047-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.31.024

輸氣管道建設一直是我國非常重要的工程，它與人們的生活和生產(chǎn)密切相關。例如我國的西氣東輸工程，不僅合理分配了資源，還給人們的生產(chǎn)生活帶來了極大的便利。但是，如果輸氣管道出現(xiàn)泄漏的現(xiàn)象則會帶來許多損失。而輸氣管發(fā)生泄漏事故的原因是多種多樣的，本文以下針對輸氣管泄漏幾種常見的種類和原因進行具體的闡述和分析。

1 輸氣管常見的泄漏種類與原因

在輸送天然氣的過程中，管道的泄漏是影響其安全運行的重要因素。根據(jù)相關的數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示，輸氣管道發(fā)生泄漏主要有法蘭間泄漏、管道泄漏、螺紋泄漏以及閥門泄漏等，以下是針對這四種類型泄漏原因的分析。

1.1 法蘭間泄露

法蘭間泄漏指的是在輸氣管道的法蘭連接部分出現(xiàn)泄漏，而輸氣管的法蘭部位主要有法蘭墊片、法蘭以及相配的螺栓一起作用進而達到較好的密封效果防止油氣泄漏。法蘭間泄漏一般是指法蘭的密封作用減弱或者失去密封的作用，其中有許多因素會影響到法蘭的密封性能，主要有以下三個原因：

1.1.1 由于法蘭是與其相配的螺栓共同作用達到密封效果的，因此首先輸氣管出現(xiàn)泄漏的原因可能是輸氣管安裝時螺栓出現(xiàn)松緊不一的現(xiàn)象，使得法蘭與螺栓共同作用減弱，輸氣管在運行的過程中法蘭中心線逐漸偏移，最終導致輸氣管的泄漏。

1.1.2 輸氣管的建設與運行都會受到外在環(huán)境的影響，例如受到物理力學和原理的影響輸氣管道的法蘭部位在受力不均以及螺栓受到外在溫度環(huán)境的影響發(fā)生變形從而出現(xiàn)松動，導致法蘭間泄漏。

1.1.3 法蘭墊片和法蘭的質量存在問題以及在長期使用的過程中出現(xiàn)老化或者受到油、氣的影響出現(xiàn)問題，使得輸氣管的法蘭部位出現(xiàn)泄漏。

1.2 管道泄漏

在輸氣管泄漏中的管道泄漏會造成巨大的經(jīng)濟損失，同樣會帶來巨大的環(huán)境危害，而要降低管道泄漏的幾率，首先要分析造成管道泄漏的原因，以下是本文給出的三點主要的原因分析：

1.2.1 管材本身的質量存在缺陷，再加上長期使用，管材很快出現(xiàn)裂紋或穿孔，進而導致管道泄漏。

1.2.2 輸氣管管材在建設的過程中存在質量問題。在施工建設當中，管道的鋪設以及管道的焊接等的技術施工存在問題。輸氣管的密封程度降低，容易造成管道泄漏。但是隨著輸氣管建設技術的進步，管道焊接這一方面的原因在逐漸減少。

1.2.3 管道泄漏還有一點原因就是可能會受到其他施工工程的影響。例如道路施工使得輸氣管管道的接口或管身出現(xiàn)裂紋、松動等或者道路違章施工導致管道泄漏。

1.3 螺紋泄漏

螺紋主要是在輸氣管道的連接部位，是管道的連接口。在輸氣管道中常見的螺紋連接是錐管螺紋連接，連接的目的是保證管道的密封性，降低輸氣管泄漏的可能性。從根本上說，錐管螺紋本身是不具密封性的，加強管道螺紋接口的密封性需要加大螺紋的接觸壓力以及減小螺紋的間隙。發(fā)生螺紋泄漏主要有以下兩點原因：

1.3.1 螺紋受到外在的溫度以及力的影響發(fā)生振動導致接觸壓力下降和螺紋松動，進而導致螺紋泄漏。

1.3.2 螺紋材質也會影響到螺紋的密封性。我國目前使用的螺紋材質一般是鉛油麻絲、聚四氟乙烯膠帶材質的螺紋進行輸氣管的密封，這兩種材質的螺紋都存在一定的缺陷，在某一特定的情況下其密封性能會有所下降。

1.4 閥門泄漏

輸氣管道的閥門在受到管道內(nèi)氣體溫度、壓力等影響下也會發(fā)生泄漏，因此管道管理人員要經(jīng)常查看或運用現(xiàn)代信息技術監(jiān)控管道的運行狀況。又或者由于閥門在生產(chǎn)制作中就存在一定的問題和缺陷，并且輸氣管長期運行下，閥門的密封性也隨之有所下降，最終發(fā)生泄漏。

從以上所述的輸氣管泄漏的類型以及原因看，我們可以針對部分泄漏的類型以及原因采取相應的解決措施，但是有些類型和原因的發(fā)生是不可避免的，而為了提高輸氣管運行和工作的效率降低輸氣管發(fā)生泄漏的幾率，我們必須要定期檢查輸氣管的運行情況，及時發(fā)現(xiàn)問題處理問題。

2 有效防止輸氣管泄漏技術

以上所提到的輸氣管泄漏的類型及其原因只是泄漏事故中的一部分，而為了減少以及防止輸氣管發(fā)生泄漏，本文給出了以下幾點相關的管理建議以及相關的防泄漏技術措施，希望能給相關人員提供一些參考，減少輸氣管發(fā)生泄漏的幾率。

2.1 減少漏氣點和靜密封點

根據(jù)以上輸氣管常見的泄漏類型及其原因分析，輸氣管發(fā)生泄漏有一個較大的特點，就是輸氣管本身的設計存在薄弱的環(huán)節(jié)。例如輸氣管有許多漏氣點和靜密封口如法蘭連接處、螺紋接口等，這些部位很容易發(fā)生泄漏。為了防止輸氣管發(fā)生泄漏，在輸氣管設計建設期間可以減少漏氣點和靜密封點。對此，本文認為可以將法蘭連接和螺紋連接改為焊接的方式。

目前我國管道焊接技術發(fā)展相對比較成熟，其中包括焊接的材料、焊接方法和設備以及焊接的工藝等，這些方面都有所進步，并且與國外焊接技術的差距在逐漸減小。將法蘭連接和螺紋連接改為焊接，主要是焊接技術可以減少漏氣點，從而使得輸氣管在長期運行使用的過程中減少發(fā)生泄漏的幾率。

在管道焊接中，焊接材料已經(jīng)有了新的發(fā)展。而焊接材料一般包括焊條、焊絲、焊劑以及保護氣體，其中保護氣體由二氧化碳以及氧化性混合氣體組成。這些氣體能夠在一定程度上保證焊接的質量，但是在某一情況下保護氣體的使用也會使得焊縫中出現(xiàn)氣孔。而加入使用CO2（15%～20%）+Ar（85%～80%）氣體則可以獲得良好的焊縫成型，進而保證輸氣管的密封性，減少泄漏的發(fā)生。此外，關于管道焊接，目前也已經(jīng)出現(xiàn)了一些新的設備，例如內(nèi)焊機、自動外焊機等，這些產(chǎn)品設備焊接的效率非常高。比如說一些自動外焊機的焊接熔深均勻，焊接的坡口寬度較大，管道焊接出現(xiàn)氣孔等現(xiàn)象相對減少。我國的管道工程建設已經(jīng)積累了一定的經(jīng)驗和基礎，并且目前已經(jīng)出現(xiàn)了較為高級的管線鋼如X100和X120管線鋼，這也意味著管道焊接技術也必須隨之提升。而焊接技術作為油氣管道建設中的重要部分，其技術的發(fā)展，油氣是焊接材料以及焊接設備上的更新進步保證了輸氣管的高效運行。

為減少輸氣管的漏氣點或靜密封點以及減少閥門泄漏的現(xiàn)象，輸氣管的閥門在新的焊接技術之上以及閥門質量的保證之下可以有效防止輸氣管的泄漏。

2.2 增加冗余設計

針對輸氣管泄漏的常見現(xiàn)象，還可以適當?shù)卦黾尤哂嘣O計。在輸氣管中增加冗余設計主要是指在輸氣管較為薄弱的環(huán)節(jié)重復配置其環(huán)節(jié)中的關鍵設備或零部件。如果輸氣管的某一部件出現(xiàn)問題或故障，冗余設備或部件介入工作擔負其已經(jīng)出現(xiàn)問題故障設備或部件的功能作用，保持輸氣管的正常運行，減少泄漏事故的發(fā)生。

例如，輸氣管中的排污管線以及防空管線可以采用雙閥設計，一個閥門保證輸氣管的密封，另一個閥門用來截流。而在輸氣管建設當中，涉及到多種類型的閥門像球閥、減壓閥、安全閥、旁通閥等。輸氣管冗余設計中的雙閥設計實際上對閥門的質量是有一定要求的，目前我國的閥門生產(chǎn)已經(jīng)能夠達到ISO國際標準，并且我國的骨干閥門生產(chǎn)企業(yè)也已經(jīng)能夠按照一些發(fā)達國家的標準制造閥門如DIN德國標準等。在輸氣管道建設中，閥門的密封性能必須有所保障。在實施冗余設計的具體操作過程中，安裝雙閥門需要注意一些問題，管道的閥門采用焊接的方式，閥體帶有焊接坡口直接與管道焊接連接。

此外，輸氣管的管線以及彎頭也可以應用冗余設計，尤其是彎頭采用冗余設計可以進一步增加輸氣管的密封性，由此防止輸氣管道泄漏。

2.3 建立泄漏報警系統(tǒng)

為防止輸氣管泄漏，還應當建立較為完整先進的泄漏報警系統(tǒng)。假設發(fā)生泄漏，通過報警系統(tǒng)，相關的救援技術工作人員就能夠及時處理泄漏問題。就泄漏報警系統(tǒng)而言，市場上有許多類型的油氣泄漏報警器或油氣泄漏檢測儀，它們主要是用來檢測油、氣的濃度等，油氣報警器的靈敏度要求相對較高，檢測的范圍也要求比較廣。如果站場空氣中的油氣超過標準的濃度報警器則會發(fā)出警報，及時通知工作人員油氣存在泄露的風險，工作人員及時處理則可以降低泄露的風險以及泄露可能帶來的經(jīng)濟損失及其他損失。

建立泄露報警系統(tǒng)除了安裝油、氣泄露報警器之外，還需要建立和安裝相應的輔助設備，用以幫助工作人員及時處理泄漏問題。例如，油氣報警器發(fā)出報警信號，相關的工作人員則需要立即采取行動，站場的某一特定地點要放置相關的救援工具設備等。

總之，在油、氣站場中必須建立泄露報警系統(tǒng)，在這一層面輸氣管的泄漏事件會相對減少，泄漏的損失也會相對降低。

2.4 建立有效的維護管理機制

輸氣管道本身存在一些比較薄弱的環(huán)節(jié)部位，技術人員應用相關的技術解決一些問題，例如上文提到的將法蘭或螺紋連接改為焊接的形式。但是，輸氣管道的運行是長期的，長年累月運行下來，輸氣管不可避免會出現(xiàn)設施設備老化等正常的現(xiàn)象，為防止輸氣管發(fā)生泄漏則需要建立一套關于輸氣管道的日常維護管理機制。

輸氣管的有效維護管理機制最重要的是體現(xiàn)在日常維護管理工作中，其中包括工作人員對輸氣管巡視檢查等，針對輸氣管的薄弱環(huán)節(jié)進行重點檢查，并對輸氣管中的一些部件進行更新維修。為保證輸氣管的正常運行，工作人員需要每天堅持定時定點進行現(xiàn)場檢查，并著重對輸氣管的漏氣點以及靜密封點進行檢查。一旦發(fā)現(xiàn)問題，工作人員可以及時有效地處理解決。

2.5 引進先進的管線檢測技術和設備檢測技術

雖然當前我國的管道建設有了較大的發(fā)展，但與一些發(fā)達國家相比還存在一定的差距。因此，就輸氣管道建設而言可以引進先進的管線檢測技術和相關的設備檢測技術。

2.5.1 在引進先進的管線檢測技術方面，可以采用無損檢測和聲發(fā)射技術對站場的管道分離器以及收發(fā)球筒進行全面的檢測。當前我國擁有許多重要的輸氣管線，比如西氣東輸、川氣東送、陜京三線等，這些管線關系到我國人民群眾的生產(chǎn)生活，因此對管線的檢測是非常重要的。目前，世界上關于輸氣管道泄漏檢測的研究可以說是非常先進的，檢測的方法也是多種多樣。一些較為先進的管線檢測技術主要體現(xiàn)在檢測儀器的先進性上。工作人員檢測管線的安全性以及泄漏的問題上，主要應用一些可攜帶的檢測儀器直接對管道泄漏做出響應，無論輸氣管道是在運行還是不在運行的狀態(tài)下都能進行檢測。而無損檢測和聲發(fā)射技術等涉及到的檢測屬于間接檢測的方式，主要通過管道中聲波、壓力波、渦流、流量等物理參數(shù)和物質平衡關系對管道進行檢漏。

2.5.2 在引進先進設備檢測技術方面，在國際市場上已經(jīng)有許多符合管道泄漏檢測的設施設備。例如紋影成像技術檢測法、智能爬行檢測方法、嗅覺傳感器技術、氣體檢測法、探地雷達等涉及的先進設備。這些設備可以提升檢測的效率，節(jié)省時間并且安全性能比較高、精準度也比較高、使用和安裝都比較方便，操作相對簡易等。另外，值得注意的是運用先進的檢測技術始終要對站場關鍵薄弱部位進行全面的跟蹤檢測，跟蹤人員要注意充分利用這些先進的技術。

通過引進先進的管線檢測技術以及先進的設備檢測技術，我國輸氣管道泄漏事故的發(fā)生率也必定會降低。

3 結語

輸氣管道發(fā)生泄漏不僅會造成經(jīng)濟的損失，還會造成人員的傷亡，更為嚴重的是會對我們生活的環(huán)境產(chǎn)生極大的影響。例如過去發(fā)生的一些因輸氣管泄漏引發(fā)的爆炸事故等，輸氣管泄漏的問題應當?shù)玫街匾?，針對發(fā)生泄漏的原因采取預防措施，進而減少泄漏事故的發(fā)生。本文涉及的相關防止輸氣管泄漏的方法和措施并不全面，相信隨著社會的發(fā)展和進步，防止輸氣管泄漏的技術會越來越先進，輸氣管道的運行會越來越順暢。

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