天然氣輸氣管道的泄漏及處理措施

邱世海 李世毅

(1.廣西廣投天然氣管網(wǎng)有限公司，廣西 南寧 530000；2.華藍設(shè)計(集團)有限公司，廣西 南寧 530000)

0 引言

隨著社會經(jīng)濟發(fā)展，人民群眾生活水平提高，對天然氣的需求量不斷增大，天然氣輸氣管道的建設(shè)規(guī)模不斷擴大，與此同時，天然氣輸氣管道輸送存在的泄漏問題也相應(yīng)增多。為增大運輸安全系數(shù)，需加大天然氣輸氣管道建設(shè)和運輸環(huán)節(jié)的監(jiān)督和管控力度，科學使用動態(tài)處理技術(shù)，控制泄漏問題，事后做好問題成因的調(diào)查，改進解決措施，避免類似問題的再次發(fā)生。

1 天然氣輸氣管道泄漏帶來的危害

天然氣是一種清潔高效的重要能源，在日常生活中得到了廣泛應(yīng)用。天然氣具有雜質(zhì)含量低、無廢氣排放、對室內(nèi)影響小等多種特征，不過天然氣也和液化石油氣等可燃性氣體相同，當聚集到一定量后，遇明火很容易發(fā)生爆燃甚至爆炸，帶來較大的破壞性。如果是緩慢釋放的天然氣，在不通風情況下，也會對人體健康構(gòu)成威脅。

1.1 環(huán)境污染

天然氣輸氣管道一般都是埋于地下，如果發(fā)生泄漏，由于天然氣密度比空氣小，在空氣對流的影響下，天然氣會順著地面逐漸飄散到空氣中，對空氣質(zhì)量會造成一定的影響。

1.2 安全問題

天然氣輸氣管道泄漏帶來的爆炸、火災(zāi)等安全問題也是不同忽視的。天然氣輸氣管道泄漏會使環(huán)境中堆積較多的天然氣氣體，當積累到5%～15%之后，遇到明火會發(fā)生大規(guī)模爆炸，且波及范圍較廣，破壞周邊建筑結(jié)構(gòu)，增加人員傷亡。同時爆炸中伴隨著火災(zāi)，還會因一些因素的影響出現(xiàn)擴散，擴大傷害面積。再者，天然氣輸氣管道泄漏也會對人體健康帶來威脅，使居民出現(xiàn)嘔吐、頭痛、昏厥等現(xiàn)象。

1.3 資源浪費，經(jīng)濟損失

天然氣輸氣管道泄漏自然會導致大量資源的外泄，造成嚴重資源浪費問題，這一方面增加了國家經(jīng)濟負擔，加大經(jīng)濟損失，另一方面也阻礙了天然氣的正常使用，影響了人們的日常生活。

1.4 噪聲問題

天然氣輸氣管道泄漏會產(chǎn)生大量的噪音污染，特別是在晚上，會干擾居民正常休息，甚至增加居民的不安程度，引發(fā)混亂。

2 天然氣輸氣管道泄漏的成因

不管是在國外還是在國內(nèi)，對因天然氣輸氣管道泄漏引發(fā)的危險事故有嚴格的調(diào)查和分析流程，希望通過深入了解找出病因所在，避免類似事件的再次發(fā)生。如歐美一些國家會成立專門針對天然氣輸氣管道安全運輸?shù)牟块T，負責天然氣輸氣管道管理及泄漏事故的調(diào)查。目前我國設(shè)置了安全生產(chǎn)管理局，對輸氣管道事故展開全面分析和研究，并結(jié)合實際情況構(gòu)建事故數(shù)據(jù)統(tǒng)計系統(tǒng)，對當前已有的管道予以全面評價，降低安全事故發(fā)生率。

2.1 材料問題

在天然氣輸氣管道的生產(chǎn)過程中，容易因為生產(chǎn)流程或鋼板質(zhì)量問題導致管道出現(xiàn)各種缺陷，引發(fā)危險事故。如在生產(chǎn)過程中，鋼板表面或內(nèi)部出現(xiàn)多個氣孔，在實際應(yīng)用中，這些氣孔會對結(jié)構(gòu)的承載能力帶來影響，進而出現(xiàn)應(yīng)力不均衡情況，產(chǎn)生管道裂縫，天然氣泄漏；再比如縮孔和縮松問題的產(chǎn)生，會直接降低鋼板質(zhì)量，增加安全隱患的出現(xiàn)概率。此外，焊接材料(焊條、焊絲)選擇不合理或焊接材料質(zhì)量不合格也會對管道施工質(zhì)量造成影響，最終造成管道泄漏。

2.2 施工問題

天然氣輸氣管道施工是一個較為復雜的工作，包含管道焊接、無損檢測、焊口防腐、管溝開挖、管道下溝回填等多道環(huán)節(jié)，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都可能會對輸氣管道帶來損傷，產(chǎn)生的負面影響是非常巨大的，因此對施工人員技術(shù)水平要求較高，對焊接和防腐的質(zhì)量的檢測要求較為嚴格。不過目前天然氣輸氣管道施工過程中，很多施工人員的專業(yè)技能不高，雖可應(yīng)對施工安裝工作，但在應(yīng)急問題處理上稍有欠缺。而危險系數(shù)較大的還是在焊接環(huán)節(jié)。天然氣輸氣管道一般選用的是直縫高頻電阻焊鋼管(HFW)和無縫鋼管(SMLS)兩種這兩種材料，不同材料對焊接要求也各不相同，質(zhì)量標準也存在差異性，在實際作業(yè)中，容易因規(guī)范不到位，降低焊接質(zhì)量，增加了安全隱患。此外，焊接工藝的不嚴格也是影響施工質(zhì)量的主因。人員對焊口對接間隙的把握不夠精確，降低了焊接質(zhì)量，最終焊接不透徹，運行過程當中很容易出現(xiàn)焊口斷裂，發(fā)生泄漏的情況。

2.3 自然災(zāi)害影響

輸氣管道埋于地下，地震、泥石流、山體滑坡、洪水、地面沉降等突發(fā)性災(zāi)害，都會擠斷或拉斷輸氣管道，引起泄漏燃爆。

2.4 人為因素影響

在天然氣輸氣管道運行過程中，經(jīng)常會因為野蠻施工、采礦勘探、爆破等各種人為因素的干擾，造成天然氣輸氣管道直接破損或承載力加大、出現(xiàn)漏縫等問題，增加天然氣輸氣管道表面裂縫或斷裂問題的出現(xiàn)，最終致使天然氣輸氣管道泄漏。

2.5 管道腐蝕

天然氣輸氣管道一般采用外防腐加陰極保護的防腐蝕方法。目前國內(nèi)輸氣管道工程常選用的外防腐層主要是擠壓聚乙烯三層結(jié)構(gòu)防腐層(三層PE)；陰極保護有強制電流法和犧牲陽極法兩種方法。管道施工過程中防腐補口施工質(zhì)量缺陷、外力造成外防腐層貫穿性損傷或陰極保護失效原因，等都會導致管道金屬結(jié)構(gòu)被腐蝕，從而造成管道破壞、泄漏。

2.6 安全管理問題

一方面是由于天然氣輸氣管道巡查不嚴格，不合格材料使用或施工安裝環(huán)節(jié)不符合標準，存在問題未能及時得到解決和處理，在后期長時間使用中，產(chǎn)生泄漏問題，增加危險性。天然氣輸氣管道泄漏會引發(fā)火災(zāi)、爆炸等嚴重事故，造成經(jīng)濟財產(chǎn)上的損失，增加人員傷亡率。另一方面在泄漏之后還可能會造成周邊環(huán)境的嚴重污染，甚至造成更加嚴重的其他事故。

3 天然氣輸氣管道泄漏處理措施

天然氣輸氣管道在運行的時候，如果值班人員突然發(fā)現(xiàn)分輸站進站壓力異常下降，應(yīng)立即排查原因。若工藝區(qū)壓力儀表顯示與站控一致，放空系統(tǒng)無誤動和泄漏，則可確定進站壓力下降異常，可以懷疑是上游站場出現(xiàn)運行故障或站外管道出現(xiàn)泄漏。此時應(yīng)值班員立即向上游站報告有關(guān)情況并通知上游站關(guān)閉出站閥門；同時向下游用戶告知相關(guān)情況并要求下游用戶關(guān)閥停機，并將情況報告調(diào)度中心。若確定是管道泄漏，應(yīng)立即啟動應(yīng)急程序，組織搶修和下游保供協(xié)調(diào)工作。緊接著使用無人機察看站外管道情況、尋找泄漏點，通知各管段巡線工人到責任段排查泄漏點；安排應(yīng)急物資裝車，隨時準備出發(fā)。

在發(fā)現(xiàn)疑似泄漏點后，分輸站值班人員、維搶修隊伍攜帶應(yīng)急的工具、設(shè)備、材料等立即趕往現(xiàn)場。根據(jù)無人機反饋回來的現(xiàn)場情況，如有人員受傷還應(yīng)立即通知120醫(yī)務(wù)人員到場。抵達現(xiàn)場后，維搶修隊伍利用可燃氣體分析儀對現(xiàn)場氣體進行檢測，并立即組織疏散現(xiàn)場無關(guān)人員、進行有效警戒隔離。如有人員受傷應(yīng)立即進行簡單的醫(yī)務(wù)處理后抬到警戒區(qū)外，等候?qū)I(yè)醫(yī)療人員進一步的醫(yī)治。專業(yè)技術(shù)人員分析天然氣管道泄漏原因，并根據(jù)現(xiàn)場勘測情況、事故段地質(zhì)、地貌等制定應(yīng)急搶修方案。通常的處理方案有換管法、管卡修復法等。

制定完處理方案，維搶修隊伍還應(yīng)先放空事故管段并進行氮氣置換，然后再根據(jù)制定的方案對泄漏的管道進行修復。

3.1 換管法

換管法是最常用的處理方式，應(yīng)用在管道損壞較為嚴重的情況下。具體應(yīng)用流程為：確定舊管損壞情況，切除受損部位；在切除部位兩端量出1.2m左右設(shè)定焊口，按照焊口位置實行再次切割，切割完成后，將新管以60～70°的角度與舊管拼接并焊接起來，形成一個新的整體。管道的焊接、試壓、檢測工作，施工同步開展，各環(huán)節(jié)緊密銜接。在試壓、檢測完后對管道進行防腐補口，最后是管溝回填和管保等工作。各環(huán)節(jié)都要嚴格按照規(guī)范標準施工，確保管道的安全運轉(zhuǎn)。新管道施工安裝完成，還需經(jīng)過氮氣置換后，管線才能逐步升壓并恢復供氣。

3.2 管卡修復法

管卡修復法是另一種解決輸氣管道泄漏問題的方法，尤其對于長時間遭受腐蝕的管道修復有顯著效果。在修復過程中，需要科學選擇金屬管條種類，使用抗腐蝕性較高的金屬管條完成修復工作，達到控制泄漏問題的效果。如果管道腐蝕情況過于嚴重，金屬管條也無法起到控制作用，可換回換管法進行修補，保證管道運行安全。值得注意的是，采用管卡修復法前同樣需要對管道進行氮氣置換，施工完后管道也需完成氮氣置換才能恢復供氣。

3.3 其他修復方式

除以上兩種常用的輸氣管道泄漏修復方式外，隨著經(jīng)濟技術(shù)的完善，很多新型材料和新技術(shù)被應(yīng)用到輸氣管道泄漏問題處理中來，這些材料和技術(shù)的應(yīng)用降低了泄漏問題處理難度，維護管道使用安全性，減少安全事故的發(fā)生。而最常見的新型泄漏問題處理技術(shù)以無溶劑雙組分環(huán)氧涂料工藝為主，該修復方式難度較低，操作簡便、不會造成較大的資金損耗，但對外界環(huán)境要求較為嚴格，使用需慎重。無溶劑雙組分環(huán)氧涂料工藝應(yīng)用中注意要點為：使用過程中，現(xiàn)場環(huán)境溫度應(yīng)低于露點溫度3℃；涂敷加熱環(huán)節(jié)內(nèi)的溫度控制在60℃以內(nèi)；加強現(xiàn)場環(huán)境的管控，現(xiàn)場環(huán)境中不允許出現(xiàn)氯化物或其他污染物，維持現(xiàn)場環(huán)境的整潔安全。隨著輸氣天然氣管道建設(shè)、運行負載的加大，在泄漏問題的處理中，更多的是采用混合處理方式。

4 結(jié)語

天然氣輸氣管道泄漏對管道的安全運行會造成很大的影響，如果不能及時科學有效的進行搶修處理，則會對泄漏點周邊的居民、建筑及環(huán)境帶來較大威脅，同時也會社會經(jīng)濟活動造成負面影響。因而輸氣管道運營單位應(yīng)加強對管道的巡查維護，相關(guān)人員須加大關(guān)注和科研力度，全面掌握且科學應(yīng)用應(yīng)急搶修處理技術(shù)，增大天然氣輸氣管道安全系數(shù)，降低管道泄漏帶來的負面影響。