天然氣管道基礎(chǔ)下沉造成彎曲變形的風(fēng)險(xiǎn)分析

耿培森

摘要：天然氣管道在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，由于架空段會(huì)受到地質(zhì)基礎(chǔ)下沉的影響會(huì)造成彎曲變形的情況。天然氣管道如果發(fā)生嚴(yán)重的彎曲變形，會(huì)產(chǎn)生開裂失效的可能性，對(duì)天然氣管道的運(yùn)輸造成安全隱患，甚至可能會(huì)發(fā)生天然氣泄漏問題，不但會(huì)引發(fā)較大的火災(zāi)和爆炸事故，很可能會(huì)對(duì)周邊的居民和操作人員造成致命危險(xiǎn)。另外如果天然氣管道發(fā)生開裂，不但會(huì)對(duì)企業(yè)造成較大的經(jīng)濟(jì)損失，還會(huì)對(duì)社會(huì)造成嚴(yán)重影響。因此有必要對(duì)基礎(chǔ)下沉造成彎曲變形的管道進(jìn)行測(cè)量，分析變形因素并提出合理的改進(jìn)措施，提高天然氣管道的運(yùn)行效率。

關(guān)鍵詞：天然氣管道;基礎(chǔ)下沉;風(fēng)險(xiǎn)分析

通過(guò)管道來(lái)運(yùn)輸天然氣是一種比較安全的輸送方式，但是由于各種人為因素、材料自身因素和自然環(huán)境的因素導(dǎo)致管道的失效時(shí)間比較短，所以往往會(huì)發(fā)生一些失效事故。另外，天然氣管道也會(huì)因?yàn)榛A(chǔ)下沉而造成彎曲變形，導(dǎo)致管道出現(xiàn)損壞。天然氣本身就是一種易燃易爆品，一旦發(fā)生管道失效事故就會(huì)對(duì)人體和環(huán)境造成一定的危害性，雖然管道公司已經(jīng)做出相關(guān)的維護(hù)措施，但是還是有一些意外因素出現(xiàn)，造成天然氣管道失效。另外，因?yàn)樘烊粴夤艿辣容^長(zhǎng)，每段所發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)都不會(huì)相同，所以就需要指定一種天然氣管道進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析，在進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析之前一定要收集各種對(duì)天然氣管道的影響因素。

1 風(fēng)險(xiǎn)分析

風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)最早開始于美國(guó)，隨著該技術(shù)的不斷發(fā)展和研究逐漸運(yùn)用到化學(xué)工業(yè)和天然氣管道輸送等方面。每個(gè)行業(yè)對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)的運(yùn)用都不會(huì)相同，所以對(duì)天然氣長(zhǎng)輸管道定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)應(yīng)該借鑒其他行業(yè)的相關(guān)數(shù)據(jù)，來(lái)制定適合自己的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)。

在天然氣管道運(yùn)行的過(guò)程中往往會(huì)出現(xiàn)管道失效的情況，之所以出現(xiàn)管道失效主要分為三種情況其中包含：穿孔、泄漏、斷裂等方面。通過(guò)對(duì)國(guó)外的天然氣管道失效數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)在天然氣事故中：斷裂占1%-8%，穿孔占15%-35%，泄漏占40%-80%。其中發(fā)現(xiàn)造成這些管道失效的原因就是由于管道受到基礎(chǔ)下沉而發(fā)生的彎曲變形，因此，需要分析管道彎曲變形的原因，并提出改進(jìn)措施可以有效提高管道的使用壽命。

2管道變形情況

管道應(yīng)力分析需要提供管道變形準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，在檢驗(yàn)過(guò)程中需要使用到水平儀和精準(zhǔn)儀對(duì)管道進(jìn)行彎曲變形測(cè)量，針對(duì)彎頭焊縫方向進(jìn)行變形測(cè)量。根據(jù)架空直管道彎曲變形中最大部位開始測(cè)量，可以發(fā)現(xiàn)管道受到地基下沉的影響較大，對(duì)該部位進(jìn)行應(yīng)力分析，通過(guò)建立管道模型，可以發(fā)現(xiàn)應(yīng)力分析范圍包括架空鋪設(shè)管道以及相連接的埋地管道，可以有效得出管道在發(fā)生彎曲變形時(shí)所受到的應(yīng)力情況。

3管道變形原因分析

管道在鋪設(shè)過(guò)程中，由于周圍環(huán)境的影響會(huì)導(dǎo)致地質(zhì)基礎(chǔ)下沉，管道在設(shè)計(jì)階段對(duì)地質(zhì)基礎(chǔ)下沉預(yù)估不足，以及在施工階段沒有按照相關(guān)要求進(jìn)行施工、監(jiān)督人員檢查經(jīng)驗(yàn)不足，造成管道發(fā)生沉降變形的主要原因。

管道埋地區(qū)為軟土地質(zhì)。通過(guò)對(duì)地質(zhì)基礎(chǔ)下沉的管段進(jìn)行土壤分析，可以發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)下沉落差嚴(yán)重。鋪設(shè)在軟土地上的埋地管道，由于地基的承受壓力發(fā)生明顯變化，會(huì)導(dǎo)致管道與地基一起發(fā)生沉降。

管道在設(shè)計(jì)階段并沒有考慮到管道周圍土壤的地質(zhì)條件就對(duì)管道進(jìn)行鋪設(shè)，對(duì)地質(zhì)沉降嚴(yán)重程度預(yù)估不足，對(duì)于選裝彈簧吊架不合理，因此會(huì)造成管道在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行過(guò)程中會(huì)發(fā)生彎曲變形的現(xiàn)象。

當(dāng)?shù)刭|(zhì)基礎(chǔ)發(fā)生沉降時(shí)，埋地管道會(huì)隨著地基一起沉降，而架空段支架的基礎(chǔ)由于進(jìn)行了加固，架空管道在支架的約束下，并沒有隨著埋地管道一起參加，因此架空管在埋地管沉降過(guò)程中受到向下的壓力，導(dǎo)致管道發(fā)生彎曲變形。

施工單位在進(jìn)行管道安裝過(guò)程中并沒有按照相關(guān)的施工要求進(jìn)行施工，或者是由于監(jiān)督檢查人員經(jīng)驗(yàn)不足，管教帶投入使用以后，彈簧吊架限位插銷人為拔出，導(dǎo)致彈簧吊架并沒有發(fā)揮作用，形成剛性支架，使管道發(fā)生沉降變形。

4天然氣管道基礎(chǔ)下沉的風(fēng)險(xiǎn)分析

天然氣管道基礎(chǔ)下沉造成的彎曲變形會(huì)對(duì)居民、環(huán)境等的危害。造成危險(xiǎn)的主要來(lái)源就是天然氣管道在長(zhǎng)期使用后因?yàn)閺澢冃螌?duì)管道所造成的傷害，比如，管道破裂。管道公司一定要利用現(xiàn)有的工程經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)分析，進(jìn)一步對(duì)各種危險(xiǎn)因素進(jìn)行分析，列出不同的風(fēng)險(xiǎn)概率值。常見的方法主要包含：失效模式、影響分析、危急分析等，選擇較大的風(fēng)險(xiǎn)來(lái)源進(jìn)行修正和防護(hù)，危險(xiǎn)出現(xiàn)后對(duì)居民的人身安全和自然環(huán)境造成影響，所以相關(guān)單位一定要把危險(xiǎn)識(shí)別做的更加全面，這樣才能盡可能的避免風(fēng)險(xiǎn)事故的發(fā)生，如果危險(xiǎn)識(shí)別做的不夠全面就造成管道公司把精力浪費(fèi)在沒有用處的地方，這樣就大大降低了管道的安全性。

在風(fēng)險(xiǎn)分析中主要包含失效概率計(jì)算和失效后果計(jì)算。其中失效概率計(jì)算的方法主要有統(tǒng)計(jì)法和解析法，統(tǒng)計(jì)法主要是收集一些歷史性的失效數(shù)據(jù)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析，然后得出某種危險(xiǎn)在以往中所發(fā)生的頻率，并且通過(guò)該數(shù)據(jù)得出頻率預(yù)測(cè)將來(lái)所發(fā)生的危險(xiǎn);解析法不能能夠很好地解釋天然氣管道的風(fēng)險(xiǎn)，所以解析法不能計(jì)算天然氣的失效概率，因此只能用統(tǒng)計(jì)法來(lái)計(jì)算天然氣的失效概率。

當(dāng)天然氣管道由于彎曲變心而導(dǎo)致泄漏和爆炸后所產(chǎn)生的后果可以利用事件樹來(lái)進(jìn)行分析。天然氣出現(xiàn)泄漏首先要考慮的就是對(duì)人體的傷害，其次是對(duì)環(huán)境的危害。對(duì)人體的傷害又可分為短期傷害、長(zhǎng)期傷害、死亡或者對(duì)人體表面的傷害，比如燒傷和呼吸問題。對(duì)環(huán)境的危害主要分為對(duì)大自然生態(tài)系統(tǒng)的危害，比如影響水資源，破壞地質(zhì)環(huán)境和污染空氣等。

5結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)受地基沉降影響的管道進(jìn)行彎曲變形測(cè)量，在有限元應(yīng)力分析過(guò)程中對(duì)變形原因進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的改進(jìn)措施。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，如果發(fā)現(xiàn)管道發(fā)生彎曲變形，應(yīng)當(dāng)立即停止使用，對(duì)管道彎曲變形的部位進(jìn)行維修或者更換以后才能夠進(jìn)行使用，并且需要加強(qiáng)設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)督等單位的規(guī)范要求，建立壓力管道安全管理措施，加強(qiáng)巡線檢查制度，定期對(duì)管道進(jìn)行檢修工作。

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