國內(nèi)天然氣管道投產(chǎn)規(guī)范及注意問題

＊王楷 王擎 郭振軍 李京偉

（河南省發(fā)展燃氣有限公司 河南 450000）

管道投產(chǎn)技術(shù)對于保障管道安全高效運行十分重要。雖然天然氣長輸管道投產(chǎn)運行技術(shù)日趨成熟，但由于天然氣易燃易爆特性，投產(chǎn)過程中一旦發(fā)生事故，極容易造成重大人員財產(chǎn)損失。某公司天然氣長輸管道在投產(chǎn)過程中，出現(xiàn)站場收球筒底部焊縫撕裂、冰堵等問題，雖當時得到妥善處理，但有必要在事后對相關投產(chǎn)規(guī)范要求進行重新梳理并加以研究，以免事故再次發(fā)生。

1.國內(nèi)管道投產(chǎn)標準

根據(jù)工程需要，站場、管道線路可分期、分階段投產(chǎn)。投產(chǎn)前，管線、站場一般均需完成清管、試壓、干燥等步驟。國內(nèi)涉及以上步驟及管道投產(chǎn)的標準有國家標準GB/T 21448-2017《埋地鋼制管道陰極保護技術(shù)規(guī)范》；GB/T 35068-2018《油氣管道運行規(guī)范》；GB 50251-2015《輸氣管道工程設計規(guī)范》；GB 50369-2014《油氣長輸管道工程施工及驗收規(guī)范》；GB 50540-2009《石油天然氣站內(nèi)工藝管道工程施工規(guī)范》。行業(yè)標準SY 4208-2008《石油天然氣建設工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范 輸油輸氣管道線路工程》；SY/T 4114-2016《天然氣輸送管道干燥施工技術(shù)規(guī)范》；SY 4203-2007《石油天然氣建設工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范-站內(nèi)工藝管道工程》；SY/T 5922-2012《天然氣管道運行規(guī)范》；SY/T 6233-2002《天然氣管道試運投產(chǎn)規(guī)范》；中石油企業(yè)標準Q/SY GD0161-2012《輸油氣管道運行分析技術(shù)要求》；Q/SY GDJ-0356-2012《天然氣管道試運投產(chǎn)技術(shù)規(guī)范》；CDP-G-OGP-OP-027-2012-1《油氣管道清管、試壓及干燥技術(shù)規(guī)定（2012發(fā)布版）》等。書籍《油氣管道清管技術(shù)與應用》《油氣管道投產(chǎn)技術(shù)與風險管理》《新建油氣管道運行籌備工作手冊》等。

2.異常問題與解決措施

某公司主干線采用氣推氣的輸送方式投產(chǎn)。在投產(chǎn)過程中，發(fā)生收球筒底部焊縫撕裂事件。其支線在投產(chǎn)過程中發(fā)生冰堵，另一支線在運行一年后，發(fā)生渦輪流量計失效事件。事件雖及時處理解決，但有必要對事件發(fā)生原因進行分析，以提高投產(chǎn)、生產(chǎn)水平，防范類似問題再次出現(xiàn)。

(1)注氮操作事件

①事件情況描述

某公司在利用液氮氣化進行氮氣置換空氣主干線投產(chǎn)過程中，發(fā)現(xiàn)收發(fā)球筒的固定鞍座墊板邊角處出現(xiàn)兩條長約600mm的裂紋（見圖1、圖2、圖3），分別位于球筒固定鞍座墊板和筒身角焊縫處，起裂點分別在鞍座兩個筋板的作用點附近，此處斷口間隙最大，斷裂起源點屬于變截面、應力集中部位，之后向兩邊延伸。

圖1 收球筒底部兩條裂紋全圖

圖2 收球筒底部西側(cè)裂紋

圖3 收球筒底部東側(cè)裂紋

②原因分析

由于投產(chǎn)前工藝區(qū)內(nèi)所有管道已完成吹掃、試壓及干燥作業(yè)，管道氣體經(jīng)檢驗不含H2S，不存在環(huán)境介質(zhì)條件下的脆性斷裂條件，且根據(jù)現(xiàn)場分析，設備未出現(xiàn)塑性斷裂所特有的“縮頸、剪切唇”現(xiàn)象，即斷裂之前沒有“塑性屈服”階段，裂紋性質(zhì)屬于典型的“脆性斷裂”。根據(jù)監(jiān)控視頻顯示，現(xiàn)場存在注氮作業(yè)人員操作不當，注氮時間遠低于施工方案要求時間，注氮溫度（經(jīng)計算為-50℃，該溫度下材料由塑性區(qū)進入脆性區(qū)）遠低于設備材料Q345正常使用溫度（-20℃）。李麗鋒[1]及袁琴[2]等關于溫度對焊根處軸向應力的研究表明，低溫會造成管材性能脆化，由溫度變化產(chǎn)生的軸向拉伸應力會引起材料焊縫起裂并脆性擴展。

③解決方式與經(jīng)驗

現(xiàn)場立刻關掉收球筒進出口閥門，切斷該區(qū)域流程并進行緊急放空。與供貨單位積極對接，以“先處理問題后分析事故原因”為原則，將事故設備拉回原廠并重新定做新設備參與投產(chǎn)。經(jīng)投產(chǎn)結(jié)束后事故調(diào)查，明確事故原因確為注氮作業(yè)人員對注氮溫度控制不當，造成低溫環(huán)境使管材性能脆化從而事件發(fā)生。

GB/T 35068-2018《油氣管道運行規(guī)范》[3]、GB 50251-2015《輸氣管道工程設計規(guī)范》[4]、Q/SY GDJ-0356-2012《天然氣管道試運投產(chǎn)技術(shù)規(guī)范》[5]中規(guī)定，在氮氣置換過程中注氮溫度應不低于5℃，注氮流速不宜大于5m/s。在今后以氣推氣進行投產(chǎn)的過程中，應嚴格按照相關規(guī)范選擇合適的汽化器進行作業(yè)，加強注氮作業(yè)人員的崗位技能培訓，并在注氮口加裝溫度計，嚴格對溫度的控制。

(2)渦輪流量計計量事件

①事件情況描述

某公司下游支線在輸氣過程中發(fā)現(xiàn)其中一臺在用渦輪流量計在站控室及調(diào)度中心SCADA系統(tǒng)中顯示瞬時流量為0，且累計流量數(shù)值停止累加。

②原因分析

結(jié)合《渦輪流量計操作維護規(guī)程》，渦輪流量計使用時計量為0可能存在以下四方面原因：A.可轉(zhuǎn)動計數(shù)器故障損壞或接線故障；B.葉片被雜質(zhì)卡死；C.葉片損壞導致渦輪無法轉(zhuǎn)動；D.整流翼損壞或被附著物堵塞。

③解決方式與經(jīng)驗

在問題未確定原因之前，調(diào)度人員在請示上級之后首先通知下游停止供氣，站場人員隨后通過遠控及現(xiàn)場手動方式關閉流量計上下游閥門。在申請管線打開許可后，站內(nèi)人員首先排除線路故障，并將該計量撬放空并拆卸下渦輪流量計（見圖4、圖5、圖6、圖7）。

圖4 網(wǎng)式法蘭墊片雜質(zhì)

圖5 渦輪流量計葉片斷裂脫離

圖6 整流翼損壞

圖7 大顆粒焊渣

根據(jù)現(xiàn)場分析，管道內(nèi)的顆粒狀焊渣在高壓氣流的帶動下，高速沖擊正在工作旋轉(zhuǎn)的渦輪葉片上，渦輪葉片受損斷裂，從而直接導致在正常輸氣的情況下葉輪無法轉(zhuǎn)動、流量計無法計量走數(shù)事件發(fā)生。隨后，站場人員對渦輪流量計前的網(wǎng)式法蘭墊片進行更換；對已損環(huán)的渦輪流量計進行更換并通知保險公司對其進行理賠；對流量計前匯管進行多次吹掃，直至無焊渣、銹粉為止。

GB 50540-2009《石油天然氣站內(nèi)工藝管道工程施工規(guī)范》[6]中規(guī)定，在管道投產(chǎn)前應進行系統(tǒng)吹掃清洗，若為空氣或蒸氣吹掃，應在排出口用白布或涂白色油漆的靶板檢查，在5min內(nèi)，靶板上無鐵銹及其他雜物為合格。若用壓縮空氣爆破膜法吹掃，每條管道吹掃后在管道末端排氣口用涂有白色油漆的靶板檢查，以無鐵銹、灰塵及其他雜物為合格。在今后投產(chǎn)過程中，企業(yè)除重視管線清管吹掃外更應重視站內(nèi)管道的吹掃，在投產(chǎn)前要嚴格檢查吹掃結(jié)果，避免管道內(nèi)焊渣殘存；在運行過程中堅持每年春秋檢對過濾器的檢查，根據(jù)過濾情況合理安排清管作業(yè)，以免造成各類流量計的損傷。

(3)投產(chǎn)冰堵事件

①事件情況描述

某公司于1月投產(chǎn)一下游支線撬裝，投產(chǎn)過程中調(diào)壓撬引壓管發(fā)生冰堵，流量調(diào)節(jié)閥轉(zhuǎn)動過程中出現(xiàn)異響，經(jīng)現(xiàn)場解決，投產(chǎn)順利進行。

②原因分析

RMG調(diào)壓閥指揮器流道直徑狹小，加之管線投用不久管道中含有較多雜志，導致出現(xiàn)了嚴重的冰堵現(xiàn)象。在對流量調(diào)節(jié)閥等閥門進行排污操作時，發(fā)現(xiàn)閥體內(nèi)有渾濁污水排出，一方面說明撬裝內(nèi)吹掃不完全，另一方面干燥過程中未達到相關水露點標準。

③解決方式與經(jīng)驗

投產(chǎn)現(xiàn)場人員立即關閉站場進出口閥門，一方面加密分離器、匯管等設備的排污操作，及時排出管道中的液態(tài)水，并降低管線壓力，另一方面開啟電伴熱，對管道天然氣進行升溫，在此基礎上，利用熱水對冰堵段引壓管進行澆注，并持續(xù)加熱保溫。

冰堵是由于水汽和天然氣中的某些組分在一定壓力、溫度下形成的白色結(jié)晶物質(zhì)。冰堵出現(xiàn)時要破壞冰堵形成的客觀原因來使水化物得到分解，但最主要的是降低天然氣中的含水量，即降低天然氣的水露點。GB 50251-2015《輸氣管道工程設計規(guī)范》規(guī)定，當采用干燥氣體吹掃時，干燥后排出氣體水露點應連續(xù)4h比管道輸送條件下最低環(huán)境溫度至少低5℃；GB 50540-2009《石油天然氣站內(nèi)工藝管道工程施工規(guī)范》規(guī)定，干空氣干燥密閉試驗后露點升高不超過5℃，且不高于-20℃的空氣露點為合格。SY/T 4114-2016《天然氣輸送管道干燥施工技術(shù)規(guī)范》[7]中規(guī)定，干燥驗收為密閉試驗后露點升高不超過3℃，且不高于-20℃的空氣露點為合格，相比較GB 50540-2009其驗收標準更高。為提高干燥等級，保證干燥質(zhì)量，一般公司要求干燥后管道內(nèi)水露點為-20℃。

3.結(jié)束語

天然氣管道的投產(chǎn)是管道生命周期中一個非常短暫但重要的時期，它標志著管道由工程施工階段進入生產(chǎn)試運行階段。本文梳理了有關投產(chǎn)前及投產(chǎn)過程的各類相關標準，以投產(chǎn)及生產(chǎn)過程中的事故為例，參照標準分析事故原因，為管道運行單位防范類似作業(yè)出現(xiàn)同類事故提供依據(jù)。