劉 洪 洋

（中國石油遼寧撫順銷售分公司， 遼寧 撫順 113001）

天然氣輸氣管道泄漏因素分析

劉 洪 洋

（中國石油遼寧撫順銷售分公司， 遼寧 撫順 113001）

摘 要:“十五”期間是我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)持續(xù)發(fā)展的重要階段。天然氣作為清潔的新興能源，在我國將得到快速發(fā)展，只有避免天然氣管道泄漏，加強(qiáng)管理，保障管網(wǎng)的安全和穩(wěn)定供氣，才能對我國天然氣產(chǎn)業(yè)鏈的供應(yīng)安全建設(shè)提供強(qiáng)有力的支持。

關(guān) 鍵 詞：天燃?xì)夤艿?；泄?/p>

1 天然氣輸氣管道泄漏因素分析

1.1 設(shè)計(jì)不合理

設(shè)計(jì)的好壞對輸氣管道的安全有直接的影響，不合理的工藝流程、錯誤的工藝計(jì)算、有缺陷的管道強(qiáng)度設(shè)計(jì)、不合理的管道材料選用、不合理的防腐設(shè)計(jì)、管道布置考慮不周全、不合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等均是造成輸氣管道安全隱患的因素。

1.2 施工質(zhì)量問題

施工質(zhì)量不僅與管道使用壽命、系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益息息相關(guān)，更是關(guān)系到輸氣管道的運(yùn)行安全的直接因素［1］。造成施工質(zhì)量不合格的原因主要有以下幾方面：

（1）管道施工隊(duì)伍技術(shù)水平低、管理失控

管道施工單位由于承建管道的歷史不同，對規(guī)范的理解、認(rèn)識也不同。在施工中由于人員技術(shù)水平、施工設(shè)備、管理水平不同，施工質(zhì)量也不同。由于以下原因，將為管道的運(yùn)營帶來隱患：管道施工單位人員技術(shù)水平低、施工設(shè)備不足、管理水平混亂，造成施工質(zhì)量很難保證；如果施工單位違章施工、違規(guī)分包，不按設(shè)計(jì)圖紙要求施工，施工單位沒有資質(zhì)或超資質(zhì)承包、施工特種作業(yè)人員沒有資格證，都會對施工質(zhì)量造成嚴(yán)重問題［2］。

（2）強(qiáng)力組裝

在現(xiàn)場施工設(shè)備缺乏、施工條件惡劣或管道端口質(zhì)量有問題時，如果進(jìn)行強(qiáng)力組裝，會對管道質(zhì)量及日后使用安全產(chǎn)生以下的影響：

進(jìn)行強(qiáng)力裝配時，一般情況下需要采用特別的方法強(qiáng)制使管道發(fā)生變形，但一旦焊接完成后并撤除裝配工裝或定位塊后，管道會因恢復(fù)原來的形變而在焊縫內(nèi)產(chǎn)生了較高的安裝殘余應(yīng)力，這樣就會使管道在工作時應(yīng)力增大；進(jìn)行強(qiáng)力裝配時，需要在管道外表面焊接或用其他方式固定的工裝或定位塊，這樣就有可能會破壞鋼管表面的材質(zhì)狀態(tài)結(jié)構(gòu)，從而造成管道承壓運(yùn)行后的破壞點(diǎn)產(chǎn)生缺陷，同時也有可能損壞管道的表面防腐層，降低了管道防腐性能或進(jìn)行強(qiáng)力組裝會使管道常常伴隨有超差錯邊的現(xiàn)象，超差錯邊不僅會使管道承壓強(qiáng)度減弱，而且會造成較大的應(yīng)力集中，這樣就很容易產(chǎn)生缺陷。

（3）焊接缺陷

焊接會使輸氣管道產(chǎn)生很多種缺陷，較為常見的有夾渣、焊瘤、未熔透、未熔合、裂紋、氣孔和咬邊等等。長輸管道的鋪裝方式一般均為埋地敷設(shè)，如果管道一旦建成、投產(chǎn)之后，一般情況下都是連續(xù)運(yùn)行的。因此，管道中如果存在焊接缺陷，不但難以發(fā)現(xiàn)，而且不易修復(fù)，這樣就會給管道安全運(yùn)行構(gòu)成威脅。

輸氣管道施工時，影響焊接質(zhì)量或造成焊接缺陷的主要因素有以下幾點(diǎn)：

a. 施工流動性對焊接質(zhì)量的影響

施工作業(yè)點(diǎn)隨著施工進(jìn)度而不斷的改變遷移，因而焊接作業(yè)也處于流動狀態(tài)，提高了施工管理、安全管理、質(zhì)量管理等方面的難度，從而也增加了保證管道焊接質(zhì)量的難度。

b.地形地貌對焊接質(zhì)量的影響

敷設(shè)長輸管道線路，沿線地形地貌不同，施工單位只能根據(jù)管道敷設(shè)線路現(xiàn)場的施工條件，因地制宜，根據(jù)現(xiàn)場情況選擇焊接方法來滿足工程需要，因此地形地貌是影響焊接質(zhì)量的直接原

c.環(huán)境對焊接質(zhì)量的影響

野外露天施工，常伴有風(fēng)、雨、雷電等惡劣天氣，以及受溫度、濕度等自然環(huán)境的影響，這不僅使人的操作技能難以正常發(fā)揮，而且不能提供良好的作業(yè)條件。

d.其他焊接因素的影響

焊接技術(shù)以及設(shè)備、工藝、材料、焊工的技能等因素，對焊接質(zhì)量也有很大的影響。

e.人文環(huán)境和社會環(huán)境對焊接質(zhì)量的影響

在人口眾多密集、水網(wǎng)密布、雨水較多、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)等地區(qū)，由于種種原因造成施工無法連續(xù)進(jìn)行，就會給現(xiàn)場焊接帶來困難?，F(xiàn)場留頭多，連頭數(shù)量增加，都是由于這種外界因素造成的，這些原因使得焊接質(zhì)量難以保證。

（4）補(bǔ)口、補(bǔ)傷質(zhì)量問題

鋼管在現(xiàn)場焊接以后，未防腐的焊接部位需要補(bǔ)口。在施工過程中，由于各種原因造成鋼管內(nèi)外表面的防腐涂層損壞，特別是外表面涂層的損壞，在損壞處要補(bǔ)傷。補(bǔ)口、補(bǔ)傷的質(zhì)量不良也會對管道抗腐蝕性能產(chǎn)生影響，從而引起管道抗腐蝕性失效。影響補(bǔ)口、補(bǔ)傷質(zhì)量的因素有：

鋼管在補(bǔ)口、補(bǔ)傷之前，需要處理鋼管表面，進(jìn)行噴砂，如果表面處理不好，粗糙度達(dá)不到要求，將會嚴(yán)重影響補(bǔ)口、補(bǔ)傷質(zhì)量；對于不同的防腐材料，其補(bǔ)口、補(bǔ)傷施工工藝不同，而且有一套嚴(yán)格的程序，一旦由于現(xiàn)場施工的條件較差，施工人員的素質(zhì)較低，技術(shù)不達(dá)標(biāo)，就有可能影響施工工藝的標(biāo)準(zhǔn)和效果；在補(bǔ)口時施工人員未按規(guī)定要求與鋼管已有的防腐層進(jìn)行搭接，或搭接長度不夠；補(bǔ)傷時面積不能滿足標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范要求，特別是穿越段的補(bǔ)傷，如果補(bǔ)傷面積不夠而又未加保護(hù)帶，就會極易引起防腐層的刮脫；補(bǔ)口、補(bǔ)傷強(qiáng)度或厚度不符合要求，會對管道造成再次損壞或防腐能力不足［5］。

（5）管溝、管架質(zhì)量問題

輸送站場部分的管道，一般采用沿地敷設(shè)，使用管架支撐；站場外的管道一般采用埋地敷設(shè)。管溝、管架質(zhì)量對管道安裝質(zhì)量有一定的影響，具體如下：

管溝開挖深度或穿越深度不夠時，遇洪水或河水沖刷覆土或河床，將使管道懸空或拱起，造成變形、彎曲等；當(dāng)管溝基礎(chǔ)不實(shí)時，回填壓實(shí)，特別是采用機(jī)械回填壓實(shí)時，就會造成管道向下彎曲變形；當(dāng)?shù)叵滤惠^高而未及時把水排出就敷設(shè)管道時，由于管道底部處在懸空的狀態(tài)，如果夯實(shí)不嚴(yán)，就會極易造成管道的向上拱起而引起變形；管道敷設(shè)時，溝底土及管道兩側(cè)和上部回填中砂石粒度超差，而造成損壞防腐覆蓋層；管架強(qiáng)度不夠，支撐的管道下沉而產(chǎn)生變形。

（6）穿越質(zhì)量問題

管道線路在敷設(shè)沿線有時候需要穿越公路、鐵路及河流或其他特殊設(shè)施，對于穿越的管段，由于敷設(shè)完成后實(shí)施再檢修等工作會非常困難及麻煩，因此，穿越施工的質(zhì)量就會成為影響管道質(zhì)量的重要因素，具體如下：當(dāng)穿越河流段的管道隨著河床受水流沖刷而使其深度逐漸減少時，將有可能造成管道懸空；河流堤岸的防護(hù)工程或公路和鐵路養(yǎng)護(hù)工程的施工帶來的震動可能對管道造成損壞；管道穿越電氣化鐵路或從高壓變電站、高壓線路附近通過時，地層之中的強(qiáng)雜散電流會使管道陰極保護(hù)電流的保護(hù)作用遭到破壞，導(dǎo)致局部陰極保護(hù)失效，增加管道被腐蝕的危險性。因此，穿越段的環(huán)境和地質(zhì)條件的改變對控制管道防腐影響較大；穿越段施工與其他段來比相對困難，因此，很容易造成漏檢或檢驗(yàn)控制不嚴(yán)的情況，從而給管道運(yùn)行造成安全隱患。

（7）檢驗(yàn)控制問題

管道質(zhì)量是由施工過程來保證的，隨著長輸管道事業(yè)的發(fā)展，許多新技術(shù)應(yīng)用到管道建設(shè)上來，有可能一時找不到合適的檢驗(yàn)方法或手段來驗(yàn)證具體的質(zhì)量工作，工程質(zhì)量難以得到保證。檢驗(yàn)驗(yàn)證都是由建設(shè)單位委托監(jiān)理或監(jiān)督單位來完成的，如果這些單位不及時到位行使檢測職責(zé)，或技術(shù)水平較低不能勝任具體的檢驗(yàn)工作，將給工程質(zhì)量留下安全隱患。另外，具體檢驗(yàn)控制點(diǎn)的設(shè)置、檢驗(yàn)內(nèi)容的確定不能滿足標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范要求，或者不符合工程實(shí)際需要，造成質(zhì)量事故［6］。

1.3 腐蝕、磨蝕腐蝕失效

腐蝕、磨蝕腐蝕失效是長輸管道的主要失效形式之一。腐蝕會導(dǎo)致管道的壁厚大面積減薄，從而使管道過度變形或爆破，還有可能導(dǎo)致管道穿孔，引發(fā)漏氣事故，造成安全隱患。

在天然氣輸送過程中，若天然氣中所含塵粒等固體雜質(zhì)未被有效分離清除，輸送的天然氣流速較高，會沖擊、磨蝕管道或設(shè)備材料表面，在管道轉(zhuǎn)彎處尤為嚴(yán)重，從而可能導(dǎo)致局部減薄、發(fā)生泄漏。

1.4 疲勞時效

管道、設(shè)備等設(shè)施在交變應(yīng)力的作用下發(fā)生的破壞現(xiàn)象稱為疲勞破壞。所謂交變應(yīng)力即為因載荷作用而產(chǎn)生隨時間周期或無規(guī)則變化的應(yīng)力。交變應(yīng)力引起的破壞與靜應(yīng)力引起的破壞現(xiàn)象截然不同，即使在交變應(yīng)力低于材料屈服極限的情況下，經(jīng)過長時間反復(fù)作用，也會發(fā)生突然破壞。

輸氣管道經(jīng)常開停車或變負(fù)荷，系統(tǒng)流動不穩(wěn)定，穿越公路、鐵路處地基振動產(chǎn)生管道振動等均會產(chǎn)生交變應(yīng)力。而管道、設(shè)備等設(shè)施在制造過程中，會存在開孔或支管連線、焊縫缺陷，這些幾何不連續(xù)會造成應(yīng)力的集中，而交變應(yīng)力的作用會在這些部位產(chǎn)生疲勞裂紋，疲勞裂紋逐漸擴(kuò)展會貫穿整個壁厚后，進(jìn)而導(dǎo)致天然氣泄漏或火災(zāi)、爆炸事故。

1.5 物理爆炸

由于管道壓力高，當(dāng)管道受力超過強(qiáng)度極限時，則發(fā)生物理爆炸。從而造成大量天然氣泄漏。

2 結(jié) 論

在正常情況下天然氣是在密閉的系統(tǒng)中輸送的，一旦輸送系統(tǒng)發(fā)生故障導(dǎo)致密閉輸送的天然氣泄漏，天然氣就會易與空氣中的成分形成爆炸性混合氣體，遇到火源或高熱就會發(fā)生火災(zāi)、爆炸事故。

因此我們必須重視并銘記導(dǎo)致輸氣管道發(fā)生泄漏的因素，在今后的設(shè)計(jì)、施工過程中嚴(yán)格執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的要求，提高天燃?xì)夤芫€安全運(yùn)行的科技管理水平，保障天燃?xì)夤芫€及設(shè)施的安全運(yùn)行。

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中圖分類號：TE 832

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1671-0460（2014）03-0389-03

收稿日期：2013-08-01

作者簡介：劉洪洋（1978-），男，遼寧撫順人，助理工程師，畢業(yè)于遼寧石油化工大學(xué)，從事石油銷售工作。E-mail：24661639@qq.com。

通訊作者：劉兵兵（1986-），男，在讀研究生，研究方向：石化設(shè)備安全評價結(jié)構(gòu)完整性及災(zāi)害預(yù)防。E-mail：1164613548.com。

Analysis of Natural Gas Pipeline Leakage Factors

LIU Hong-yang
（PretroChina Liaoning Fushun Sales Branch, Liaoning Fushun 113001，China）

Abstract:The period of “the Tenth Five-year Plan” is an important stage in the sustainable development of China's economic construction. The natural gas industry as a clean new energy has got rapid development in China. To strengthen management to avoid gas pipeline leak and ensure the safety and stability of the pipe network can provide strong support for China natural gas supply chain safety construction.

Key words:Nature gas pipeline; Leakage