湖北十堰市順達能源工程公司　肖　軍

淺談天然氣輸送管道鋪設施工的安全技術

湖北十堰市順達能源工程公司肖軍

文章對危及天然氣輸送管道安全的危險因素進行了分析，介紹了天然氣管道施工的技術規(guī)范，研究了天然氣管道鋪設鋼管絕緣層施工的安全操作要點，同時指出住宅室內燃氣管道暗埋施工的安全技術要點。

天然氣輸送管道鋪設施工安全技術

天然氣管道幾乎全部沿路埋地鋪設，經(jīng)過橋梁或高層建筑物時還需進行地下穿越，因此對天然氣管道的施工質量要求比較高才能保證管道的安全使用。天然氣管道鋪設施工安全是一項比較復雜的工作。在管道設計和施工時，一定要遵循有關的規(guī)范和規(guī)章制度，從而有效地確保石油天然氣管道的安全運行。

1　天然氣地面管道鋪設施工安全的重要性

石油天然氣管道是國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的重要“生命線”。由于其具有高能高壓、易燃易爆、有毒有害、連續(xù)作業(yè)、鏈長面廣、環(huán)境復雜等特點，安全運輸受到社會廣泛關注。特別是石油天然氣管道所遭受的野蠻施工和違章占壓問題，既影響管道的安全正常運輸，又威脅人民群眾生命安全。隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人民生活水平也隨之不斷的提高，在日常生活基礎能源中，天然氣是極其重要的能源之一。因此，在城市天然氣管網(wǎng)建設過程中，必須確保居民能夠正常生活。壓力管道的鋪設是天然氣輸送工程中的重要環(huán)節(jié)，如今天然氣在國內的運用已經(jīng)越來越廣泛，管道安裝質量控制不好的話容易造成天然氣泄漏等較大事故，嚴重的甚至造成人員傷亡，給正常的管道運營生產和人民生活造成不便，給國民經(jīng)濟帶來損失，所以保證壓力管道的安裝質量，通過對天然氣管道施工階段的事前控制、事中控制和事后控制，基本保證了燃氣管道工程質量，可確保燃氣的安全正常運行、用戶的安全用氣。

2　危及天然氣輸送管道安全的危險因素分析

常見天然氣輸送管道和設施危險因素有管件的裂紋、破裂，閥門、法蘭、墊片及緊固件的損壞，防雷防靜電設施失效，安全附件故障；輸氣站場設施危險危及因素有物理爆炸，火災和爆炸，中毒和窒息，噪聲；人的行為、安全管理危險危及因素有違章作業(yè)，安全管理不規(guī)范；管道輸送過程中火災危險有害因素有明火，靜電火花，雷擊放電，碰撞和摩擦火花，自燃引爆，違規(guī)操作；環(huán)境危險有害因素有地質災害、氣候災害和環(huán)境災害三大自然災害和不法分子偷盜氣，在管道上開孔、人為破壞等社會危險危害。

天然氣輸送管道泄漏或者設備故障而誘發(fā)火災。天然氣輸氣設備系統(tǒng)比較復雜，設備和儀表的靈敏性，也是安全運行的重要因素，如果出現(xiàn)法蘭不牢靠或儀表失靈，極易出現(xiàn)管道泄漏問題，進而引發(fā)較嚴重的火災。天然氣輸送工程比較復雜，具有復雜的線路閥室。這些閥室設置于不同的環(huán)境和地點上，極易受到外界的影響，尤其是雷電、大風等自然天氣的作用，容易造成閥室的嚴重損壞。并且，閥室的環(huán)境比較復雜，惡劣的外界的條件，加上維修不及時，造成閥室的設施出現(xiàn)一定程度的損壞，在輸氣過程中，管道極易出現(xiàn)泄漏的問題，進而引發(fā)火災。天然氣輸氣的安全運行很大程度上依賴于各精準儀表形成的安全監(jiān)測和警報系統(tǒng)。也就是說，各安全監(jiān)測系統(tǒng)與管道的安全運行有著直接的關系，一旦出現(xiàn)儀表故障極易出現(xiàn)監(jiān)測系統(tǒng)的癱瘓，出現(xiàn)安全監(jiān)測的空白，對于泄漏或管道破裂的事故無法進行及時的檢測，進而引發(fā)火災事故。并且廢氣的排放問題，也是引發(fā)火災事故的重要方面。管道出現(xiàn)事故時，需要進行氣體的排放，并進行火炬放空的方法進行處理。而一旦火炬系統(tǒng)出現(xiàn)故障，就會造成天然氣直接進入空氣之中，當天然氣達到一定濃度，就已出現(xiàn)爆炸的嚴重事故。

輸送管道由于各種各樣的原因，設備設施、管道或連接部位如常有易燃、易爆物質介質泄漏，一遇點火源或引爆能時，將引起火災、爆炸事故。因此控制點火源的產生意義重大。產生或影響點火源的因素主要有：明火；靜電火花；雷擊放電；碰撞和摩擦火花；自燃引爆；違規(guī)操作。我國早期建設的天然氣輸送管道，幾乎全部采用螺旋焊鋼管。此種鋼管的焊縫缺陷引發(fā)的事故比直縫鋼管概率高。螺旋焊縫鋼管制管時，剪邊及成形壓力造成刻傷，造成焊接時的焊接缺陷并引起應力集中，在含硫化氫的腐蝕性介質中形成局部陽極。在輸氣的低頻脈動應力作用下，局部腐蝕逐漸擴展成裂紋，在較低的輸氣壓力下即可產生爆管，沿焊縫管道撕裂。因此，在材料選用方面，應避免選用螺旋焊鋼管。近年來，天然氣管線普遍采用APIX系列等級的材質制管時，采用直縫隙雙面埋弧焊。與國際水平相比，我國原有的管口焊接質量水平較低，常見的缺陷有電弧燒穿、氣孔、夾渣和未焊透等，也是引發(fā)事故的重要因素。近年一大批新建油氣管道工程的焊接質量有了很大的提高，采用了自動埋弧焊工藝，施工水平接近或達到國際先進國家的水平。管口焊接質量把關非常重要，必須嚴格按照施工工程質量管理要求施工，嚴格焊縫檢驗檢測，確保工程質量，不留事故隱患。

自然因素是影響管道安全運行的重要原因。地質災害、氣候災害和環(huán)境災害是三大自然災害。地震災害是由地球內部的激烈運動而引起的。地震波所能影響的區(qū)域要比永久性地土變形影響區(qū)域大，破壞管道系統(tǒng)的可能性大。永久性地土變形，如地表斷裂、土壤液化、塌方等，對線路的支架造成傾斜或斷裂、變形，引發(fā)埋地管道破裂，造成天然氣泄漏。氣候災害包括干旱、寒潮、低溫、雪暴、大霧、暴雨、雷電、熱浪和沙塵暴等,對管道系統(tǒng)影響最嚴重的是大風、雷電、低溫和暴雨。大風的危害如架空管道支架強度不夠，遇到大風易造成支架倒塌，從而破壞管道，導致易燃物質泄漏而引發(fā)事故。雨季、臺風等自然因素引起的雨水沖刷會導致水保工程倒塌、管道埋深不足甚至管道裸露。雷電破壞是多方面的，但從其破壞因素分析，可以分為三類：電性質的破壞；熱性質的破壞；設備設施的破壞。如管道防雷設施不健全，雷電會造成管道破裂，引發(fā)火災爆炸事故。低溫對管道的危害主要體現(xiàn)為兩個方面。一方面使管道材料脆化，即隨著溫度越低，低碳鋼和低合金鋼的強度提高，而韌性降低；當溫度低于韌脆性轉變溫度時，材料從韌性狀態(tài)轉變?yōu)榇嘈誀顟B(tài)，使輸送管道發(fā)生脆性破壞的概率大大提高；另一方面，低溫使長輸管道輸送介質中的氣體、液體發(fā)生相變，如水蒸氣變?yōu)樗?，水變?yōu)楸龋l(fā)管道堵塞事故。此外由于熱脹冷縮的作用，隨著環(huán)境溫度的降低，有可能導致較大的應力，致使管道變形破裂，造成易燃物質泄漏。暴雨危害主要表現(xiàn)為：管線輸送的某些地段由于地勢較低，暴雨過后容易造成積水、泥石流等給線路的支架和管道構成威脅，直接影響輸氣管道的安全。

隨著人們對天然氣需求的加強，輸氣管道的運行效率增加。管道的輸氣運行，需要基于高壓力的運行條件，對于輸氣管道的有著較高的質量要求。輸氣管道埋設于地表之下，受到地質環(huán)境的影響較大，諸如管道腐蝕、破裂的問題十分的普遍。天然氣的輸送是基于密封條件下進行的，一旦出現(xiàn)管道的密封性遭到破壞，天然氣就會出現(xiàn)泄漏，進而空氣之中，以形成具有爆炸。

安全管理不規(guī)范主要表現(xiàn)在：安全管理制度未建立或不健全；安全管理資料遺失或不全；安全管理法規(guī)宣傳和執(zhí)行不到位；企業(yè)自身安全意識不高。

隨著我國改革開放的不斷深入，城市建設步伐加快，天然氣管道輸送工程，已成為城市設施建設的重要組成部分。然而，天然氣輸送工程具有特殊性，天然氣極易出現(xiàn)火災危險性，影響輸氣工程的安全運行。所以，在天然氣管道輸送中，要科學規(guī)范的消防設計，以及火災的預防工作，尤其消防設計的科學合理性、各重要部位的火災預防，是提高管道輸氣運行安全性的重要舉措。

3　天然氣管道施工的技術規(guī)范

天然氣的主要成分是甲烷，易燃易爆，其爆炸極限為5%～14%，密度<0.75 kg/m3，比空氣的密度小。隨著國內經(jīng)濟的發(fā)展，天然氣長距離輸送管線在不斷建設。天然氣管線由于輸送的是壓縮氣體，影響安全的內在和外在因素較多，存在著不同的風險，嚴格遵守天然氣管道施工規(guī)范是其安全使用的基本保證。天然氣管道施工規(guī)范如下：

用戶室內燃氣管道的最高壓力和用氣設備的燃氣燃燒器采用的額定壓力應符合現(xiàn)行國家標準《城鎮(zhèn)燃氣設計規(guī)范》(GB 50028—2006)的規(guī)定。管道、管件、管道附件、閥門及其他材料應用在室內燃氣管道上，應符合設計文件的規(guī)定，安裝前檢驗時應按國家現(xiàn)行標準進行，不得使用不合格者。在室內燃氣管道安裝前的，應能滿足管道施工安裝的要求。安裝燃氣管道時，管道的預制和安裝要按設計施工圖進行。

燃氣管道施工時，以避免將管體焊縫朝向墻面，焊縫不明顯的管道應事先做好標記。暗埋在墻內的銅管或不銹鋼波紋管，應使用專用的開鑿機開槽。灌槽寬度宜為管道外徑加20 mm，深度應滿足覆蓋厚度不小于10 mm的要求。嚴禁在承重墻、柱、梁開鑿管槽。燃氣管道使用的管道、管件及管道附件當設計文件無明確規(guī)定時，管徑小于或等于DN50，宜采用鍍鋅鋼管或銅管；管徑大于DN50或使用壓力超過10 kPa,應符合規(guī)范的規(guī)定。

建筑物設計沉降量大于50 mm時，可對燃氣引入管可采取如下補償措施：加大引入管穿墻處的預留洞尺寸；引入管穿墻前水平或垂直彎曲2次以上；引入管穿墻前設置金屬柔性管或波紋補償器。燃氣引入管閥門宜設在建筑物內，對重要用戶還應在室外另設閥門。

燃氣引入管的最小公稱直徑應符合下列要求：輸送人工煤氣和礦井氣不應小于25 mm；輸送天然氣不應小于20 mm；輸送氣態(tài)液化石油氣不應小于15 mm。輸送濕燃氣的引入管，埋設深度應在土壤冰凍線以下，并宜有不小于0.01向室外管道的坡度。

目前，輸氣管道是通過采用大口徑和高輸氣壓力的技術措施來提高經(jīng)濟效益，因此要求管材有較高的強度。據(jù)計算，例如一條輸送壓力為7.5 MPa，直徑1 400 mm的輸氣管道可代替3條壓力5.5 MPa,直徑1 000 mm的管道，可節(jié)省投資35%，節(jié)省鋼材19%。

燃氣引入管穿過建筑物基礎、墻或管溝時，均應設置在套管中，并應考慮沉降的影響，必要時應采取補償措施。套管與基礎、墻或管溝等之間的間隙應填實，其厚度應為被穿過結構的整個厚度。套管與燃氣引入管之間的間隙應采用柔性防腐、防水材料密封。

引入管敷設位置應符合下列規(guī)定：燃氣引入管不得敷設在臥室、衛(wèi)生間、易燃或易爆品的倉庫、有腐蝕性介質的房間、發(fā)電間、配電間、變電室、不使用燃氣的空調機房、通風機房、計算機房、電纜溝、暖氣溝、煙道和進風道、垃圾道等地方；住宅燃氣引入管宜設在廚房、走廊、與廚房相連的封閉陽臺內等便于檢修的非居住房間內。當確有困難，可從樓梯間引入，但應采用金屬管道，且引入管閥門宜設在室外；商業(yè)和工業(yè)企業(yè)的燃氣引入管宜設在使用燃氣的房間或燃氣表間內；燃氣引入管宜沿外墻地面上穿墻引入。室外露明管段的上端彎曲處用三通和絲堵，并做防腐處理。寒冷地區(qū)輸送濕燃氣時應保溫；引入管可埋地穿過建筑物外墻或基礎引入室內。當引入管穿過墻或基礎進入建筑物后應在短距離內出室內地面，不得在室內地面下水平敷設；燃氣引入管穿墻與其他管道的平行凈距應滿足安裝和維修的需要，當與地下管溝或下水道距離較近時，應采取有效的防護措施。

在地下室、半地下室、設備層和地上密閉房間敷設燃氣管道時，應符合下列要求：凈高不宜小于2.2 m；應有良好的通風設施，房間換氣次數(shù)不得小于3次/h；并應有獨立的事故機械通風設施，其換氣次數(shù)不應小于6次/h；應有固定的防爆照明設備；應采用非燃燒體實體墻與電話間、變配電室、修理間、儲藏室、臥室、休息室隔開。當燃氣管道與其他管道平行敷設時，應敷設在其他管道的外側。地下室內燃氣管道末端應設放散管，并應引出地上。放散管的出口位置應保證吹掃放散時的安全和衛(wèi)生要求。

埋在土壤中的金屬管道由于各種原因管道表面將出現(xiàn)陽極區(qū)和陰極區(qū)，并在陽極區(qū)發(fā)生局部腐蝕。陰極保護就是利用外加手段迫使電解質中被保護金屬表面都成為陰極以達到抑制腐蝕的目的。使用陰極保護時被保護的金屬管道應有良好的防腐絕緣層，以降低陰極保護的費用。陰極保護技術根據(jù)保護電流的供給方式，可分為犧牲陽極法和強制電流法兩種保護方法。采用犧牲陽極法的主要優(yōu)點:無需外部電源、對外界干擾少、安裝維護費用低、無需占用其他建構筑物、保護電流利用率高等，因此特別適合于城市范圍內的埋地鋼管腐蝕。城市埋地煤氣管道防腐的陰極保護宜用犧牲陽極法。當條件許可時也可采用強制流保護法。

4　天然氣管道鋪設鋼管絕緣層施工安全操作要點

天然氣管道鋪設應完善設計，嚴格執(zhí)行國家石油天然氣行業(yè)的現(xiàn)行標準、規(guī)程、規(guī)范和管理規(guī)定。線路走向安全可靠、經(jīng)濟合理，充分考慮施工和運行管理的可操作性。對河流、公路等穿越段管線采用套管保護、重點設防。管道防腐采用外涂層加陰極保護的聯(lián)合防腐技術。結合管道沿線地質情況，增加管道埋深。采用SCADA系統(tǒng)，對各輸氣站工藝參數(shù)實時監(jiān)控，設置聯(lián)銷報警系統(tǒng)，實現(xiàn)科學化、自動化管理。做好工程地質勘察，盡量避開不良地質地段，采取合理有效的防靜電和雷擊措施，使自然災害可能對管線造成的影響降到最低。

針對新建管道易引發(fā)事故的因素，天然氣輸氣管道過程中從材料設備、設計、監(jiān)理、施工等環(huán)節(jié)加強管理，規(guī)范運作，嚴格貫徹執(zhí)行HSE管理體系，確保工程建設的質量和安全。

對施工單位的審查主要審查的是施工單位的資質，即主要審查施工單位在燃氣管道施工方面的能力，與此同時還應該全面的對施工單位的過往建設業(yè)績、員工自身素質、施工監(jiān)管水平、施工裝備條件以及企業(yè)的信譽等方面進行考核，只有這樣才能使燃氣管道的施工質量得以保證。燃氣管道工程的質量管理，首先應在設計時就要進行完善的質量設計分析，保證設計的理論基礎沒有任何質量問題。然后就是在施工的具體過程中，進行實時的質量管理。從而保證施工的質量。

由于燃氣管道工程十分復雜，因此在施工過程可能影響施工質量的因素很多。但總的來說影響其施工質量的因素主要有：人為因素、施工材料、施工設備以及施工工藝等。人為因素是影響施工質量的主要因素，因為人是施工的直接參與者、指揮者。人的作用直接決定了施工質量的好壞。因此在應選擇責任感強、實踐經(jīng)驗豐富的人對施工進行管理。主要應包括：提高人的自身素質、提高業(yè)務水平、提高對社會的責任感。只有這樣才能使“質量第一”的理念深深地在施工的具體環(huán)節(jié)上體現(xiàn)出來。從而保證施工質量。施工材料質量是決定施工質量的物質基礎。加強材料設備管理：組織專家論證，確定主要材料設備的規(guī)格、型號；主要材料設備經(jīng)嚴格的資質審查后，以招投標方式確定；重要材料設備業(yè)主派人配合監(jiān)理駐廠跟蹤檢驗、派人押運，防止途中損壞。使用前須經(jīng)過業(yè)主、監(jiān)理組織的聯(lián)合檢驗，及時處理現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)的問題。在對施工材料進行監(jiān)管時，應設立施工材料監(jiān)管小組，對采購部門采購回來的工程材料進行檢核，以保證材料的質量。施工設備是實施施工的工具，應強化對施工設備的管理，以保證設備的正常運行。對施工工藝的監(jiān)管，要確保燃氣管道的施工設計方案在具體實施的過程中得到很好的執(zhí)行，避免由于施工不按要求進行而帶來的質量問題。

嚴把施工質量關，嚴格審查施工單位的各項施工組織方案，確保符合技術規(guī)范標準和工程實際；對施工重點工序尤其是管道焊接嚴格管理。地下鋼管絕緣層施工需要將熔化的瀝青澆于管壁，用布纏扎。操作中應注意以下要點：瀝青的熔化操作應選擇在露天安全地點進行。熔化的瀝青避免與明火直接接觸而著火。發(fā)生瀝青著火應立即采取措施使之隔絕空氣而熄滅，不得澆水，否則將導致燃燒范圍擴大。鋼管絕緣層纏扎時，操作人員必須戴長帆布手套和穿帆布工作服，防止熔化瀝青外濺灼傷皮膚。遇雨雪天氣，應停止野外操作，因灼熱的瀝青遇水后會發(fā)生爆濺。組織監(jiān)理對焊工進行資質審查并現(xiàn)場考核，合格后方可施焊；清除坡口及兩側的水、銹、油、污，正式焊接前在試板上進行焊接規(guī)范調試；焊接過程嚴格按焊接工藝指導書要求進行；管道下溝時嚴禁損傷防腐層，采用電火花檢漏儀和音頻檢測儀檢查，發(fā)現(xiàn)漏點及時修補。燃氣施企業(yè)安全施工是企業(yè)的生存之本，具體要做到：落實各崗位的安全責任制度，確保安全生產專項資金的投入。要大力開展安全教育培訓，搞好安全宣傳，提高每名職工的自我保護意識，杜絕違章操作、違章指揮。安全是靠企業(yè)每一名職工在各個工作崗位中，盡職盡責地做好安全工作來保障的。

5　住宅室內燃氣管道暗埋施工的安全技術要點

早期的城鎮(zhèn)建設對于小區(qū)住宅建筑內的燃氣管道施工大都是以明管敷設的方式進行施工，但隨著人們生活水平的提高，傳統(tǒng)的室內燃氣管道外露的敷設方式已經(jīng)達不到用戶的美觀要求，燃氣管道暗埋就是在這樣的背景下發(fā)展起來的。然而管道暗埋造價較高，一旦發(fā)生泄漏不能及時發(fā)現(xiàn)，容易造成嚴重的事故，同時由于管道暗埋使得施工空間狹小，給管道的維修帶來很大不便。因此，為了克服燃氣管道暗敷的缺點，除了要加強施工質量控制以外，還要對其防泄漏、防腐問題進行有效處理，使之既能滿足美觀的要求，又能保證運行的安全。

國家標準《城鎮(zhèn)燃氣設計規(guī)范》(GB 50028—2006)對住宅室內燃氣管道支管埋設給出了明確規(guī)定，從材料選擇、敷設施工等方面規(guī)定了具體要求。規(guī)范規(guī)定室內燃氣管道宜選用鋼管，也可選用銅管、不銹鋼管、鋁塑復合管和連接用軟管，一些地方在建用戶達到90%的戶內使用阻燃復合鋁塑管進行暗埋。

住宅室內燃氣管道暗埋施工需要重點把握好以下技術要點：一是處理好防泄漏問題。禁止使用鍍鋅鋼管作為暗埋燃氣管，由于鍍鋅管一般采用螺紋連接，絲扣易腐蝕容易發(fā)生泄漏，如果作為暗埋管材料，存在較大的安全隱患，所有連接管件禁止暗埋。管道隱蔽前應做強度及氣密性試驗檢驗合格后方可封管，其試驗壓力為0.4 MPa；二是處理好防腐問題。燃氣管道暗埋后，由于受墻面(或混凝土體)內堿性液和水汽的作用，管道易被腐蝕，所以必須做好防腐措施，以延長管道的使用壽命。采用聚乙烯防腐膠帶或熱收縮膠帶作外防腐層，使然氣管道與外界隔絕。燃氣管道周圍不得存在有尖利鋒的物體、碎片、垃圾或存積水氣，以防止防腐蝕層被劃傷或破壞及水汽的侵入。應確保燃氣管道被混凝土或墻面批當完全包圍，覆蓋燃氣管道的混凝土或墻面的厚度不得小于2 cm；三是處理好管道安全問題。管道走向選擇梁底或墻角，并在埋管位置標明管線走向，以方便維修及防止住戶鉆孔鑿穿管道發(fā)生危險。同時，在施工中要保證燃氣管道不得與其他金屬結構（如鋼筋）或導電體接觸，避免燃氣管帶電。四是在平面內變盡量不使用管件，以減少暗管的接頭數(shù)量。在相鄰直角墻面的拐角處，使用90度彎管連接，如用不銹鋼波紋管可直接彎角，同時注意預留足夠的埋管槽。復合管的允許彎曲半徑為5倍D，若小于這個數(shù)值，或彎曲時未塞人輔助彈簧，管道就很易出現(xiàn)凹陷，裝修工人在貼瓷磚時如不留意，便會造成這種情況。而銅管彎曲半徑可小至3倍D，且表面硬度高，不易發(fā)生這個問題。

6　結語

天然氣輸送管道運行過程中易受自然環(huán)境、人文因素、施工條件等的影響，這也使得對天然氣管道鋪設工程質量進行嚴格的安全控制成為天然氣管道建設過程中的重點工作，安全優(yōu)先的前提下才能夠完成天然氣管道建設的順利實施和工程竣工。

Discussion on the Gas Pipeline Laying Construction Security Technology

Hubei Shiyan Shunda Energy Engineering Co.,Xiao Jun

Safety is important in natural gas pipeline construction. This paper analyzes the risk factors which endanger the safety of natural gas pipelines, introduces the natural gas pipeline construction specifications, studies the key points of pipeline insulation construction, and recommends the safety technical points in residential indoor dark buried gas pipeline construction.

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