雷富海++張沂++馬海軍

[摘 要]本文首先對集氣站設備和其連接形式進行簡要介紹，總結(jié)出集氣站主要的泄漏的形式， 對每種泄漏的原因從理論和實際兩方面進行了分析，并對每種泄漏提出了相應的處理措施。

[關鍵詞]天然氣、集氣站、泄漏、分析

中圖分類號：TE88 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）29-0008-01

前言

天然氣集氣站的設備多，流程復雜，密封點多，泄漏的概率大。集氣站天然氣一旦泄漏，小則影響正常生產(chǎn)，大則造成人員傷亡、環(huán)境嚴重污染、爆炸等惡性事故，造成巨大經(jīng)濟損失。

一、常見泄漏的種類

集氣站的設備主要有加熱爐、分離器、脫水撬、收、發(fā)球筒、閥門和附件等。這些設備和儀器、儀表之間的連接形式主要是法蘭連接、焊接和螺紋連接。在集氣站，最常漏氣的位置就是靜密封點處，如法蘭、螺紋接口處的，但管線穿孔泄漏也時有發(fā)生，主要是管線彎頭處，特別是排污管線和放空管線的彎頭處，集輸管線最常見的泄漏是由第三方破壞和腐蝕穿孔引起的。常見的泄漏有以下幾種：法蘭之間的泄漏、管道泄漏、螺紋泄漏、閥門泄漏。

二、常見泄漏的原因分析與處理措施

（一）法蘭間泄漏

法蘭間泄漏也是集氣站泄漏的最為主要的形式。由于其輸送介質(zhì)具有腐蝕、高壓以及輸送過程中產(chǎn)生的振動等特點引起天然氣管道法蘭密封失效，造成泄漏，主要有以下原因：

1）密封墊片壓緊力不足，法蘭結(jié)合面粗燥，密封墊出現(xiàn)偏裝，螺栓松緊不一。

2）由于脈沖流、工藝設計不合理，減振措施不到位或外界因素造成管道振動，致使螺栓松動，造成泄漏；

3）管道變形或沉降造成泄漏；

4）螺栓由于熱脹冷縮等原因造成的伸長及變形，造成泄漏。

5）密封墊片長期使用，產(chǎn)生塑性變形、回彈力下降以及墊片材料老化等造成泄漏。

6）天然氣腐蝕造成泄漏。

對于法蘭泄漏，根據(jù)生產(chǎn)情況切換流程后，關閉泄漏處兩邊閥門，進行放空置換后更換纏繞式金屬墊片，重新緊固。

（二）管道泄漏

（1）腐蝕引起的泄漏

1）周圍介質(zhì)引起的腐蝕。這種腐蝕造成的泄漏主要出現(xiàn)在老管線上，隨著時間的推移，管線內(nèi)外壁一層層的腐蝕而剝落，最后造成大面積的穿孔，造成管道泄漏事故。

2）應力引起的腐蝕。金屬材料的應力腐蝕，是指在靜拉伸應力和腐蝕介質(zhì)的共同作用下，使應力集中處產(chǎn)生破壞。

3）氧和水引起的腐蝕。氧和水的存在是造成管道內(nèi)部腐蝕的主要原因之一。減少水的措施：定期進行清管工作。

4）氫引起的腐蝕。天然氣中所含的硫化氫遇水形成硫和氫的離子，通過與鐵反應生成硫化鐵和H原子。H原子與鋼中不穩(wěn)定的碳化物起反應生成CH4，造成鋼局部脫碳，從而產(chǎn)生大量的裂紋和鼓泡，使鋼材變得松、脆，最后造成破毀。

（2）沖刷引起的泄漏

由于沖刷原因造成集氣站泄漏的事故較多，比較容易出現(xiàn)此類故障的部位是管道彎頭，特別是流速較快的彎頭處，主要原因如下：

1）天然氣流速較快，流經(jīng)彎頭時，對管壁產(chǎn)生較大的沖刷力，在沖刷力的作用下，管壁金屬不斷地被帶走，壁厚逐漸變薄，最后造成泄漏

2）下游集氣站的彎頭，由于上游的硫化鐵鐵粉等雜質(zhì)跟隨管線到達下游，這些雜質(zhì)的存存，加速了磨損速度。集氣站排污管線靠近排污池的彎頭最容易穿孔，因為排污管線排污頻繁、排污氣流速度非常快，造成磨損嚴重，因而造成穿孔泄漏。

預防措施：

1）周期性清管，減少硫化鐵鐵粉。

2）根據(jù)下游用氣量做好管道末端氣量的儲存，尤其在冬季大氣量來臨之前，以備用氣充分，避免氣流速度過快，導致管道里邊揚塵，造成很大的磨損。

3）做好設計，彎頭厚度要加厚。

（3）振動引起的泄漏

管道的振動使法蘭的連接螺栓松動，墊片上的密封比壓下降，振動還會使管道焊縫內(nèi)缺陷擴展，最終導致嚴重的泄漏事故。

（1）管線內(nèi)壓力脈動引起管道的振動

氣流的脈動是引起滅然氣管道振動的最主要的原因，存長輸天然氣管道上常用壓縮機給大然氣加壓，壓縮機周期性地、間歇地進氣和排氣，結(jié)果引起管路內(nèi)氣流壓力的脈動，當脈動氣流存管線內(nèi)傳播碰到彎頭、變徑管、匯管以及肓板等時，管道系統(tǒng)受到周期性的激振力，在激振力的作用下引起管道及其附屬設備的振動。

（2）壓縮機的振動引起管線的振動

當壓縮機工作時，由于活塞組存在往復慣性力及力矩的不平衡、旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)慣性力及力矩的不平衡、連桿擺動慣性力的存在以及機器重心的周期性移動等各種復雜合力的作用，使壓縮機工作時產(chǎn)生機械振動，從而引起和其相連的管道的振動。

（3）共振引起管道劇烈振動

當激振力的頻率和管道以及設備的固有頻率相同時，會引起管道和設備強烈的振動。如：卡曼渦流的頻率、脈動流的頻率以及壓縮機的振動頻率和管道的固有頻率相同時，會產(chǎn)生共振，有可能引起管子和設備的破毀。

管道減振可以通過兩條途徑來解決：①控制管流的壓力脈動。②調(diào)整管系的結(jié)點，改變固有頻率，減少振動，避免產(chǎn)生共振。

（4）夾渣、氣孔、未焊透、裂紋等焊接缺陷引起的泄漏

隨著焊接技術的發(fā)展和施工質(zhì)量以及檢測手段的提高，這種焊接缺陷逐漸減少。

（三）螺紋泄漏

天然氣集氣站常采用的API錐管螺紋連接，錐管螺紋包括圓螺紋、偏梯形螺紋，設計錐度為1/8（半徑方向），其密封是由內(nèi)、外螺紋嚙合的緊密程度決定的。由于泄漏通道的存存，嚴重影響了API螺紋的密封性。所以，API螺紋不具備密封能力，其密封性是通過使用螺紋脂坦的一些固體物質(zhì)（如銅、鉛、鋅和石墨等）來堵塞這些通道來獲得的，或通過表面處理（如鍍銅、鋅、錫等軟金屬）來減小間隙。要提高密封性能，必須有足夠大的接觸壓力和足夠小的螺紋間隙。溫度變化時，螺紋連接部位可能發(fā)生應力松弛，也可能造成接觸壓力下降，使密封性能下降，振動也造成螺紋連接變松。

（四）閥門泄漏

閥門由于受到天然氣的溫度，壓力、沖刷、振動腐蝕的影響，以及閥門生產(chǎn)制作中存在的缺陷，閥門在使用過程中不可避免的產(chǎn)生泄漏。

1）連接法蘭及壓蓋法蘭泄漏，這種泄漏一般通過在降壓的情況下，通過擰緊螺栓得以解決；

2）焊縫泄漏：對于焊接體球閥，有可能存在焊接缺陷，出現(xiàn)泄漏，這種泄漏很少見。

3）閥體泄漏：閥體的泄漏主要是由于閥門生產(chǎn)過程中的鑄造缺陷所引起的，當然，天然氣的腐蝕和沖刷造成閥體泄漏，這種泄漏常出現(xiàn)在調(diào)壓閥上。

4）填料泄漏：閥門閥桿采用填料密封結(jié)構(gòu)處所發(fā)生的泄漏，長時間使用填料老化、磨損、腐蝕等使其失效，通過更換填料或擰緊能夠得以解決。

5）注脂嘴的泄漏；一般是由于單向閥失效造成的，存壓力不高的情況下注入密封脂可得到解決。

結(jié)束語

為了使天然氣集氣站的泄漏得到有效的控制，減少泄漏，認為要從設計和管理兩方面入手，才能取得較好的效果。

1）法蘭連接和螺紋連接為焊接，減少漏起點和靜密封點。新建管線的主要閥門都采用焊接形式，這當然要在閥門的質(zhì)量有保證的情況下進行，對主干線相連的壓力表、變送器以及干線截斷閥的根部閥都應采用焊接。

2）冗余設計。對排污管線和放空管線來說，景好采用雙閥設計，一閥保證密封，另一閥用來截流。同時管線和彎頭，尤其是彎頭因該采取冗余設計。

3）加強日常巡檢、維護和管理。堅持兩小時巡檢制和點檢制，巡檢時對靜密封點重點進行檢查。

4）集氣站建立可燃氣體報警系統(tǒng)，一旦出現(xiàn)泄漏，可及時進行報警。

5）采用先進測量檢測技術對集氣站設備和管線進行檢查。