趙飛 康濤（四川郝斯特油氣技術(shù)有限公司，四川成都610041）

0 引言

近兩年隨著國內(nèi)幾大主要天然氣管道（中緬天然氣管道、西氣東輸一、二、三線）的焊口隱患排查和中俄東線北段的投產(chǎn)，管道氮?dú)庵脫Q作業(yè)現(xiàn)場環(huán)境由南向北、至西向東，有高原、有山區(qū)也有平原。各現(xiàn)場亦是復(fù)雜多變。在環(huán)境因數(shù)不斷地改變下，掌握環(huán)境因數(shù)改變對管道氮?dú)庵脫Q氮?dú)庥昧康挠绊戁厔?，能夠更加?zhǔn)確地對現(xiàn)場作業(yè)的液氮備用量、置換參數(shù)的計算起到指導(dǎo)作用，避免氮?dú)獗居昧坎蛔慊蜻^量，既能保證現(xiàn)場施工的必要性和連續(xù)性，同時也能節(jié)約氮?dú)獬杀竞唾Y源。

1 環(huán)境因數(shù)對管道氮?dú)庵脫Q的影響趨勢

1.1 環(huán)境的溫度因數(shù)的對液氮用量影響趨勢

標(biāo)準(zhǔn)狀況下（溫度為273.150K 和壓強(qiáng)為101.325KPa）。液氮?dú)饣w積的換算（以理想氣體作為計算，與實(shí)際存在少許誤差，其目的是分析溫度的影響趨勢，指導(dǎo)現(xiàn)場作業(yè)施工）見表1所示。

表1 液氮常見參數(shù)換算表

由上述氣體狀態(tài)方程可以得出，在大氣壓力一定的情況下，隨著環(huán)境溫度t 不斷變換，1 體積的液氮?dú)饣縑 也隨之變化，變化趨勢隨著t增加，V也隨之增加，反之亦然。這就對我們在不同環(huán)境溫度下作業(yè)施工的液氮用量產(chǎn)生一定的影響，即環(huán)境溫度t升高，液氮用量減少。這種影響在溫差大、工程量大的工況下更加明顯。氣化量與環(huán)境溫度對關(guān)系見圖1所示。

圖1

1.2 環(huán)境的大氣壓力因數(shù)的對液氮用量影響趨勢

由式1可以得出當(dāng)環(huán)境溫度一定時，隨著大氣壓力P降低，氣化量V增加，即液氮用量減少。同時大氣壓P降低，一方面天然氣放空時能夠放的更加徹底，另一方面在氮?dú)馔苿犹烊粴猓ɑ蚩諝猓┑酱髿馑枰谋硥阂矔鄳?yīng)減小，由于氣體的壓縮性很強(qiáng)，背壓的減小能夠很大程度上減少氮?dú)獾挠昧俊Ｏ喾慈绻?dāng)?shù)卮髿鈮焊?，氮?dú)馔苿犹烊粴猓ɑ蚩諝猓┑酱髿馑枰谋硥阂矔嘣黾?，那施工所用的液氮也相?yīng)的有所增加。

影響大氣壓力的因數(shù)也是多種，而這些因數(shù)通過影響大氣壓力進(jìn)而間接的影響著液氮用量：如海拔高度升高，氣壓P 降低，反之亦然；另外冬季高夏季低；濕度高，氣壓P低，反之亦然；

1.3 天氣因數(shù)的對液氮用量影響趨勢

天氣不是直接影響氮?dú)庥昧康沫h(huán)境因數(shù)，但是天氣的陰晴直接影響的是大氣壓力的變化，繼而通過大氣壓力的變化來影響氮?dú)庵脫Q施工氮?dú)獾挠昧?。陰雨天氣大氣壓力低，而晴天大氣壓力高，因而晴天施工相較于陰雨天但其的使用量會更高。

2 注氮工藝參數(shù)對管道氮?dú)庵脫Q的影響趨勢

2.1 注氮速度對管道氮?dú)庵脫Q液氮用量的影響趨勢

通過氮?dú)馔铺烊粴猓ú患尤魏胃綦x裝置），氮?dú)獾淖⑷胨俣仁且粋€比較重要的參數(shù)，選取氮?dú)庾⑷胨俣鹊闹饕驍?shù)：

一是確?；鞖饬孔钌佟８鶕?jù)資料，無量綱理查德系數(shù)R#是判斷兩種氣體是否存在分層的現(xiàn)象的一種方法，其計算公式為：

根據(jù)經(jīng)驗理，查德系數(shù)在1-5 對應(yīng)的混氣量是可以接受的，速度越大，理查德系數(shù)越小，出現(xiàn)分層的可能性就越小。

二是確保合理的置換時間。從《天然氣管道運(yùn)行規(guī)范》（SY/T5922-2012）,速度不超過5m/s；在保證實(shí)際作業(yè)可行的情況時，氮?dú)庾⑷朐娇煸胶谩?/p>

三是考慮注氮設(shè)備的注入能力，選擇置換速度，需考慮注氮設(shè)備的注入能力。

結(jié)合以上三點(diǎn)綜合得出：在不超過5m/s 的情況下，以注氮設(shè)備的最大能力、最快速度注氮；這樣產(chǎn)生的混氣量最小，能夠有效的節(jié)約液氮；相反如果注氮設(shè)備的注入能力有限，置換過程中產(chǎn)生的混氣量就很大，使用的液氮量也會隨之增加，那實(shí)際工程上就要準(zhǔn)備充足的液氮富裕量；

3 結(jié)語

針對管道氮?dú)庵脫Q環(huán)境因數(shù)的影響，通常是多種因數(shù)同時綜合一起影響其現(xiàn)場施工，本文只是對每單一因數(shù)對氮?dú)庥昧康挠绊戁厔葑隽撕唵蔚姆治?。而在?shí)際施工中其影響因數(shù)交叉影響，除了對單一因數(shù)的影響趨勢進(jìn)行分析外，還需根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境將其眾多因數(shù)進(jìn)行綜合分析，這樣就能滿足施工的質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益的最大化。

針對注氮速度等工藝參數(shù)對氮?dú)庵脫Q的影響，從工程效率的角度考慮：在不超規(guī)范時，盡量以選取大排量注氮設(shè)備，以最快的速度注氮，既可以節(jié)約液氮資源，也可以縮短施工時間，這對類似搶險的置換任務(wù)十分重要。但從經(jīng)濟(jì)角度來考慮，通常大排量的注氮設(shè)備，費(fèi)用相對較高，可能節(jié)約的液氮產(chǎn)生的費(fèi)用根本不足以支付這種大排量注氮設(shè)備產(chǎn)生的費(fèi)用。因而在注氮速度的選取時（其實(shí)就是注氮設(shè)備的選擇），這就需要實(shí)際情況，進(jìn)行綜合考慮效率與經(jīng)濟(jì)效益取舍或結(jié)合，