陳 敏，盧東波，李 明

（山東中大建筑設(shè)計(jì)院有限公司，山東濟(jì)南 250000）

1 天然氣管道工程危險(xiǎn)有害因素分析

無(wú)論是在施工還是日常維護(hù)的過(guò)程中，天然氣管道的安全都是十分重要的，因?yàn)橛性S多的原因會(huì)導(dǎo)致天然氣管道出現(xiàn)問(wèn)題從而引發(fā)事故，例如在天然氣管道的輸送過(guò)程中有可能會(huì)因?yàn)檩斔凸芫€過(guò)長(zhǎng)、設(shè)計(jì)不合理，施工質(zhì)量存在問(wèn)題，沒(méi)有做好防腐蝕工作等原因出現(xiàn)管線、閥門等被腐蝕或出現(xiàn)裂紋導(dǎo)致管道泄漏。以及在施工過(guò)程中由于天氣原因、地質(zhì)災(zāi)害等出現(xiàn)管道基坑塌陷，出現(xiàn)事故。所以為了保證天然氣管道施工和運(yùn)行過(guò)程中的安全，需要對(duì)天然氣管道工程進(jìn)行危險(xiǎn)有害因素分析。

1.1 設(shè)備設(shè)施危險(xiǎn)有害因素分析

天然氣是易燃易爆氣體，因此天然氣管道的密閉性就極其重要。本文對(duì)青寧管道項(xiàng)目沿途管道、閥室、輸氣站等進(jìn)行危險(xiǎn)有害因素分析，青寧管道輸氣工程為長(zhǎng)輸氣管道工程，天然氣輸氣距離較長(zhǎng)，而輸送的天然氣有具有一定的危險(xiǎn)性。所以在運(yùn)行管理過(guò)程中，可能存在設(shè)計(jì)不合理，因腐蝕、疲勞等因素，容易造成管線、閥門、儀器儀表等設(shè)備設(shè)施及連接部位泄漏而引起火災(zāi)、爆炸事故。防腐工作不完善，管道發(fā)生腐蝕有可能大面積減薄管道壁厚，導(dǎo)致過(guò)度變形或工作壓力下爆破，也有可能導(dǎo)致管道穿孔地上管線由于氣候原因，可能引起管道保護(hù)層破壞，造成管道點(diǎn)化學(xué)腐蝕、化學(xué)腐蝕、應(yīng)力腐蝕等。

1.2 土質(zhì)條件有害因素分析

項(xiàng)目工程管線位置以平原為主，土質(zhì)大部分為砂土、黏土、粉質(zhì)黏土。黏土可塑性強(qiáng)，水分子不容易通過(guò)，一般黏土地帶管線較為安全不易發(fā)生危險(xiǎn)。而砂土顆粒大，可能會(huì)發(fā)生砂土液化現(xiàn)象，砂土液化會(huì)導(dǎo)致孔隙水在超孔隙水壓力下自下向上運(yùn)動(dòng)。在砂土層上方?jīng)]有滲透性更差的覆蓋層情況下，地表會(huì)大面積出現(xiàn)地下水。地震、爆炸、機(jī)械振動(dòng)等都可以引起砂土液化現(xiàn)象，在管道施工過(guò)程中砂土液化會(huì)導(dǎo)致管道基坑坍塌，致使管道滑落，造成事故。在粉質(zhì)黏土上施工時(shí)，需要注意粉質(zhì)黏土的時(shí)效性，管道焊接時(shí)一般用土坑將管道架起，一旦粉質(zhì)黏土發(fā)生變形，管道就非常有可能滑落，砸傷施工人員。

1.3 自然環(huán)境有害因素分析

管道施工有可能會(huì)受到氣候影響，山東江蘇兩省中的連云港、宿遷兩市為臨海城市，夏季臺(tái)風(fēng)多發(fā)季節(jié)，如果有臺(tái)風(fēng)出現(xiàn)會(huì)造成多日陰雨天氣，導(dǎo)致管道基坑積水嚴(yán)重，施工人員無(wú)法確定坑中積水情況貿(mào)然施工極易發(fā)生事故，并且因?yàn)榉e水問(wèn)題部分用于架接管道的土坑容易坍塌，導(dǎo)致管道從土坑上滑落造成事故。并且檢測(cè)、焊接等工作無(wú)法在陰雨天氣及積水嚴(yán)重地點(diǎn)工作，所以為了保證不延誤工期，需要在施工前確定好天氣條件，先施工降水量大，降雨頻繁地點(diǎn)。

2 天然氣管道泄漏檢測(cè)方法研究

2.1 天然氣管道檢測(cè)方法介紹

無(wú)損檢測(cè)是一種現(xiàn)代工業(yè)、機(jī)械業(yè)常用的檢測(cè)方式。無(wú)損檢測(cè)可以通過(guò)物理、化學(xué)手段在不破壞物質(zhì)結(jié)構(gòu)的情況下對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行安全性檢測(cè)，現(xiàn)在常用的無(wú)損檢測(cè)有射線、超聲、滲透3種檢測(cè)方法，以及最新的相控陣檢測(cè)（PAUT）。

此次青寧項(xiàng)目用到的相控陣檢測(cè)法是近年來(lái)才開(kāi)始使用的檢測(cè)法，還處于試用階段，本文主要介紹相控陣檢測(cè)與常規(guī)檢測(cè)的差異。天然氣管道的泄漏檢測(cè)主要為應(yīng)用無(wú)損檢測(cè)的方法來(lái)確保管道的安全性

2.1.1 射線檢測(cè)

射線檢測(cè)已經(jīng)是一項(xiàng)非常成熟的檢測(cè)技術(shù)，起初射線檢測(cè)利用X射線對(duì)工業(yè)機(jī)械業(yè)產(chǎn)品進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展現(xiàn)在的射線檢測(cè)基本都是利用γ射線對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。但是無(wú)論是X射線或是γ射線都會(huì)對(duì)人產(chǎn)生輻射危害，所以為了避免射線輻射對(duì)檢測(cè)人員的傷害，國(guó)家大力研究及發(fā)展超聲相控陣檢測(cè)技術(shù)。

2.1.2 超聲相控陣檢測(cè)

相控陣檢測(cè)雖然檢測(cè)技術(shù)相對(duì)于射線不夠成熟，甚至沒(méi)用相對(duì)明確統(tǒng)一的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，但是相控陣檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)更加全面，系統(tǒng)對(duì)管道上可能出現(xiàn)的問(wèn)題也更加敏感。隨著社會(huì)發(fā)展與科技進(jìn)步，相控陣檢測(cè)法的全面性與對(duì)管道缺陷，傷口的探查得敏感性會(huì)讓這種還不夠成熟的檢測(cè)技術(shù)成為以后無(wú)損檢測(cè)的主要檢測(cè)方法。

2.1.3 液體滲透檢測(cè)

液體滲透檢測(cè)是通過(guò)液體對(duì)固體的潤(rùn)濕能力和毛細(xì)現(xiàn)象來(lái)完成的，需要先將滲透液滲入被檢產(chǎn)品檢測(cè)部位，然后在被檢測(cè)產(chǎn)品的表面涂抹一層具有吸附力的白色顯像劑，將產(chǎn)品內(nèi)的滲透液吸出，在顯像劑表面就可以得到檢測(cè)的結(jié)果，最后觀察結(jié)果，得出檢測(cè)結(jié)論就完成了對(duì)產(chǎn)品的液體滲透無(wú)損檢測(cè)。

2.2 天然氣管道無(wú)損檢測(cè)

無(wú)損檢測(cè)原理：無(wú)損檢測(cè)是指利用材料的聲、光、磁、電等特性，在不損害或影響被檢測(cè)物使用性能的前提下，檢測(cè)被檢測(cè)物是否存在缺陷或不均勻，并提供缺陷大小、位置性質(zhì)和數(shù)量。與破壞性檢測(cè)相比，無(wú)損檢測(cè)具有以下特點(diǎn)。第一種是無(wú)損檢測(cè)，檢測(cè)時(shí)不會(huì)損害被檢測(cè)物的使用性能；第二種是綜合性的，因?yàn)闄z測(cè)是無(wú)損的，所以需要對(duì)被檢測(cè)物進(jìn)行100%的綜合檢測(cè)，這是不可能進(jìn)行破壞性檢測(cè)的；第三種是全量程的，破壞性試驗(yàn)一般只適用于對(duì)原材料的檢測(cè)，如拉伸、壓縮、彎曲等過(guò)程中普遍采用的力學(xué)，對(duì)制造用原材料進(jìn)行破壞性試驗(yàn)。對(duì)于成品和在用物品，除非不準(zhǔn)備繼續(xù)使用，否則不能進(jìn)行破壞性試驗(yàn)，而非破壞性試驗(yàn)不損害被試物的使用性能。所以，它不僅可對(duì)制造用原材料、各中間工藝環(huán)節(jié)，直至最終產(chǎn)成品進(jìn)行全程檢測(cè)，也可對(duì)服役中的設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)[1]。

2.3 相控陣探傷檢測(cè)與超聲探傷，射線檢測(cè)的區(qū)別

在工程項(xiàng)目中相控陣檢測(cè)法用處基本與射線檢測(cè)法相同，通過(guò)與射線檢測(cè)法的結(jié)果對(duì)比來(lái)確定相控陣檢測(cè)法的結(jié)果。相控陣探傷檢測(cè)法原理與超聲探傷檢測(cè)相似有不同，超聲相控陣技術(shù)的基本思想來(lái)自雷達(dá)電磁波相控陣技術(shù)。

（1）相控陣檢測(cè)難點(diǎn)。國(guó)內(nèi)有關(guān)相控陣探傷無(wú)損檢測(cè)還沒(méi)有相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，在此次的青寧管道工程項(xiàng)目中相控陣檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)暫時(shí)沿用中石化有關(guān)超聲探傷檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)，在工程開(kāi)工之前，需要先將此標(biāo)準(zhǔn)上報(bào)安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局，征得同意后再與項(xiàng)目所經(jīng)的山東、江蘇兩省各地安監(jiān)局備案后才可以按照此標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)。

（2）相控陣探傷機(jī)的組成。超聲相控陣是超聲探頭晶片的組合，由多個(gè)壓電晶片按一定的規(guī)律分布排列，然后逐次按預(yù)先規(guī)定的延遲時(shí)間激發(fā)各個(gè)晶片，所有晶片發(fā)射的超聲波形成一個(gè)整體波陣面，能有效地控制發(fā)射超聲束（波陣面）的形狀和方向，能實(shí)現(xiàn)超聲波的波束掃描、偏轉(zhuǎn)和聚焦。采用機(jī)械掃描和電子掃描相結(jié)合的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)圖像成像。

（3）超聲相控陣與射線檢測(cè)對(duì)比。與射線檢測(cè)相比，超聲波探傷優(yōu)點(diǎn)更加明顯，檢測(cè)更加快捷方便。如圖1、圖2所示相控陣檢測(cè)只需要一個(gè)相控陣檢測(cè)儀器即可，而射線檢測(cè)需要管道爬行器在管道中工作，工作人員需要根據(jù)爬行器報(bào)警的“滴滴”聲來(lái)確定爬行器位置，準(zhǔn)確地將效果圖拍攝放在管道外的底片。并且射線檢測(cè)需要用到的爬行器遠(yuǎn)大于超聲相控陣探傷儀，也更加沉重，工作時(shí)不易攜帶，不慎掉落可能會(huì)砸傷檢測(cè)人員。

（4）相控陣探傷儀的優(yōu)點(diǎn)。相比之下，超聲相控陣探傷儀更加小巧方便，易于攜帶，也更加安全。相控陣探傷儀雖然相較于超聲探傷儀更加全面，相較于射線檢測(cè)更加簡(jiǎn)便安全，并且沒(méi)有射線檢測(cè)的復(fù)雜后期工作。相控陣探傷儀會(huì)將管道情況記錄在探傷儀中的儲(chǔ)存卡呢，評(píng)片人只需要將儲(chǔ)存卡內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)上就可以準(zhǔn)確地觀察問(wèn)題。而如此方便快捷的檢測(cè)方法沒(méi)有完全普及徹底代替射線檢測(cè)法的原因是因?yàn)橄嗫仃囂絺麑?duì)管道情況十分敏感，有許多在相控陣探傷儀上表現(xiàn)出來(lái)的問(wèn)題并不是缺陷，所以此次青寧項(xiàng)目同時(shí)使用相控陣探傷與射線檢測(cè)的原因就是通過(guò)對(duì)比確定相控陣碳上的準(zhǔn)確性與標(biāo)準(zhǔn)。

3 天然氣管道泄漏危害及安全控制措施

3.1 天然氣管道泄漏危害

與其他燃燒能源相比，天然氣更加環(huán)保安全，但是天然氣依舊是一種易揮發(fā)的無(wú)色易燃易爆氣體，當(dāng)天然氣在空氣中的濃度達(dá)到5%以上就可能會(huì)發(fā)生爆炸?？諝庵休^小濃度的天然氣一般不會(huì)對(duì)人體造成傷害，但濃度一旦達(dá)到10%以上，就會(huì)對(duì)人體有害，會(huì)造成呼吸困難、眩暈虛弱、昏迷甚至失去生命。當(dāng)天然氣中具有一定量的硫化氫氣體時(shí)，如當(dāng)空氣中的硫化氫達(dá)到0.31mg/L時(shí)，人的眼、口、鼻等就會(huì)因受到強(qiáng)烈的刺激而引起怕光、流淚、嘔吐、頭痛等癥狀，而當(dāng)空氣中的硫化氫含量達(dá)到1.54mg/L時(shí)，便會(huì)讓人死亡。再就是燃燒不夠充分的天然氣也會(huì)讓一氧化碳等有損人體健康的氣體得以產(chǎn)生。

3.2 天然氣管道安全控制措施

3.2.1 按要求確定管線位置

作為長(zhǎng)輸氣管道工程，按照國(guó)家要求在設(shè)計(jì)選線時(shí)盡量避開(kāi)城鄉(xiāng)規(guī)劃區(qū)。并且與大部分公路，鐵路保持一定的安全距離。與鄰近鐵路線路的防火間距分別不應(yīng)小于25m和50m，且距鐵路用地界不小于3.0m。低壓可燃?xì)怏w管道與鄰近鐵路線路的防火間距不應(yīng)小于5m。并且不同管線平行埋設(shè)時(shí)間距不小 于6m[2]。

3.2.2 建立健全安全管理制度

對(duì)于天然氣長(zhǎng)輸管道系統(tǒng)的管理，建立安全生產(chǎn)責(zé)任制，實(shí)施責(zé)任落實(shí)制度，對(duì)杜絕安全風(fēng)險(xiǎn)，避免發(fā)生安全事故，做出突出貢獻(xiàn)的崗位員工予以獎(jiǎng)勵(lì)，而由于人為的違章操作等因素，引發(fā)安全事故，造成經(jīng)濟(jì)損失的情況，予以處罰，崗位員工提高安全意識(shí)，盡心盡力地做好安全工作，提高長(zhǎng)輸管道的生產(chǎn)管理水平，保證提高生產(chǎn)效率。建立健全各種規(guī)章制度，嚴(yán)格執(zhí)行這些規(guī)章制度，并要求崗位員工遵守各項(xiàng)安全操作規(guī)程，學(xué)習(xí)長(zhǎng)距離管道輸氣的知識(shí)，解決生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題。

4.2.3 實(shí)施HSE管理體系

針對(duì)天然氣長(zhǎng)輸管道系統(tǒng)的特點(diǎn)，對(duì)天然氣生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的集輸管網(wǎng)系統(tǒng)、集氣系統(tǒng)以及城市用戶等系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量管理。按照HSE管理體系的要求，建立基礎(chǔ)資料，并設(shè)置專業(yè)的安全監(jiān)督管理人員，發(fā)現(xiàn)安全隱患，及時(shí)處理。避免發(fā)生違章指揮及違章操作的行為，保證健康、安全穩(wěn)定地完成天然氣輸送的任務(wù)。對(duì)于石油天然氣生產(chǎn)企業(yè)，按照HSE管理體系的要求，合理組織生產(chǎn)施工，并執(zhí)行二書一表的管理模式，以領(lǐng)導(dǎo)承諾、全員參與的方式，提高安全生產(chǎn)管理水平。保證天然氣輸送全過(guò)程的安全，按照管理目標(biāo)和體系的要求，做好基礎(chǔ)資料的整理工作，及時(shí)進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)管理，制定事故應(yīng)急預(yù)案，并實(shí)時(shí)進(jìn)行應(yīng)急演練，一旦發(fā)生安全生產(chǎn)事故，能夠?qū)p失降到最小，使天然氣生產(chǎn)企業(yè)減少損失。HSE管理體系是比較成熟的安全管理體系，針對(duì)天然氣長(zhǎng)距離管道輸送系統(tǒng)的特點(diǎn)，采取必要的改進(jìn)措施，優(yōu)化管理體系的內(nèi)涵，使其滿足長(zhǎng)輸管道的需要。對(duì)于天然氣的生產(chǎn)過(guò)程實(shí)施安全管理，減少各種跑冒滴漏的現(xiàn)象，避免造成環(huán)境污染，防止引起火災(zāi)、爆炸等事故的發(fā)生，達(dá)到天然氣長(zhǎng)輸管道系統(tǒng)的安全管理目標(biāo)，提高天然氣生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益[4]。

5 結(jié)論

通過(guò)對(duì)焊接及管道檢測(cè)過(guò)程中的危險(xiǎn)有害因素分析以及安全檢查表確定工作中的危險(xiǎn)源，確認(rèn)施工、檢測(cè)及維護(hù)過(guò)程中的重點(diǎn)、難點(diǎn)，確認(rèn)安全管理制度，選擇最佳施工地質(zhì)條件，做好施工現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)措施。確認(rèn)天氣環(huán)境，密切關(guān)注周邊氣候情況，避免施工時(shí)遇到不安全的天氣狀況。確保施工器械、檢測(cè)儀器和施工車輛安全狀態(tài)，設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題需要及時(shí)檢修。確認(rèn)施工人員和檢測(cè)人員的工作狀態(tài)，建立完善的獎(jiǎng)懲制度，避免由于施工和檢測(cè)人員的不安全狀態(tài)、不安全行為出現(xiàn)施工、檢測(cè)問(wèn)題，導(dǎo)致事故發(fā)生。

根據(jù)項(xiàng)目工程中應(yīng)用的主要檢測(cè)方法，射線檢測(cè)以及超聲波探傷檢測(cè)的檢測(cè)情況對(duì)比，超聲探傷檢測(cè)結(jié)果更加全面，檢測(cè)度更加靈敏并且操作更加方便，檢測(cè)結(jié)果易保存，所以在未來(lái)的無(wú)損檢測(cè)行業(yè)發(fā)展超聲波相控陣探傷檢測(cè)將是主要的發(fā)展方向。

在實(shí)際工作中，對(duì)焊接質(zhì)量進(jìn)行無(wú)損技術(shù)檢驗(yàn)，可以預(yù)防一些焊接缺陷問(wèn)題出現(xiàn)，是保證其安全運(yùn)行的重要措施。因此在實(shí)際工作中，應(yīng)該重視無(wú)損技術(shù)的應(yīng)用，確立好天然氣管道工程的安全控制措施，以保證長(zhǎng)輸氣管的在安裝以及運(yùn)行過(guò)程中的安全。