天然气管道泄漏检测及抢修技术

刘 艳

西南油气田分公司重庆抢险维修中心，重庆 401220

管道作为连接油气田与用户的纽带，对整个油气田的开发﹑开采及发展起着重要的作用。利用管道输送天然气是最安全可靠﹑效率最高的运输方式，但天然气管道会因长时间的运行﹑长距离的输送受到磨损﹑腐蚀﹑老化和人为的破坏而导致管道产生变形﹑发生泄露等。天然气的泄露对管道运行带来了严重的安全隐患，对人类的生命财产安全也带来了不可预知的威胁。因此，准确的对天然气管道进行泄漏检测尤为重要，及时有效的对管道进行抢修也非常必要。

1 天然气管道泄漏原因

1.1 腐蚀

因为管道的防腐绝缘层在运行的过程中老化而出现裂化，导致管道直接与空气﹑土壤或天然气接触，从而也就形成了腐蚀。腐蚀是造成天然气长输管道事故的主要因素之一。腐蚀可能使管道壁厚大面积减薄，从而导致管道过度变形或破裂，也有可能直接造成管道穿孔或应力腐蚀开裂，引发漏气事故。

1.2 外界因素的破坏

由于外在原因或由第三方的责任事故以及不可抗拒的外力而诱发的管道泄漏事故是天然气事故的重要原因。外界因素引起事故的发生频率与管道直径﹑壁厚和管道埋设深度有着密切的关系。因为管径越小，管道的埋设深度越浅，管壁厚度也越小，使管道在第三方施工作业中越容易被破坏。也有一些不法分子为窃取天然气采用不当手段和机械对管道进行蓄意破坏，使之在运行中出现隐患及事故。

1.3 环向焊缝开裂

环形焊缝存在着未焊透﹑熔蚀及错边等缺陷，当受到输气压力或其它外力在断面上产生的应力作用较大时，当这些缺陷扩展到临界值时就会造成裂纹的失稳扩展现象，直接导致管道焊缝断裂。

2 常用的管道泄漏检测措施

2.1 质量或体积平衡法

在管道无泄露的情况下，流进与流出的天然气质量﹑体积一致，而当泄漏的程度达到一定量的时侯，泄漏的入口与出口也就会形成比较明显的流量差，当流量差超出了一定的范围，就可以判定为泄漏了。这种检测方法可以判定管道是否泄漏，但是气体的可压缩性以及流量测量的非同步性也容易导致其误报以及漏报，而且检测的灵敏性以及定位的精度也比较低。由此可以看出，这种方法并不能够满足实际的需要，需要与其他的方法进行配合使用。

2.2 负压波法

当泄漏发生时, 泄漏处因流体物质损失而引起局部流体密度减小, 产生瞬时压力降低和速度差,该瞬时的压力下降以声速向泄漏点的上下游传播。当以泄漏前的压力作为参考标准时, 泄漏时产生的减压波就称为负压波。该波以一定速度自泄漏点向两端传播, 经若干时间后分别传到上下游的压力传感器, 压力传感器捕捉到特定的瞬态压力降的波形就可进行泄漏判断,根据上下游压力传感器接收到此压力信号的时间差和负压波的传播速度就可以定出泄漏点。基于负压波进行检测和定位的主要方法有相关分析法﹑时间序列分析法和小波变换法。

3 管道抢修的准备工作

3.1 立即划定警戒区域

如果出现了天然气泄漏的现象，就应该及时的根据气体扩散的范围﹑环境﹑地形﹑气象等等情况，在事故现场的200m～300 m以外设立好警戒的标志，并且划定好警戒的区域，监控好事故的现场。与此同时，在划分好的警戒区域里面，要严禁烟火以及禁止一切的移动通讯﹑机动车辆﹑非防爆工具等等的使用。而消防人员以及消防器材应该及时的到位，及时的将现场不相关的人员撤到警戒区之外，并且根据实际的情况，尽快的查明泄漏的原因，制定好抢修的方案，这样才能够确保及时的展开抢修的工作，并且尽可能的减小事故的损失。

3.2 管道泄压排空

根据管道内气流走向，及时的关闭上﹑下游干线的截断阀门，并迅速的倒换工艺流程降低管道内的压力。如果遇到泄漏的地方要进行动火作业，则必须排空管内的天然气，用氮气或者其他的惰性气体对管道内天然气进行充分的置换。

3.3 开挖工作坑

开挖工作坑是抢修中不可缺少的工作。在需要采用换管法﹑补块法以及管卡修复法对管道进行缺陷修复时，首先应确定好所需换管的长度，并且以此为基准，沿着管道轴向向两端开挖长0.8m～1m，径向开挖宽1m～1.2m，管道下方挖深0.6m～1m的工作坑。

4 天然气管道泄漏的抢修技术

4.1 换管法

如果输送天然气的管道损坏比较严重，或者有大面积的腐蚀以及人为造成的断裂等等，需对其修复就可采用此方法。在做好所有的安全措施以后，根据旧管的受损情况来决定管道的切除长度，在待切除管的两端外侧1.2 m的范围内，查看有无焊口，然后进行切割。旧管切除以后，按略长于旧管的长度准备好新管，而新管与原管的两端以60°～70°的角打坡口并与原管进行对口。之后用钙基脂封堵原管两端的管口，钙基脂推入管内的位置应距管口400mm以上，以免在进行焊接的时侯受到热熔化而失去密封性。对口后先沿圆周等距离进行点焊，点焊的长度为管壁厚的2～3倍，固定焊接的焊缝加强高度为2mm～3mm，不可以大于壁厚的40%。如果需要采用多层焊接，那么各层的焊道起点应该错开20mm，并且应逐层的焊接。

4.2 补块修复法

这种方法适用于内径比较大腐蚀管道的修复。如果泄漏的部分是裂缝，则用熔断丝进行封堵，并且涂抹一层钙基脂；如果泄漏的部分是腐蚀性穿孔，则应该先对补块进行点焊，再进行环向以及纵向的焊接，将补块与管子形成的90°角焊平，并且对补块周围的管道进行必要的冷却；如果进行分层补焊，应该在第一层焊完并冷却后，再焊第二层。另外，管道在焊后应该进行自然的冷却，这样才能够防止因为冷脆而影响焊接的质量。

4.3 管卡修复法

泄漏卡箍是用来为对付腐蚀泄漏点的，它由相对轻的金属板条组成，采用单拉螺栓紧固在管线上。在距拉紧螺栓180度对面位置上，还有一个丝扣活动件，通过它可以将锥形的氯丁橡胶压人泄漏点。这类堵漏卡箍被大量使用在独立的泄漏点维修上，且这段管段最终会被被更换。这种维修一般视为临时性的紧急维修。

5 结论

泄漏，可以说是天然气管道安全输送最主要的隐患，怎样预防好泄漏事故的发生，确保管线的安全稳定运行，更是一个综合性的课题。与此同时，要确保天然气输送管道的安全运行，不仅仅需要选择好经济的﹑合适的泄漏检测方法，还应该从天然气输送管道的设计﹑工程施工以及日常运行管理等等多个方面，去进行考虑并加以重视，这样才能够最大程度的减小泄漏事故的发生。

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