天然气输气管道泄漏因素分析

刘 洪 洋

（中国石油辽宁抚顺销售分公司， 辽宁 抚顺 113001）

天然气输气管道泄漏因素分析

刘 洪 洋

（中国石油辽宁抚顺销售分公司， 辽宁 抚顺 113001）

摘 要:“十五”期间是我国经济建设持续发展的重要阶段。天然气作为清洁的新兴能源，在我国将得到快速发展，只有避免天然气管道泄漏，加强管理，保障管网的安全和稳定供气，才能对我国天然气产业链的供应安全建设提供强有力的支持。

关 键 词：天燃气管道；泄漏

1 天然气输气管道泄漏因素分析

1.1 设计不合理

设计的好坏对输气管道的安全有直接的影响，不合理的工艺流程、错误的工艺计算、有缺陷的管道强度设计、不合理的管道材料选用、不合理的防腐设计、管道布置考虑不周全、不合理的结构设计等均是造成输气管道安全隐患的因素。

1.2 施工质量问题

施工质量不仅与管道使用寿命、系统运行的经济效益息息相关，更是关系到输气管道的运行安全的直接因素［1］。造成施工质量不合格的原因主要有以下几方面：

（1）管道施工队伍技术水平低、管理失控

管道施工单位由于承建管道的历史不同，对规范的理解、认识也不同。在施工中由于人员技术水平、施工设备、管理水平不同，施工质量也不同。由于以下原因，将为管道的运营带来隐患：管道施工单位人员技术水平低、施工设备不足、管理水平混乱，造成施工质量很难保证；如果施工单位违章施工、违规分包，不按设计图纸要求施工，施工单位没有资质或超资质承包、施工特种作业人员没有资格证，都会对施工质量造成严重问题［2］。

（2）强力组装

在现场施工设备缺乏、施工条件恶劣或管道端口质量有问题时，如果进行强力组装，会对管道质量及日后使用安全产生以下的影响：

进行强力装配时，一般情况下需要采用特别的方法强制使管道发生变形，但一旦焊接完成后并撤除装配工装或定位块后，管道会因恢复原来的形变而在焊缝内产生了较高的安装残余应力，这样就会使管道在工作时应力增大；进行强力装配时，需要在管道外表面焊接或用其他方式固定的工装或定位块，这样就有可能会破坏钢管表面的材质状态结构，从而造成管道承压运行后的破坏点产生缺陷，同时也有可能损坏管道的表面防腐层，降低了管道防腐性能或进行强力组装会使管道常常伴随有超差错边的现象，超差错边不仅会使管道承压强度减弱，而且会造成较大的应力集中，这样就很容易产生缺陷。

（3）焊接缺陷

焊接会使输气管道产生很多种缺陷，较为常见的有夹渣、焊瘤、未熔透、未熔合、裂纹、气孔和咬边等等。长输管道的铺装方式一般均为埋地敷设，如果管道一旦建成、投产之后，一般情况下都是连续运行的。因此，管道中如果存在焊接缺陷，不但难以发现，而且不易修复，这样就会给管道安全运行构成威胁。

输气管道施工时，影响焊接质量或造成焊接缺陷的主要因素有以下几点：

a. 施工流动性对焊接质量的影响

施工作业点随着施工进度而不断的改变迁移，因而焊接作业也处于流动状态，提高了施工管理、安全管理、质量管理等方面的难度，从而也增加了保证管道焊接质量的难度。

b.地形地貌对焊接质量的影响

敷设长输管道线路，沿线地形地貌不同，施工单位只能根据管道敷设线路现场的施工条件，因地制宜，根据现场情况选择焊接方法来满足工程需要，因此地形地貌是影响焊接质量的直接原

c.环境对焊接质量的影响

野外露天施工，常伴有风、雨、雷电等恶劣天气，以及受温度、湿度等自然环境的影响，这不仅使人的操作技能难以正常发挥，而且不能提供良好的作业条件。

d.其他焊接因素的影响

焊接技术以及设备、工艺、材料、焊工的技能等因素，对焊接质量也有很大的影响。

e.人文环境和社会环境对焊接质量的影响

在人口众多密集、水网密布、雨水较多、经济发达等地区，由于种种原因造成施工无法连续进行，就会给现场焊接带来困难。现场留头多，连头数量增加，都是由于这种外界因素造成的，这些原因使得焊接质量难以保证。

（4）补口、补伤质量问题

钢管在现场焊接以后，未防腐的焊接部位需要补口。在施工过程中，由于各种原因造成钢管内外表面的防腐涂层损坏，特别是外表面涂层的损坏，在损坏处要补伤。补口、补伤的质量不良也会对管道抗腐蚀性能产生影响，从而引起管道抗腐蚀性失效。影响补口、补伤质量的因素有：

钢管在补口、补伤之前，需要处理钢管表面，进行喷砂，如果表面处理不好，粗糙度达不到要求，将会严重影响补口、补伤质量；对于不同的防腐材料，其补口、补伤施工工艺不同，而且有一套严格的程序，一旦由于现场施工的条件较差，施工人员的素质较低，技术不达标，就有可能影响施工工艺的标准和效果；在补口时施工人员未按规定要求与钢管已有的防腐层进行搭接，或搭接长度不够；补伤时面积不能满足标准、规范要求，特别是穿越段的补伤，如果补伤面积不够而又未加保护带，就会极易引起防腐层的刮脱；补口、补伤强度或厚度不符合要求，会对管道造成再次损坏或防腐能力不足［5］。

（5）管沟、管架质量问题

输送站场部分的管道，一般采用沿地敷设，使用管架支撑；站场外的管道一般采用埋地敷设。管沟、管架质量对管道安装质量有一定的影响，具体如下：

管沟开挖深度或穿越深度不够时，遇洪水或河水冲刷覆土或河床，将使管道悬空或拱起，造成变形、弯曲等；当管沟基础不实时，回填压实，特别是采用机械回填压实时，就会造成管道向下弯曲变形；当地下水位较高而未及时把水排出就敷设管道时，由于管道底部处在悬空的状态，如果夯实不严，就会极易造成管道的向上拱起而引起变形；管道敷设时，沟底土及管道两侧和上部回填中砂石粒度超差，而造成损坏防腐覆盖层；管架强度不够，支撑的管道下沉而产生变形。

（6）穿越质量问题

管道线路在敷设沿线有时候需要穿越公路、铁路及河流或其他特殊设施，对于穿越的管段，由于敷设完成后实施再检修等工作会非常困难及麻烦，因此，穿越施工的质量就会成为影响管道质量的重要因素，具体如下：当穿越河流段的管道随着河床受水流冲刷而使其深度逐渐减少时，将有可能造成管道悬空；河流堤岸的防护工程或公路和铁路养护工程的施工带来的震动可能对管道造成损坏；管道穿越电气化铁路或从高压变电站、高压线路附近通过时，地层之中的强杂散电流会使管道阴极保护电流的保护作用遭到破坏，导致局部阴极保护失效，增加管道被腐蚀的危险性。因此，穿越段的环境和地质条件的改变对控制管道防腐影响较大；穿越段施工与其他段来比相对困难，因此，很容易造成漏检或检验控制不严的情况，从而给管道运行造成安全隐患。

（7）检验控制问题

管道质量是由施工过程来保证的，随着长输管道事业的发展，许多新技术应用到管道建设上来，有可能一时找不到合适的检验方法或手段来验证具体的质量工作，工程质量难以得到保证。检验验证都是由建设单位委托监理或监督单位来完成的，如果这些单位不及时到位行使检测职责，或技术水平较低不能胜任具体的检验工作，将给工程质量留下安全隐患。另外，具体检验控制点的设置、检验内容的确定不能满足标准、规范要求，或者不符合工程实际需要，造成质量事故［6］。

1.3 腐蚀、磨蚀腐蚀失效

腐蚀、磨蚀腐蚀失效是长输管道的主要失效形式之一。腐蚀会导致管道的壁厚大面积减薄，从而使管道过度变形或爆破，还有可能导致管道穿孔，引发漏气事故，造成安全隐患。

在天然气输送过程中，若天然气中所含尘粒等固体杂质未被有效分离清除，输送的天然气流速较高，会冲击、磨蚀管道或设备材料表面，在管道转弯处尤为严重，从而可能导致局部减薄、发生泄漏。

1.4 疲劳时效

管道、设备等设施在交变应力的作用下发生的破坏现象称为疲劳破坏。所谓交变应力即为因载荷作用而产生随时间周期或无规则变化的应力。交变应力引起的破坏与静应力引起的破坏现象截然不同，即使在交变应力低于材料屈服极限的情况下，经过长时间反复作用，也会发生突然破坏。

输气管道经常开停车或变负荷，系统流动不稳定，穿越公路、铁路处地基振动产生管道振动等均会产生交变应力。而管道、设备等设施在制造过程中，会存在开孔或支管连线、焊缝缺陷，这些几何不连续会造成应力的集中，而交变应力的作用会在这些部位产生疲劳裂纹，疲劳裂纹逐渐扩展会贯穿整个壁厚后，进而导致天然气泄漏或火灾、爆炸事故。

1.5 物理爆炸

由于管道压力高，当管道受力超过强度极限时，则发生物理爆炸。从而造成大量天然气泄漏。

2 结 论

在正常情况下天然气是在密闭的系统中输送的，一旦输送系统发生故障导致密闭输送的天然气泄漏，天然气就会易与空气中的成分形成爆炸性混合气体，遇到火源或高热就会发生火灾、爆炸事故。

因此我们必须重视并铭记导致输气管道发生泄漏的因素，在今后的设计、施工过程中严格执行国家标准、规范的要求，提高天燃气管线安全运行的科技管理水平，保障天燃气管线及设施的安全运行。

参考文献：

［1］ 胡毅亭，饶国宁．天然气输送管道泄漏事故危害定量分析[J].中国安全科学学报，2003,13（6）:21-24．

［2］ 梁瑞，张春燕．天然气管道泄露爆炸后果评价模型对比分析[J].中国安全科学学报，2007，17(8)：131-135．

［3］ 刘斐，刘茂.城市燃气管道的风险定量分析[J].南开大学学报，2006,39(6)：31-36．

［4］ 蔡凤英，谈宗山，孟赫.化学安全工程[M].北京：化学工业出版社，2001.

［5］ 蒋军成，潘旭梅．化学过程安全理论及应用[M].北京：化学工业出版社，2006．

［6］ 难波桂芳．化工厂安全工程[M]. 北京：化学工业出版社，1986.

［7］宋士祥, 吴暋明, 谢暋飞, 孙宪航, 接文东, 谢宏宇. 庆俄原油顺序输送混油优化研究［J］. 辽宁石油化工大学学报，2012，32（3）：63.

［8］张国军, 高志国, 申龙涉, 王秋莎, 代堪亮, 赵暋虎, 袁暋玉. 天然气管道泄漏爆炸事故风险分析［J］. 辽宁石油化工大学学报，2012，32 (3):66.

［9］官学源, 刘德俊, 范暋欣, 毕暋潆, 王秋莎, 赵志强. 含硫天然气管道泄漏危险区域的数值模拟［J］. 辽宁石油化工大学学报，2013，33（1）：39.

中图分类号：TE 832

文献标识码：A

文章编号：1671-0460（2014）03-0389-03

收稿日期：2013-08-01

作者简介：刘洪洋（1978-），男，辽宁抚顺人，助理工程师，毕业于辽宁石油化工大学，从事石油销售工作。E-mail：24661639@qq.com。

通讯作者：刘兵兵（1986-），男，在读研究生，研究方向：石化设备安全评价结构完整性及灾害预防。E-mail：1164613548.com。

Analysis of Natural Gas Pipeline Leakage Factors

LIU Hong-yang
（PretroChina Liaoning Fushun Sales Branch, Liaoning Fushun 113001，China）

Abstract:The period of “the Tenth Five-year Plan” is an important stage in the sustainable development of China's economic construction. The natural gas industry as a clean new energy has got rapid development in China. To strengthen management to avoid gas pipeline leak and ensure the safety and stability of the pipe network can provide strong support for China natural gas supply chain safety construction.

Key words:Nature gas pipeline; Leakage