浅谈天然气输送管道铺设施工的安全技术

湖北十堰市顺达能源工程公司　肖　军

浅谈天然气输送管道铺设施工的安全技术

湖北十堰市顺达能源工程公司肖军

文章对危及天然气输送管道安全的危险因素进行了分析，介绍了天然气管道施工的技术规范，研究了天然气管道铺设钢管绝缘层施工的安全操作要点，同时指出住宅室内燃气管道暗埋施工的安全技术要点。

天然气输送管道铺设施工安全技术

天然气管道几乎全部沿路埋地铺设，经过桥梁或高层建筑物时还需进行地下穿越，因此对天然气管道的施工质量要求比较高才能保证管道的安全使用。天然气管道铺设施工安全是一项比较复杂的工作。在管道设计和施工时，一定要遵循有关的规范和规章制度，从而有效地确保石油天然气管道的安全运行。

1　天然气地面管道铺设施工安全的重要性

石油天然气管道是国民经济和社会发展的重要“生命线”。由于其具有高能高压、易燃易爆、有毒有害、连续作业、链长面广、环境复杂等特点，安全运输受到社会广泛关注。特别是石油天然气管道所遭受的野蛮施工和违章占压问题，既影响管道的安全正常运输，又威胁人民群众生命安全。随着社会经济的不断发展，人民生活水平也随之不断的提高，在日常生活基础能源中，天然气是极其重要的能源之一。因此，在城市天然气管网建设过程中，必须确保居民能够正常生活。压力管道的铺设是天然气输送工程中的重要环节，如今天然气在国内的运用已经越来越广泛，管道安装质量控制不好的话容易造成天然气泄漏等较大事故，严重的甚至造成人员伤亡，给正常的管道运营生产和人民生活造成不便，给国民经济带来损失，所以保证压力管道的安装质量，通过对天然气管道施工阶段的事前控制、事中控制和事后控制，基本保证了燃气管道工程质量，可确保燃气的安全正常运行、用户的安全用气。

2　危及天然气输送管道安全的危险因素分析

常见天然气输送管道和设施危险因素有管件的裂纹、破裂，阀门、法兰、垫片及紧固件的损坏，防雷防静电设施失效，安全附件故障；输气站场设施危险危及因素有物理爆炸，火灾和爆炸，中毒和窒息，噪声；人的行为、安全管理危险危及因素有违章作业，安全管理不规范；管道输送过程中火灾危险有害因素有明火，静电火花，雷击放电，碰撞和摩擦火花，自燃引爆，违规操作；环境危险有害因素有地质灾害、气候灾害和环境灾害三大自然灾害和不法分子偷盗气，在管道上开孔、人为破坏等社会危险危害。

天然气输送管道泄漏或者设备故障而诱发火灾。天然气输气设备系统比较复杂，设备和仪表的灵敏性，也是安全运行的重要因素，如果出现法兰不牢靠或仪表失灵，极易出现管道泄漏问题，进而引发较严重的火灾。天然气输送工程比较复杂，具有复杂的线路阀室。这些阀室设置于不同的环境和地点上，极易受到外界的影响，尤其是雷电、大风等自然天气的作用，容易造成阀室的严重损坏。并且，阀室的环境比较复杂，恶劣的外界的条件，加上维修不及时，造成阀室的设施出现一定程度的损坏，在输气过程中，管道极易出现泄漏的问题，进而引发火灾。天然气输气的安全运行很大程度上依赖于各精准仪表形成的安全监测和警报系统。也就是说，各安全监测系统与管道的安全运行有着直接的关系，一旦出现仪表故障极易出现监测系统的瘫痪，出现安全监测的空白，对于泄漏或管道破裂的事故无法进行及时的检测，进而引发火灾事故。并且废气的排放问题，也是引发火灾事故的重要方面。管道出现事故时，需要进行气体的排放，并进行火炬放空的方法进行处理。而一旦火炬系统出现故障，就会造成天然气直接进入空气之中，当天然气达到一定浓度，就已出现爆炸的严重事故。

输送管道由于各种各样的原因，设备设施、管道或连接部位如常有易燃、易爆物质介质泄漏，一遇点火源或引爆能时，将引起火灾、爆炸事故。因此控制点火源的产生意义重大。产生或影响点火源的因素主要有：明火；静电火花；雷击放电；碰撞和摩擦火花；自燃引爆；违规操作。我国早期建设的天然气输送管道，几乎全部采用螺旋焊钢管。此种钢管的焊缝缺陷引发的事故比直缝钢管概率高。螺旋焊缝钢管制管时，剪边及成形压力造成刻伤，造成焊接时的焊接缺陷并引起应力集中，在含硫化氢的腐蚀性介质中形成局部阳极。在输气的低频脉动应力作用下，局部腐蚀逐渐扩展成裂纹，在较低的输气压力下即可产生爆管，沿焊缝管道撕裂。因此，在材料选用方面，应避免选用螺旋焊钢管。近年来，天然气管线普遍采用APIX系列等级的材质制管时，采用直缝隙双面埋弧焊。与国际水平相比，我国原有的管口焊接质量水平较低，常见的缺陷有电弧烧穿、气孔、夹渣和未焊透等，也是引发事故的重要因素。近年一大批新建油气管道工程的焊接质量有了很大的提高，采用了自动埋弧焊工艺，施工水平接近或达到国际先进国家的水平。管口焊接质量把关非常重要，必须严格按照施工工程质量管理要求施工，严格焊缝检验检测，确保工程质量，不留事故隐患。

自然因素是影响管道安全运行的重要原因。地质灾害、气候灾害和环境灾害是三大自然灾害。地震灾害是由地球内部的激烈运动而引起的。地震波所能影响的区域要比永久性地土变形影响区域大，破坏管道系统的可能性大。永久性地土变形，如地表断裂、土壤液化、塌方等，对线路的支架造成倾斜或断裂、变形，引发埋地管道破裂，造成天然气泄漏。气候灾害包括干旱、寒潮、低温、雪暴、大雾、暴雨、雷电、热浪和沙尘暴等,对管道系统影响最严重的是大风、雷电、低温和暴雨。大风的危害如架空管道支架强度不够，遇到大风易造成支架倒塌，从而破坏管道，导致易燃物质泄漏而引发事故。雨季、台风等自然因素引起的雨水冲刷会导致水保工程倒塌、管道埋深不足甚至管道裸露。雷电破坏是多方面的，但从其破坏因素分析，可以分为三类：电性质的破坏；热性质的破坏；设备设施的破坏。如管道防雷设施不健全，雷电会造成管道破裂，引发火灾爆炸事故。低温对管道的危害主要体现为两个方面。一方面使管道材料脆化，即随着温度越低，低碳钢和低合金钢的强度提高，而韧性降低；当温度低于韧脆性转变温度时，材料从韧性状态转变为脆性状态，使输送管道发生脆性破坏的概率大大提高；另一方面，低温使长输管道输送介质中的气体、液体发生相变，如水蒸气变为水，水变为冰等，引发管道堵塞事故。此外由于热胀冷缩的作用，随着环境温度的降低，有可能导致较大的应力，致使管道变形破裂，造成易燃物质泄漏。暴雨危害主要表现为：管线输送的某些地段由于地势较低，暴雨过后容易造成积水、泥石流等给线路的支架和管道构成威胁，直接影响输气管道的安全。

随着人们对天然气需求的加强，输气管道的运行效率增加。管道的输气运行，需要基于高压力的运行条件，对于输气管道的有着较高的质量要求。输气管道埋设于地表之下，受到地质环境的影响较大，诸如管道腐蚀、破裂的问题十分的普遍。天然气的输送是基于密封条件下进行的，一旦出现管道的密封性遭到破坏，天然气就会出现泄漏，进而空气之中，以形成具有爆炸。

安全管理不规范主要表现在：安全管理制度未建立或不健全；安全管理资料遗失或不全；安全管理法规宣传和执行不到位；企业自身安全意识不高。

随着我国改革开放的不断深入，城市建设步伐加快，天然气管道输送工程，已成为城市设施建设的重要组成部分。然而，天然气输送工程具有特殊性，天然气极易出现火灾危险性，影响输气工程的安全运行。所以，在天然气管道输送中，要科学规范的消防设计，以及火灾的预防工作，尤其消防设计的科学合理性、各重要部位的火灾预防，是提高管道输气运行安全性的重要举措。

3　天然气管道施工的技术规范

天然气的主要成分是甲烷，易燃易爆，其爆炸极限为5%～14%，密度<0.75 kg/m3，比空气的密度小。随着国内经济的发展，天然气长距离输送管线在不断建设。天然气管线由于输送的是压缩气体，影响安全的内在和外在因素较多，存在着不同的风险，严格遵守天然气管道施工规范是其安全使用的基本保证。天然气管道施工规范如下：

用户室内燃气管道的最高压力和用气设备的燃气燃烧器采用的额定压力应符合现行国家标准《城镇燃气设计规范》(GB 50028—2006)的规定。管道、管件、管道附件、阀门及其他材料应用在室内燃气管道上，应符合设计文件的规定，安装前检验时应按国家现行标准进行，不得使用不合格者。在室内燃气管道安装前的，应能满足管道施工安装的要求。安装燃气管道时，管道的预制和安装要按设计施工图进行。

燃气管道施工时，以避免将管体焊缝朝向墙面，焊缝不明显的管道应事先做好标记。暗埋在墙内的铜管或不锈钢波纹管，应使用专用的开凿机开槽。灌槽宽度宜为管道外径加20 mm，深度应满足覆盖厚度不小于10 mm的要求。严禁在承重墙、柱、梁开凿管槽。燃气管道使用的管道、管件及管道附件当设计文件无明确规定时，管径小于或等于DN50，宜采用镀锌钢管或铜管；管径大于DN50或使用压力超过10 kPa,应符合规范的规定。

建筑物设计沉降量大于50 mm时，可对燃气引入管可采取如下补偿措施：加大引入管穿墙处的预留洞尺寸；引入管穿墙前水平或垂直弯曲2次以上；引入管穿墙前设置金属柔性管或波纹补偿器。燃气引入管阀门宜设在建筑物内，对重要用户还应在室外另设阀门。

燃气引入管的最小公称直径应符合下列要求：输送人工煤气和矿井气不应小于25 mm；输送天然气不应小于20 mm；输送气态液化石油气不应小于15 mm。输送湿燃气的引入管，埋设深度应在土壤冰冻线以下，并宜有不小于0.01向室外管道的坡度。

目前，输气管道是通过采用大口径和高输气压力的技术措施来提高经济效益，因此要求管材有较高的强度。据计算，例如一条输送压力为7.5 MPa，直径1 400 mm的输气管道可代替3条压力5.5 MPa,直径1 000 mm的管道，可节省投资35%，节省钢材19%。

燃气引入管穿过建筑物基础、墙或管沟时，均应设置在套管中，并应考虑沉降的影响，必要时应采取补偿措施。套管与基础、墙或管沟等之间的间隙应填实，其厚度应为被穿过结构的整个厚度。套管与燃气引入管之间的间隙应采用柔性防腐、防水材料密封。

引入管敷设位置应符合下列规定：燃气引入管不得敷设在卧室、卫生间、易燃或易爆品的仓库、有腐蚀性介质的房间、发电间、配电间、变电室、不使用燃气的空调机房、通风机房、计算机房、电缆沟、暖气沟、烟道和进风道、垃圾道等地方；住宅燃气引入管宜设在厨房、走廊、与厨房相连的封闭阳台内等便于检修的非居住房间内。当确有困难，可从楼梯间引入，但应采用金属管道，且引入管阀门宜设在室外；商业和工业企业的燃气引入管宜设在使用燃气的房间或燃气表间内；燃气引入管宜沿外墙地面上穿墙引入。室外露明管段的上端弯曲处用三通和丝堵，并做防腐处理。寒冷地区输送湿燃气时应保温；引入管可埋地穿过建筑物外墙或基础引入室内。当引入管穿过墙或基础进入建筑物后应在短距离内出室内地面，不得在室内地面下水平敷设；燃气引入管穿墙与其他管道的平行净距应满足安装和维修的需要，当与地下管沟或下水道距离较近时，应采取有效的防护措施。

在地下室、半地下室、设备层和地上密闭房间敷设燃气管道时，应符合下列要求：净高不宜小于2.2 m；应有良好的通风设施，房间换气次数不得小于3次/h；并应有独立的事故机械通风设施，其换气次数不应小于6次/h；应有固定的防爆照明设备；应采用非燃烧体实体墙与电话间、变配电室、修理间、储藏室、卧室、休息室隔开。当燃气管道与其他管道平行敷设时，应敷设在其他管道的外侧。地下室内燃气管道末端应设放散管，并应引出地上。放散管的出口位置应保证吹扫放散时的安全和卫生要求。

埋在土壤中的金属管道由于各种原因管道表面将出现阳极区和阴极区，并在阳极区发生局部腐蚀。阴极保护就是利用外加手段迫使电解质中被保护金属表面都成为阴极以达到抑制腐蚀的目的。使用阴极保护时被保护的金属管道应有良好的防腐绝缘层，以降低阴极保护的费用。阴极保护技术根据保护电流的供给方式，可分为牺牲阳极法和强制电流法两种保护方法。采用牺牲阳极法的主要优点:无需外部电源、对外界干扰少、安装维护费用低、无需占用其他建构筑物、保护电流利用率高等，因此特别适合于城市范围内的埋地钢管腐蚀。城市埋地煤气管道防腐的阴极保护宜用牺牲阳极法。当条件许可时也可采用强制流保护法。

4　天然气管道铺设钢管绝缘层施工安全操作要点

天然气管道铺设应完善设计，严格执行国家石油天然气行业的现行标准、规程、规范和管理规定。线路走向安全可靠、经济合理，充分考虑施工和运行管理的可操作性。对河流、公路等穿越段管线采用套管保护、重点设防。管道防腐采用外涂层加阴极保护的联合防腐技术。结合管道沿线地质情况，增加管道埋深。采用SCADA系统，对各输气站工艺参数实时监控，设置联销报警系统，实现科学化、自动化管理。做好工程地质勘察，尽量避开不良地质地段，采取合理有效的防静电和雷击措施，使自然灾害可能对管线造成的影响降到最低。

针对新建管道易引发事故的因素，天然气输气管道过程中从材料设备、设计、监理、施工等环节加强管理，规范运作，严格贯彻执行HSE管理体系，确保工程建设的质量和安全。

对施工单位的审查主要审查的是施工单位的资质，即主要审查施工单位在燃气管道施工方面的能力，与此同时还应该全面的对施工单位的过往建设业绩、员工自身素质、施工监管水平、施工装备条件以及企业的信誉等方面进行考核，只有这样才能使燃气管道的施工质量得以保证。燃气管道工程的质量管理，首先应在设计时就要进行完善的质量设计分析，保证设计的理论基础没有任何质量问题。然后就是在施工的具体过程中，进行实时的质量管理。从而保证施工的质量。

由于燃气管道工程十分复杂，因此在施工过程可能影响施工质量的因素很多。但总的来说影响其施工质量的因素主要有：人为因素、施工材料、施工设备以及施工工艺等。人为因素是影响施工质量的主要因素，因为人是施工的直接参与者、指挥者。人的作用直接决定了施工质量的好坏。因此在应选择责任感强、实践经验丰富的人对施工进行管理。主要应包括：提高人的自身素质、提高业务水平、提高对社会的责任感。只有这样才能使“质量第一”的理念深深地在施工的具体环节上体现出来。从而保证施工质量。施工材料质量是决定施工质量的物质基础。加强材料设备管理：组织专家论证，确定主要材料设备的规格、型号；主要材料设备经严格的资质审查后，以招投标方式确定；重要材料设备业主派人配合监理驻厂跟踪检验、派人押运，防止途中损坏。使用前须经过业主、监理组织的联合检验，及时处理现场发现的问题。在对施工材料进行监管时，应设立施工材料监管小组，对采购部门采购回来的工程材料进行检核，以保证材料的质量。施工设备是实施施工的工具，应强化对施工设备的管理，以保证设备的正常运行。对施工工艺的监管，要确保燃气管道的施工设计方案在具体实施的过程中得到很好的执行，避免由于施工不按要求进行而带来的质量问题。

严把施工质量关，严格审查施工单位的各项施工组织方案，确保符合技术规范标准和工程实际；对施工重点工序尤其是管道焊接严格管理。地下钢管绝缘层施工需要将熔化的沥青浇于管壁，用布缠扎。操作中应注意以下要点：沥青的熔化操作应选择在露天安全地点进行。熔化的沥青避免与明火直接接触而着火。发生沥青着火应立即采取措施使之隔绝空气而熄灭，不得浇水，否则将导致燃烧范围扩大。钢管绝缘层缠扎时，操作人员必须戴长帆布手套和穿帆布工作服，防止熔化沥青外溅灼伤皮肤。遇雨雪天气，应停止野外操作，因灼热的沥青遇水后会发生爆溅。组织监理对焊工进行资质审查并现场考核，合格后方可施焊；清除坡口及两侧的水、锈、油、污，正式焊接前在试板上进行焊接规范调试；焊接过程严格按焊接工艺指导书要求进行；管道下沟时严禁损伤防腐层，采用电火花检漏仪和音频检测仪检查，发现漏点及时修补。燃气施企业安全施工是企业的生存之本，具体要做到：落实各岗位的安全责任制度，确保安全生产专项资金的投入。要大力开展安全教育培训，搞好安全宣传，提高每名职工的自我保护意识，杜绝违章操作、违章指挥。安全是靠企业每一名职工在各个工作岗位中，尽职尽责地做好安全工作来保障的。

5　住宅室内燃气管道暗埋施工的安全技术要点

早期的城镇建设对于小区住宅建筑内的燃气管道施工大都是以明管敷设的方式进行施工，但随着人们生活水平的提高，传统的室内燃气管道外露的敷设方式已经达不到用户的美观要求，燃气管道暗埋就是在这样的背景下发展起来的。然而管道暗埋造价较高，一旦发生泄漏不能及时发现，容易造成严重的事故，同时由于管道暗埋使得施工空间狭小，给管道的维修带来很大不便。因此，为了克服燃气管道暗敷的缺点，除了要加强施工质量控制以外，还要对其防泄漏、防腐问题进行有效处理，使之既能满足美观的要求，又能保证运行的安全。

国家标准《城镇燃气设计规范》(GB 50028—2006)对住宅室内燃气管道支管埋设给出了明确规定，从材料选择、敷设施工等方面规定了具体要求。规范规定室内燃气管道宜选用钢管，也可选用铜管、不锈钢管、铝塑复合管和连接用软管，一些地方在建用户达到90%的户内使用阻燃复合铝塑管进行暗埋。

住宅室内燃气管道暗埋施工需要重点把握好以下技术要点：一是处理好防泄漏问题。禁止使用镀锌钢管作为暗埋燃气管，由于镀锌管一般采用螺纹连接，丝扣易腐蚀容易发生泄漏，如果作为暗埋管材料，存在较大的安全隐患，所有连接管件禁止暗埋。管道隐蔽前应做强度及气密性试验检验合格后方可封管，其试验压力为0.4 MPa；二是处理好防腐问题。燃气管道暗埋后，由于受墙面(或混凝土体)内碱性液和水汽的作用，管道易被腐蚀，所以必须做好防腐措施，以延长管道的使用寿命。采用聚乙烯防腐胶带或热收缩胶带作外防腐层，使然气管道与外界隔绝。燃气管道周围不得存在有尖利锋的物体、碎片、垃圾或存积水气，以防止防腐蚀层被划伤或破坏及水汽的侵入。应确保燃气管道被混凝土或墙面批当完全包围，覆盖燃气管道的混凝土或墙面的厚度不得小于2 cm；三是处理好管道安全问题。管道走向选择梁底或墙角，并在埋管位置标明管线走向，以方便维修及防止住户钻孔凿穿管道发生危险。同时，在施工中要保证燃气管道不得与其他金属结构（如钢筋）或导电体接触，避免燃气管带电。四是在平面内变尽量不使用管件，以减少暗管的接头数量。在相邻直角墙面的拐角处，使用90度弯管连接，如用不锈钢波纹管可直接弯角，同时注意预留足够的埋管槽。复合管的允许弯曲半径为5倍D，若小于这个数值，或弯曲时未塞人辅助弹簧，管道就很易出现凹陷，装修工人在贴瓷砖时如不留意，便会造成这种情况。而铜管弯曲半径可小至3倍D，且表面硬度高，不易发生这个问题。

6　结语

天然气输送管道运行过程中易受自然环境、人文因素、施工条件等的影响，这也使得对天然气管道铺设工程质量进行严格的安全控制成为天然气管道建设过程中的重点工作，安全优先的前提下才能够完成天然气管道建设的顺利实施和工程竣工。

Discussion on the Gas Pipeline Laying Construction Security Technology

Hubei Shiyan Shunda Energy Engineering Co.,Xiao Jun

Safety is important in natural gas pipeline construction. This paper analyzes the risk factors which endanger the safety of natural gas pipelines, introduces the natural gas pipeline construction specifications, studies the key points of pipeline insulation construction, and recommends the safety technical points in residential indoor dark buried gas pipeline construction.

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