森林火灾对埋地输气管道影响的数值模拟



森林火灾对埋地输气管道影响的数值模拟

中缅管道国内段途经地形复杂，多埋设于山林区，森林覆盖率高，加上这些地区多兼具低纬气候、季风气候、山原气候的特点，易发生火灾，且森林火灾对管道的危害程度不明，因而森林火灾成为管道运营的一项安全隐患。

为此，西南管道公司等单位针对埋地管道的实际情况建立了相应的三维物理模型（如图8所示），通过现场调研确定了埋地管道及周围土壤参数，修正建筑火灾升温曲线作为受火面森林火灾升温曲线，并采用结构化有限溶剂法对埋地管道及周围土壤的温度场进行模拟研究。

图8 埋地管道计算模型

应用FLUNT软件对上述模型进行模拟，根据木材在火灾燃烧时炭化速率3mm/min，得到一颗高3.6m的大树完全炭化的时间不超过20h。假设上方火灾持续20h，管道的最高温度在27℃左右，对于输气管道，甚至输油管道，这个温度是安全的，不会对埋地管道造成影响。而假设森林火灾持续了100h后扑灭，防腐层的最高温度为93.67℃，管道内壁的最高温度为87.85℃，三LPE管道防腐层的失效温度为160~180℃，而X80/X90钢的失效温度更高。因而从模拟结果看，即使森林火灾持续了100h，对管道的影响也不足以使管道失效引发更大的危害。

从上述模拟结果可以看出，燃烧产生的热量会向下传递，导致土壤温度以及管道温度的上升。当火灾扑灭后，管道的温度会有一个持续上升的过程，然后再降低，火灾持续时间越长，火灾扑灭后继续升温的时间越长。沿管道轴流方向，各界面温度分布不一致，最高温度出现在受火段管道末端防腐层处，如果防腐层质量不合格，在高温下容易发生脱落或剥离，但火灾不会对正常深埋的管道产生危害。

高山卜 摘编自《天然气与石油》杂志2016年2月

《森林火灾对埋地输气管道影响的数值模拟》原作者裴斌等