浅析天然气站场常见泄漏问题

张利

摘 要：本文根据延长气田临镇至子长集输干线工程投产后发生的泄漏问题总结出4种天然气站场常见的泄漏形式，并对每种泄漏的原因进行分析，总结出每种泄漏的预防措施。

关键词：天然气站场；泄漏；分析；预防

1.前言

天然气作为一种清洁能源，越来越受到人们的关注和青睐。在整个集输系统中，天然气站场在整个输气工艺中占有很重要的位置，是非常重要的环节，其可靠性在很大程度上决定影响整个管输系统的安全。天然气站场的设备多，流程复杂，密封点多，泄漏的概率大。近几年，天然气站场的泄漏、穿刺事件时有发生，严重影响安全生产。天然气站场的事故，除了违规操作，大多由于泄漏引起的，我们要给予足够的关注和重视。

2.常见泄漏形式

在天然气站场中，最常泄漏的位置为静密封点处，如法兰连接处、螺纹接口处等，但管线穿孔泄漏也时有发生，主要是管线弯头处，特别是排污管线和放空管线的弯头处；在线路上，最常见的泄漏是由第三方破坏和管道穿孔引起的。结合现场实际情况，常见泄漏主要有以下几种：法兰间泄漏、管道泄漏、螺纹泄漏和阀门泄漏。

3.常见泄漏的原因分析与预防措施

3.1法兰间泄漏

1）密封垫片压紧力不足、法兰结合面粗糙、安装密封垫片出现偏装、螺栓松紧不一、两法兰中心线偏移等原因造成法兰间泄漏。该种泄漏主要由施工、安装质量引起，而且主要发生在投产试压阶段。

2）由于脉冲流、工艺设计不合理、减振措施不到位或外界因素造成管道振动，致使螺栓松动，造成法兰间泄漏。

3）管道变形或沉降造成法兰间泄漏；

4）螺栓由于热胀冷缩等原因造成伸长或变形而引起法兰间泄漏，该种泄漏主要发生在季节交替时。

5）密封垫片长期使用产生塑性变形、回弹力下降以及垫片材料老化等造成法兰间泄漏，该种泄漏主要发生在老管线上。

6）天然气腐蚀，造成法兰间泄漏，这种情况比较少见，但由于垫片和法兰质量问题可能产生此种泄漏。

3.2管道泄漏

1）焊缝缺陷引起的管道泄漏

焊缝上发生的泄漏是焊接过程中出现夹渣、气孔、未焊透、裂纹等现象所遗留下的焊接缺陷，在管道使用过程中由于使用条件如交变应力、振动等影响，使缺陷扩展，以致引起管道泄漏。

2）腐蚀引起的泄漏

天然气站场管道系统在腐蚀介质、环境因素及应力等的作用下造成管道的腐蚀，使管壁变薄，造成管道局部穿孔而发生泄漏。常见的有：

①周围介质引起的均匀腐蚀

②应力引起的腐蚀

3）冲刷引起的泄漏

由于高速运动的天然气在改变流向时，对管壁产生较大的冲刷力，使管壁逐渐变薄，这种过程就像滴水穿石一样，最终造成管道穿孔而泄漏。

①从加工角度来说，对于冲压成型和冷煨、热煨成型的弯头，弯曲半径最大的一侧存在加工减薄量现象。

②天然氣流速较快，当改变流向时，对管壁产生较大的冲刷力，在冲刷力的作用下，管壁金属不断地被带走，壁厚逐渐变薄，最后造成管道泄漏。

③调压阀的阀体也是容易被刺坏的地方。

针对冲刷引起的管道泄漏，建议采取以下预防措施：

A、周期性进行清管作业，减少管道中杂质的含量。

B、根据下游用气量做好管道末端气量的储存，尤其在冬季大气量来临之前，以备用气充分，避免气流速度过快，导致管道里面扬尘，而造成较大的管道磨损。

C、优化设计，增加弯头厚度。

4）振动引起的泄漏

①管线内压力脉动引起管道的振动

气流的脉动是引起天然气管道振动的最主要原因，在天然气长输管道中常用压缩机给天然气加压，压缩机周期性、间歇性的进气和排气，会引起管路内气流压力的脉动，当脉动气流在管线内传播碰到弯头、变径管、汇管以及盲板等时，管道系统受到周期性的激振力，在激振力的作用下引起管道及其附属设备的振动。

②压缩机的振动引起管线的振动

当压缩机工作时，由于活塞组存在往复惯性力及力矩的不平衡、旋转转惯性力及力矩的不平衡、连杆摆动惯性力的存在以及机器重心的周期性移动等各种复杂合力的作用，使压缩机工作时产生机械振动，从而引起和其相连的管道的振动。

③风力引起的振动

当裸露在室外的管子在受到风力时，会产生卡曼涡流效应，引起管子的振动。

④共振引起管道剧烈振动

当激振力的频率和管道以及设备的固有频率相同时，会引起管道和设备强烈的振动。

管道减振可以通过两条途径来解决：

A、控制管流的压力脉动；

B、调整管系结点，改变固有频率，减少振动，避免产生共振。

⑤外力作用引起的管道泄漏

因外部静载荷或冲击载荷超过管道的允许限度而使管道泄漏，如管道在道路下埋设较浅，在车辆冲击、振动载荷作用下则产生泄漏。建议当管道经过道路、砼场地、围墙等地时增设套管进行防护。

3.3螺纹泄漏

管螺纹密封的泄漏跟使用的密封材料有直接关系。我国普遍使用铅油麻丝、聚四氟乙烯胶带密封。铅油麻丝等溶剂型填料在液态时能填满间隙，固化后溶剂挥发，导致收缩龟裂，而且耐化学性能差，很容易渗漏。聚四氟乙烯胶带不可能完全紧密填充，调整时容易断丝，易堵塞管路阀门，而且聚四氟乙烯和金属磨擦系数低，管螺纹很容易松动，密封效果也不是很好。为了减少螺纹连接泄漏，可采取以下措施：

①建议采用具有弹性密封环结构的螺纹连接。

②对于与主干线连接的地方，建议采用焊接。

3.4阀门泄漏

天然气站场管道上的阀门是不可缺少的主要控制元件，由于受到输送介质温度、压力、冲刷、振动、腐蚀的影响，以及生产制作中存在的内部缺陷，致使阀门在使用过程中不可避免的会发生泄漏，而且泄漏可能发生在阀门的任何部位。

1）连接法兰及压盖法兰泄漏：该种泄漏一般在降压的时，通过拧紧螺栓可得以解决。

2）焊缝泄漏：对于焊接球阀，可能存在焊接缺陷，而出现泄漏。

3）阀体泄漏：阀体的泄漏主要是由于阀门生产过程中的铸造缺陷所引起的，当然，天然气的腐蚀和冲刷也会造成阀体泄漏。

4）填料泄漏：長时间使用的填料老化、磨损、腐蚀等使其失效。

5）注脂嘴的泄漏：一般是由于单向阀失效造成的，在压力不高的情况下注入密封脂可得到解决。

6）排污嘴泄漏，一旦发现应及时更换。

4.结束语

天然气站场由于泄漏引起的事故时有发生，并造成严重的后果，为了使天然气站场的泄漏得到有效的控制，减少泄漏，应该从设计和管理两方面入手，才能取得较好的效果。

1）变法兰连接和螺纹连接为焊接，减少泄漏起点和静密封点，且与主干线连接的第一道口采用焊接。

2）冗余设计。对排污管线和放空管线来说，采用双阀或者三阀设计，同时弯头应加大壁厚设计。

3）加强日常巡检、维护和管理，对静密封点重点进行检查。

4）站场建立可燃气体报警系统，一旦出现泄漏，可及时进行报警。

5）采用先进技术对站场设备和管线进行检查

①采用无损检测和声发射技术对站场管道、分离器以及收、发球筒进行全面检测；

②对站场关键及薄弱的位置比如弯头、调压阀阀体等定期进行厚度测量，并进行跟踪，对减薄厉害处进行全面跟踪。

6）对重要站场增设分析小屋，加强气质管理，减少管道腐蚀。

7）做好末端储气工作，避免下游流体速度过快，导致冲刷严重。

8）定时做好对长输管线的清管工作，并及时更换过滤分离器滤芯，以确保天然气的纯净。

参考文献：

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[5] 朱喜平，付京晶，天然气站场常见泄漏的原因分析与治理技术探讨，城市燃气，2006.