长输管道应急抢修技术现状探讨

蔡 亮

（中航油京津冀物流有限公司，天津 300300）

0 引言

我国长输管道发展迅速，2017年油气长输管道里程为13.31万km。大口径、高钢级、高压力管道成为发展趋势，一旦发生油气泄漏爆炸事故，造成重大人员伤亡和财产损失。快速应对管道泄漏事故，实现安全、高效管道抢修尤为重要。中石油管道公司建立6个维抢修中心、15个维修队；西气东输管道公司建立10个维抢修队、2个封堵中心。我国管道应急抢修存在的问题有[1]：管道抢修队伍技术装备水平参差不齐，缺乏规划和整合，不能资源共享，未形成完善、高效的国家管道应急抢修体系；管道抢修演练不足，焊工训练、实战少，技能水平不能满足复杂恶劣环境焊接工艺要求。

“十四五”规划中提出健全重大事故预防预警和应急处置体系。因此，应规划应急抢修基地的合理布局，科学、合理配置应急抢修设备，探讨应急组织机构的高效运行机制，提高管道企业应对突发事件的反应能力和救援水平，保障管道安全运行。

1 管道应急抢修中心建设及规划

管道应急抢修中心位置应考虑管道风险等级（人口密度）、抢修时间要求和交通及社会依托条件。应急抢修中心的功能、规模应遵循属地管理、分工合作和区域保障的原则，物资装备遵循分类管理的原则，定期组织应急救援培训及演练。原则上应急抢修中心最大辐射半径不超过1000km，高风险地区可以加密设置抢修队。

管道企业应注重与社会应急资源的整合和信息的共享，推进以管道企业为主的应急管理体制，向专业处置、政企联动的综合管理体制转变，即救援抢险专业化、属地就近抢修、跨区域应急联防。中国石油管道应急救援中心于2011年在河北廊坊成立，形成以廊坊为中心，东莞、库尔勒、苏州、武汉、成都辐射周边的应急救援网络，具备管径1219mm、运行压力10MPa油气管道的抢修能力。未来应对全国管道抢修队伍进行整体规划，科学合理分配职能和覆盖范围，针对人力、设备、资金和资源进行准确定位，建立和完善国家管道抢修体系。

2 管道应急抢修工作程序

（1）现场警戒

按照油气管道泄漏发生火灾爆炸事件最大影响半径设置警戒线[2]，必要时在危险区最大半径处设置第二道警戒线，在警戒区内安排警戒人员，消灭火源，监督火种；

（2）事故管段放空、置换

关闭事故管段上下游干线截断阀，打开两侧阀室放空阀，对事故管段进行放空，之后对事故管段进行氮气置换，天然气含量低于10%LEL为置换合格；

（3）作业坑开挖

根据换管长度、管径、现场地址条件、抢修设备和焊接工艺进行作业坑开挖。作业坑长度一般比换管长度长4m。作业坑最小宽度和深度；

式中，W作业坑最小宽度，m；H作业坑最小深度，m；D管道外径，m；h1管顶至地面距离，m；h2管底至作业坑底部距离（大于0.5m）；

（4）管道切割

事故管段进行氮气置换情况下，可用火焰管道切割机进行管道切割，例如爬行式火焰管道切割机具有遥控操作功能，可保证人员安全。事故管道未进行氮气置换条件下，可用机械冷切割方式进行管道切割；

（5）管口封堵

管口封堵装置有橡胶清管球、泡沫球和隔离气囊。管口封堵时应用黄油墙对封堵装置与管壁结合处进行密封，保证封堵效果。管道抢修中常用可实时感测背压、人为控制随时释放封堵侧气体的封堵气囊，气囊可用氮气等惰性气体充装，提高了作业安全性；

（6）管口消磁

管材制造、运输和内检测中不可避免带有剩磁，对管道焊接造成不利影响，例如电弧引燃困难、燃烧不稳定等。管道在焊接前应进行消磁处理。共轭式管道消磁器利用励磁线圈克服铁磁材料矫顽力，达到内磁平衡，具有高消磁性和适应性好特点，管口磁场强度小于3mT；

（7）抢修方案

近年来管道应急抢修大多数是因第三方破坏造成严重破损，事故管段需要进行停输、放空、置换后进行换管作业。

3 管道应急抢修设备和技术

3.1 管道应急抢修设备配备

为保证管道突发事件的快速救援和处置，各级维抢修中心应配备相应的应急抢修设备。常规的管道抢修设备应包括焊接设备、发电设备、管道切割设备、外对口器、抢修卡具、介质回收设备、便携式气体检测仪、防腐层检测仪、管道测厚设备、防爆轴流风机、应急照明设备、管道开挖设备（挖掘机、履带推土机）、小型机械切割设备、氮气车、消防器材、正压式呼吸器、防护服等。国内长输管道企业和油气田集输企业基本配备塞式封堵器和挡板-囊式封堵器。塞式封堵设备是引进美国TDW公司产品，挡板-囊式封堵器适用于低压停输管道。堵漏管卡已形成系列化产品，包括接头管卡、中开式管卡、放空丝堵管卡、组合式带状管卡等。

管道特种抢修设备指管道不停输带压开孔封堵设备，可在不影响管道正常运行情况下完成抢修施工。通过引进国外设备和国产化配套，管道开孔封堵设备已实现配套系列，具备管径34～1219mm、运行压力10MPa以下油气管道的不停输开孔封堵和维修能力。目前中石油正在开展西气东输四线关键技术研究，目前已具备管径1219mm、运行压力12MPa不停输抢修设备需求，正在开展管径1422mm管道抢修设备研究工作。

3.2 特殊环境管道维抢修技术

针对山区管道抢修设备、机具进展难度大的特点，中石油西气东输管道采用了山地抢险车、挖掘机和高空索道等工具，山地抢险车可用于小于28°的坡度；履带式挖掘机可用于小于45°的坡度；高空索道可用于大于45°的坡度。

水网地区水位高、地基承载力低、淤泥层厚，部分地区承载力甚至不足20kPa，施工便道修筑、设备管材运输、作业坑开挖均比较困难。中石油西气东输管道借助复合材料路面板实现管道抢修设备进场。水网地区路面承载力高于50kPa可直接进场；介于20～50kPa地区使用复合材料路面板；低于20kPa地区通过排水、垫草袋等方式提升承载力值20kPa后，采用复合材料面板。

3.3 管道应急抢修设备调配

管道应急抢修进场道路复杂多变，为避免设备磕碰和提高装卸效率，抢修设备应集装化、撬装化，设备本身进行集装，配备附件、备件和维修工具。管道高压封堵设备造价高、利用频率低，应由国家管道应急管理机构统一调度使用，减少设备重复投资，提高设备利用率。在全国各区域维抢修中心建立应急设备储备库，包括管材、套袖、卡具、三通、皮碗、封堵囊，真正实现资源共享、快速反应，并为后续救援工作争取时间。

4 结语

管道应急体系建设应立足当前，着眼长远，即满足当前管道运行管理需求，持续提升管道抢修施工技术水平。建议如下：

（1）对中石油、中石化和中海油管道企业的应急抢修资源进行整合，优化管道应急抢修中心布局，科学配置设备资源，建立与社会、政府部门之间的应急资源共享，形成协调联动、覆盖全国的国家管道应急抢修体系；

（2）借助地理信息系统（GIS），建立管道应急抢修资源数据库，筹建国家管道应急抢修控制中心，便于应急资源统一调度指挥；

（3）加强管道维抢修技术研究、专用机具设备研发，例如研究智能组对、全自动焊接技术提高抢修质量和效率；研发高钢级补强套袖；继续研究山地、水网等特殊环境抢修设备进场方式等。