文|孫昭洋
目前，隨經(jīng)濟的快速發(fā)展，天然氣長(cháng)輸管線(xiàn)得到迅速發(fā)展，且隨科學(xué)技術(shù)的不斷提升，天然氣管線(xiàn)向高承壓、長(cháng)運距、大輸量發(fā)展，與此同時(shí)，輸送安全成為十分重要的話(huà)題。在天然氣長(cháng)輸過(guò)程中，管線(xiàn)常因各樣原因發(fā)生管線(xiàn)泄漏，泄漏的孔徑有大、有小，泄漏點(diǎn)發(fā)生的位置很難預測，對環(huán)境造成污染、浪費能源的同時(shí)，也為長(cháng)輸管線(xiàn)以及周邊的人類(lèi)生活帶來(lái)較大安全隱患。因此，對天然氣長(cháng)輸管線(xiàn)的泄漏工況發(fā)生的原因、產(chǎn)生的影響、需要采取的預防措施進(jìn)行分析研究，對有效的減小泄漏工況帶來(lái)的損失具有重要意義。
1天然氣長(cháng)輸管道發(fā)展現狀
當前，天然氣長(cháng)輸管道的發(fā)展重點(diǎn)為高壓力、新材質(zhì)、網(wǎng)絡(luò )全球化。對于天然氣長(cháng)輸的壓力，各國要求不同，中國一般為10MPa，俄羅斯為7.5MPa，美國為12MPa，壓力越高，風(fēng)險越大，同時(shí)對管道的技術(shù)要求也越高，且一般來(lái)講，路上的天然氣管線(xiàn)壓力一般要比海底的天然氣管道小。高壓要求鋼管的材質(zhì)也要更新，要求不僅重量輕，且對成本、抗壓性、安全性也提出更高要求，目前加拿大及法國等國家大力推行X80鋼管的使用，通過(guò)在鋼管表面添加合成材料，能在一定程度上提高管道的運行壓力、輸量、減小成本，保障安全。由于天然氣資源的分布情況與天然氣使用密集區分布不均衡，天然氣長(cháng)輸管道正在向國際化發(fā)展，其中亞太地區的天然氣管道的發(fā)展較快，中國與中亞、緬甸、俄羅斯等國家都進(jìn)行天然氣管道合作，通過(guò)天然氣管道將各國緊密聯(lián)系起來(lái)。
2天然氣長(cháng)輸管道泄漏原因分析
2.1 陰保度較低或陰保失效
對于長(cháng)輸管道的陰極保護，當陽(yáng)極區電源供應不順暢，導致陽(yáng)極區的電阻增大時(shí)，恒電位移的工作不穩定，使得管線(xiàn)運行的參數不穩定，影響陰保的效率。當陰保的電位進(jìn)一步降低，低于正常的最低保護電位之時(shí)，陰極保護作用失效，增大長(cháng)輸管線(xiàn)泄漏的可能性。
2.2 天然氣管線(xiàn)腐蝕開(kāi)孔
天然氣管線(xiàn)受到的腐蝕作用，主要是由于管線(xiàn)金屬在其環(huán)境之下受到各類(lèi)的電化學(xué)和化學(xué)作用的影響而產(chǎn)生損壞。管線(xiàn)因腐蝕作用，而產(chǎn)生氧化反應，使得其失去原有的強度和韌度，從而原先致密的結構變得疏松，最終可能導致金屬材質(zhì)脫落產(chǎn)生孔洞，腐蝕較為嚴重的管線(xiàn)不能再承受原設計壓力。腐蝕嚴重時(shí)，天然氣管線(xiàn)壓力仍按照設計壓力進(jìn)行輸送，將會(huì )發(fā)生腐蝕穿孔，發(fā)生天然氣管道泄漏現象。因大多數天然氣管線(xiàn)多埋藏在地下，與外部土壤、雜散電流接觸時(shí)，更易發(fā)生腐蝕。同時(shí)，因天然氣中的某些腐蝕性的雜質(zhì)，會(huì )使其內部也產(chǎn)生一定的腐蝕。腐蝕穿孔，為天然氣安全運行埋下隱患。
2.3 焊縫接口處存在泄漏
天然氣管線(xiàn)在運行時(shí)，隨著(zhù)運行年限的增加，在管線(xiàn)焊縫接口處，常因初期接口的不牢固，存在一定的天然氣泄漏現象。在某些環(huán)形焊縫處，如存在某些未焊透、錯邊等缺陷，當受到外界壓力或輸氣本身的壓力作用時(shí)，缺陷極易擴展至臨界值從而因失穩發(fā)生焊縫斷裂。此類(lèi)因管線(xiàn)老化造成的天然氣泄漏在天然氣總泄漏中占有較大的比重，在浪費能源的同時(shí)，也帶來(lái)了較大的安全隱患。
2.4 管理機制不完善
天然氣長(cháng)輸管線(xiàn)的安全生產(chǎn)和運行，需要定期的巡檢來(lái)做保證。只有定期、有效的巡查，才能更早的發(fā)現問(wèn)題，更好的解決問(wèn)題。但在我國天然氣管線(xiàn)運營(yíng)過(guò)程中，天然氣管理機制存在一些疏漏，管理體制的不完善，使得天然氣泄漏問(wèn)題得不到及時(shí)的發(fā)現，從而也很難較早的解決問(wèn)題，造成較為嚴重的事故。
2.5 人為因素的干擾
在天然氣長(cháng)輸管線(xiàn)運行當中，因人為因素造成的管線(xiàn)泄漏也不占少數，此種因素主要分為兩方面：一方面為某些不法分子對輸氣管線(xiàn)進(jìn)行有意盜竊破壞，造成泄漏事故發(fā)生；另一方面為伴隨城鎮化進(jìn)程的加快，部分城鎮建筑物建造在天然氣管線(xiàn)上，違章建筑物對埋地管線(xiàn)造成了較為嚴重的擠壓，從而帶來(lái)安全隱患。
3長(cháng)輸管道泄漏的后果及預防措施
3.1 泄漏后果
泄露的發(fā)生對于天然氣長(cháng)輸管線(xiàn)具有重要影響，當泄漏工況較輕時(shí)，對管線(xiàn)的安全運營(yíng)尚未造成嚴重影響，此時(shí)泄漏帶來(lái)的是能源的浪費和環(huán)境的污染。當泄漏工況較為嚴重時(shí)，在造成能源浪費的同時(shí)，也會(huì )帶來(lái)極大的安全隱患，有可能引起管線(xiàn)爆炸等重大事故的發(fā)生，影響周?chē)藛T的生命財產(chǎn)安全。
空隙泄漏屬于較輕泄漏事故，但其發(fā)現較為困難，且如不及時(shí)進(jìn)行發(fā)現處理，很容易造成事故危險加劇，帶來(lái)較大傷害。因此，為較為清晰的了解空隙泄漏的濃度場(chǎng)分布情況，對空隙泄漏進(jìn)行了工程軟件模擬分析。
由不同泄漏時(shí)間下的泄漏氣體組分濃度分布圖可知，在泄漏剛開(kāi)始時(shí)，甲烷氣體泄漏量很少，泄漏口附近的湍流作用較強，同時(shí)由于自然風(fēng)從左側吹來(lái)，湍流作用左側強烈，此時(shí)表現為泄漏氣體湍流發(fā)展，且向左側擴散。隨泄漏時(shí)間的增長(cháng)，泄漏氣體的分布逐漸趨于均勻，甲烷在空氣中的濃度分布逐漸呈現一定的規律性，在泄漏15s時(shí)已經(jīng)表現出逐漸表現出一定的泄漏趨勢。在泄漏時(shí)間達到50s后，空間的總體甲烷濃度分布規律明顯，呈現下側濃度大、上側濃度小的帶狀，且由于空氣自然風(fēng)的原因，泄漏氣體帶向下風(fēng)向傾斜。
3.2 泄漏檢測及定位
采用先進(jìn)的檢測手段較為及時(shí)的發(fā)現管道泄漏點(diǎn)，正確有效的預測出管道泄漏的具體位置以及泄漏量，對保障管道安全運行具有重要意義。當前泄漏檢測的方法常用的主要分兩類(lèi)：一類(lèi)為直接檢測法，通過(guò)檢測泄漏物質(zhì)的濃度、氣味等；另一類(lèi)為間接檢漏法，此種方法是基于泄漏時(shí)引起管道中流量、聲音、壓力等量的變化而發(fā)展來(lái)的。較為常用的為間接檢測法，依據測定的物理量的不同，間接測漏法又分為基于物質(zhì)平衡的檢漏法、基于壓力信號的檢漏法和基于放射性的檢漏法。在基于壓力信號的檢漏法中，又分壓力梯度法和波敏法，其原理為檢測泄漏時(shí)管道壓力的變化速率，通過(guò)精密的檢測技術(shù)，確定泄漏事故發(fā)生的位置及泄漏量的大小。因我國管道一般在中間泵站不設置流量計，壓力梯度法與波敏法在現實(shí)應用中具有較為廣泛的應用價(jià)值。
3.3 及時(shí)的進(jìn)行維搶修
天然氣長(cháng)輸管道發(fā)生泄漏事故時(shí)，將會(huì )對人身財產(chǎn)帶來(lái)威脅，因此泄漏事故一旦發(fā)生，就需立即采取措施，以阻止事故的擴大，盡量減小事故的損失概率。在進(jìn)行維搶修作業(yè)時(shí)，首先要進(jìn)行搶修準備工作，包括劃定警戒區域，對管道進(jìn)行泄壓排空處理，以及沿管道軸向、徑向、下方開(kāi)挖工作坑。然后針對不同的泄漏工況，采取不同的搶修方法，針對大面積腐蝕以及人為所造成的大面積斷裂，采取換管法，對于內徑較大腐蝕的管道修復，采用補塊修復法，對于內徑較小的管道，需要進(jìn)行臨時(shí)性緊急修復的，采用管卡修復法。在對管道修復完后，需要對管道進(jìn)行試壓、防腐以及回填的操作，以保證管道的安全生產(chǎn)。
3.4 管道泄漏的預防
既然管道泄漏的危害如此嚴重，采取一定的預防措施則尤為重要，主要包括敷設防腐層、復合材料進(jìn)行補強技術(shù)、陰極保護技術(shù)、防沖刷措施等。敷設防腐層，選取優(yōu)質(zhì)的防腐層涂料，盡量選擇環(huán)氧粉末、三層PE作為防腐層，同時(shí)加強表面處理工藝，綜合考慮溫度、濕度、灰塵等因素的影響，進(jìn)行回填作業(yè)時(shí)采用細土回填。復合材料補強技術(shù)，對于腐蝕部位要通過(guò)纏繞碳纖維復合材料來(lái)進(jìn)行管道強度的修復，從而使得管線(xiàn)在運行的情況下要恢復原有的設計壓力，達到較好的修復效果。陰極保護技術(shù)，此項技術(shù)能較好的減小管線(xiàn)發(fā)生腐蝕泄漏的現象，其具體使用方法可分為犧牲陽(yáng)極法、強制電流法以及排流保護法。在進(jìn)行現場(chǎng)操作時(shí)，可針對具體的操作環(huán)境，對方法進(jìn)行有針對性的選取。防沖刷措施，管道內天然氣流速過(guò)高會(huì )對管線(xiàn)造成沖刷磨損，也可能產(chǎn)生泄漏，從而要采取防沖刷措施。在管線(xiàn)彎頭處要進(jìn)行加厚處理，減小清管時(shí)粉末對此處的沖刷磨損。為防止管道內流速過(guò)快帶來(lái)的揚塵磨損，需要合理確定管道的末端儲氣量。
4結論
隨著(zhù)長(cháng)輸天然氣管道的增多和管道服役齡期的增長(cháng)及油氣行業(yè)管理模式和相關(guān)制度的不斷完善，管道泄漏事故時(shí)有發(fā)生。一旦發(fā)生泄漏、擴散并遇到火源，則可能發(fā)生爆炸，給人們生命財產(chǎn)帶來(lái)極大損失。因此，對天然氣長(cháng)輸管道管道泄漏原因進(jìn)行多角度、全方位分析，充分了解泄漏可能帶來(lái)的后果，并且盡可能早的對泄漏工況進(jìn)行維修處理，采取多種措施配合的方法來(lái)對天然氣管線(xiàn)泄漏進(jìn)行預防具有重要意義。
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