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天然气管道安全运行危害因素及防范措施

作者:赵志程 赵玉落 任洪奇  
评论: 更新日期:2012年03月09日
2.2 管道壁厚、材料的选择计算有误
    管道壁厚和材料选择主要根据GB 50251—2003《输气管道工程设计规范》或GB 50028—2006《城镇燃气设计规范》。管道强度计算校核时,对管道的受力分析不当,或地区等级分级不准造成强度设计系数取值错误,将使强度计算结果及管材(钢级)、壁厚的选用不恰当,弯管未考虑壁厚增大系数等。例如,管道强度设计系数是根据管道所经地区的建筑物密集程度及人类活动的影响程度或管道穿跨越公路等级、河流大小等情况进行地区分级选取的,如果管道沿线勘察资料不详或没有勘察资料,会造成地区分级不准确,强度设计系数选取不恰当。若这种失误导致管道壁厚计算值偏高,则会造成管道造价的无谓加大,造成浪费;若这种失误导致管道壁厚计算值偏低,将不能满足管道的安全性需求。
    若管道应力分析、强度、刚度及稳定性、抗震校核失误,会造成管道在特定条件发生时变形、弯曲甚至断裂。如对当地的地震设防烈度、地震断层等参数调查不清,则会导致所选用的材料(钢级)不当,或弯管的曲率半径不符合要求,降低了对地震等灾害的抵御程度。当地震设防烈度较高时,应采用较低钢级的管道并加大壁厚,以增强钢管的延展性能,并采用弯曲半径为管道直径6倍的弯管。
    穿越设计时,当设计压力大于等于4.0MPa时,所选用的钢管应符合GB 9711.2—1999《石油天然气工业输送钢管交货技术条件 第2部分:B级钢管》的规定。设计压力小于4.0 MPa时,所选用的钢管应符合GB 9711.1—1999《石油天然气工业输送钢管交货技术条件 第1部分:A级钢管》、GB9711.2—1999《石油天然气工业输送钢管交货技术条件 第2部分:B级钢管》和GB/T 8163—2008《输送流体用无缝钢管》、GB 6479—2000《高压化肥设备用无缝钢管》、GB 5310—1995《高压锅炉用无缝钢管》的规定。
2.3 管道腐蚀
    天然气管道相当大比例为钢质管道,钢质管道的腐蚀不可避免,腐蚀不仅造成每年大量的钢铁资源的腐蚀消耗,而且是在役天然气管道发生事故的主要因素之一。腐蚀既有可能大面积减薄管道的壁厚,又有可能导致管道穿孔,引发事故。埋地管道不仅受到土壤中化学物质的化学腐蚀,还有电化学腐蚀、细菌腐蚀和杂散电流腐蚀等。避免腐蚀造成危害的主要措施就是从设计、施工阶段做起,选用合适的防腐层,精心测量土壤腐蚀控制参数并设计安装阴极保护系统,同时在运行阶段还要做好定期的腐蚀检测工作,防患于未然。输气管道防腐设计应符合GB/T 21447—2008《钢质管道外腐蚀控制规范》的有关规定,阴极保护设计应符合GB/T 21448—2008《埋地钢质管道阴极保护技术规范》的有关规定。
3 施工因素及防范措施
3.1 施工单位的资质不全和经验不足
   天然气管道属于易燃易爆的压力管道,施工企业必须具有国家或行业主管部门认定的施工资质,并严禁采用工程分包、资质挂靠等手段承揽工程。不具备资质的施工企业一般无天然气管道施工经验,无专用运输设备、焊接设备等机具,无相关的材料设备到场验收、保管制度和经验,无合格的焊接人员,甚至无专业的施工员,因此施工质量必定无法保证。因此,在天然气管道的建设过程中,必须按照国家相关规定对工程进行招投标,选择具有相应实力的施工企业承担施工任务。
3.2 管道焊接存在缺陷
   管道常见的焊接缺陷有裂纹、夹渣、未熔合、焊瘤、气孔和咬边等。管道一旦建成投产,一般情况下都是连续运行,管道中若存在焊接缺陷,不但难以发现,而且不容易修复,会给管道安全运行构成威胁。因此,应严格执行焊接操作规程,焊接前必须做焊接工艺评定并制定焊接工艺指导书,选用合格的焊工进行焊接操作,焊接完成后应按照规范和设计要求进行无损检验,无损检验人员必须由第三方担任,且检验费用必须由业主直接支付,以确保检验结果的公正可靠。
3.3 防腐层补口与补伤
    管道防腐层的补口与补伤是防止管道腐蚀危害的重要工序。在施工过程中由于各种原因造成钢管外表面的防腐涂层损坏要进行补伤,钢管的接头处应进行补口。补口与补伤材料选择不当、质量不良会影响管道耐腐蚀性能,从而引起管道的腐蚀。因此,管道补口、补伤完毕后必须进行外防腐层的电阻测试,合格后方允许回填。
3.4 管沟开挖及回填的质量不良
    若管沟开挖深度或穿越深度不够,或管沟地基不稳定,当回填压实,特别是采用机械压实时,将造成管道向下弯曲变形。地下水位较高而管沟内未及时排水就敷设管道,会造成管道底部悬空;管底存在较大范围的流沙层且固沙措施不当,也会造成管道底部悬空。如果夯实不严,极易造成管道上拱变形。回填土的土质达不到规范要求时,其中的石块等可能刺伤防腐层。回填高度、夯实程度达不到技术标准要求时,会造成管道埋深不够、管沟地基不实等问题,导致管道受力不均匀和管道变形,容易带来安全隐患。
3.5 管道穿跨越
管道往往不可避免地要穿跨越城镇道路、高速公路、国道(省道)、铁路(见图5)及江河或其他特殊设施。对于穿跨越管道,由于管道运行后难以再实施检修工作或检修工作难度大、费用高,因此管道穿跨越施工及措施的好坏直接影响着管道穿跨越的质量。穿跨越河流段的管道(见图6),当河床受水流冲刷而使其覆土厚度逐渐减小,将可能造成管道悬空。对于通航河道,如果进行疏浚或船舶抛锚时,将对管道构成危害。如果管道配重(见图7)不足,将会造成管道的上浮而破坏。因此,应特别注意穿越深度及穿越层的稳定,同时应修建适当的标志物、护岸、护底、配重块等保护设施,使管道免于破坏。
 

4 结语
    通过分析管道设计和施工不当可能对天然气管道产生的危害,并提出防范的措施,可以从源头上避免或减少事故的发生。此外,后续的管道运行维护也很重要,任何疏忽都有可能对天然气管道造成危害。因此,对天然气管道应进行全过程和全生命周期内管理和维护,最大程度地降低对天然气管道造成的危害,保证天然气管道安全平稳运行,促进天然气产业更好更快地发展。
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