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天然气长输管道停输换管作业风险分析及控制措施

文档作者：李军涛韩立锋文档来源：中石油北京天然气管道有限公司中国石油管道公司北京输油气分公司		点击数：	更新时间： 2020年11月23日
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2013 年第6 期
天然气长输管道停输换管作业风险分析及控制措施
李军涛（中国石油管道公司北京输油气分公司北京市房山区102400）
韩立锋(中石油北京天然气管道有限公司北京市朝阳区100101)
摘要：天然气长输管道停输换管维抢修施工主要针对埋地金属管道由于地震、洪水、雷电等自然灾害造成管道断
裂、严重变形；管道大面积腐蚀、穿孔；施工机械伤害、恐怖分子破坏造成管道损坏，严重影响输气管道正常运行而采用
的局部管道停输、换管修复维抢修的作业，也是目前最为成熟、广泛应用的施工方法。为了切实保证管道维抢修施工的
安全、高效实施，天然气供应的尽快恢复，确保停输换管施工程序的有序开展，本文重点针对停输换管过程中存在的施
工风险进行论述分析，制定解决方案供现场参考。
关键词：天然气长输管道停输换管风险控制措施
引言：
天然气长输管道， 作为长距离密闭空间输送高压天然气的
压力容器，多采用金属高强度合金钢管材，长期埋于平原、山地、
沙漠、水网等复杂环境，极易受自然灾害影响造成管道破坏，影
响供气。停输换管作业作为管道破坏后异常状态下管道修复施
工，一般采用停输、放空管道气体、氮气置换方式保证容器内可
燃气体清除， 但由于地理环境复杂管道施工起伏较大多存在天
然气残留引起火灾、爆炸，氮气窒息，焊接弧光伤害，检测辐射等
安全风险； 同时由于长期管道埋地断管存在管道应力变形带来
的组对偏差较大、管道剩磁较大带来无法正常组对、焊接施工风
险。
一、安全风险分析及控制措施
1、天然气残留引起火灾、爆炸
天然气长输管道遭受破坏由一种正常状态进入另一种非正
常状态， 为了保障施工作业安全避免造成二次伤害首先对管道
内残余可燃气体进行放空，然后采用氮气进行吹扫置换，置换合
格后进行破坏管段切除、换管作业，但是由于管道起伏、管壁残
留容易发生置换不彻底及间歇性可燃气体挥发等不确定因素，
容易造成管道打磨、焊接时管道内天然气再次集聚发生火灾、爆
炸危险。
为了有效控制管道余气对换管作业管道打磨、焊接造成安
全风险， 采用压力监控式隔离球对动火点上下游管道进行封堵
隔离，保证可燃气体为安全范围内进行动火作业。压力监控型隔
离球是一种新型的管道维抢修配套装置，球体采用软体橡胶，球
内充入氮气0.02-0.04MPa 充满后可以在管道内与管道内壁形成
可靠密封及附着力，不会随意移动，同时还具备监测内外压力和
调节压力的功能， 可监控封堵管段残余气体压力同时焊缝接通
延长软管进行安全排空， 由此也增加了隔离球在使用过程中的
安全性及封堵可靠性；管道焊接封口前将软管密封于管道内，可
通过氮气吹扫过程中通过放空管吹出不会堵塞管道或设备。
2、氮气泄露引起人员窒息
氮气置换过程中由于氮气在压力作用下带动管道内残余天
然气通过放空管道清空施工管段可燃气体， 但由于管道距离较
长，破坏管段切割容易造成管道内氮气大量泄漏于施工作业坑，
同时氮气比重大于空气，不易扩散，容易造成作业人员缺氧窒息
休克、死亡风险。
为了保障施工人员安全， 施工作业坑应开挖为开阔式设置
专门的逃生通道、逃生绳等安全措施；做好现场安全监护，实时
进行含氧量检测，发现异常立即离开施工现场；配备合理的通风
设备对现场进行吹扫及配备空气呼吸机进行事故情况下的救
援。
二、施工风险分析及控制措施
1、管道变形造成组对风险及控制措施
天然气长输管道长期埋于地下，施工沉降、地面人为活动避
免造成管道开挖断管后造成管道应力释放变形， 多出现斜口组
对，给施工带来很大的组对风险。
管道施工偏差计算和斜口下料技巧及设备应用： 首先对连
接管道进行偏差测量，确定管道平行、垂直偏差角度，管段对接
偏差角度≤3°范围内，偏差＞3°可适当延长短节长度；斜口下料应
用技巧是以固定管口（垂直管口）端面中心点利用投影原理在对
接管段以任意点为起点上画同心圆进行切割，即为对接管口；然
后利用尺子测量短节上下、左右偏差点实长，进行短节下料完成
管道快速对接。同时，可以根据预先判断的损坏管段进行短节直
口下料，然后根据短节尺寸，利用上述原理上下游管段同时切割
完成两道斜口，直接将预制短节吊装组对，节约施工时间。
2、管道剩磁造成焊接风险及控制措施
由于管道周围公路、铁路、电力等环境影响对管道本体造成
磁场辐射；同时管道清管、内检测、机械切割、打磨影响对金属管
道产生磁性，强大的剩磁造成管道焊接时磁偏吹无法焊接，施工
质量无法保证。
长输管道消磁机利用管道消磁器通过消磁线圈缠绕在焊接
焊口管道两侧，通过变换磁极、均匀调节输出电流对管道剩磁进
行抵消，达到剩磁消除，解决带磁焊口强磁场造成焊接电弧磁偏
吹的问题，保证管道焊接顺利进行。
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