天然气管道风险影响因素及对策

天然气管道风险影响因素及对策天然气管道风险影响因素及对策 天然气的主要成分是甲烷 易燃易爆 其爆炸极限为 5 14 密度 0 75kg m3 比空气的密度小 随着国内经济的发展 天然气长距离输送管线在不断建设 天然气管线由于输送的是压缩气体 影响安全的内在和外在因 素较多 存在着不同的风险 下面将就这些影响因素及其防范 对策进行分析和探讨 1 事故原因分析事故原因分析 据国内外事故统计分析资料显示 国外不同地区和不同国 家输气管道事故原因虽然所占比例不同 但前三项不外乎为外 部干扰 腐蚀 材料失效及施工缺陷 在欧美等国家管道事故 中 外力影响占第一位 其次是施工及材料缺陷 第三是腐蚀 前苏联天然气管道的主要原因是腐蚀 外部干扰 材料缺陷 我国输气管道的事故原因和前苏联类似 事故原因以腐蚀为主 施工及材料缺陷 不良环境的影响居后 便是近年来人为破坏 的事故增长势头较为迅猛 国外不同地区和国家事故频率为 0 38 10 3 0 6 10 3 次 km a 之间 而且呈逐年下降的趋势 我国 90 年代建设的输 气管道事故率为 0 42 10 3 次 km a 随着输气管道向着长距 离 大直径 高强度 高压力及高度自动遥控和智能管理方向 发展 提高了管材等级和施工 质检标准 采用了性能更加优 良的防腐材料和有效的日常监控 维修措施 各类事故都会随 之减少 2 影响因素及对策影响因素及对策 2 1 材料缺陷 如前所述 材料失效和施工缺陷在美国和欧洲的事故原因 中占第二位 我国早期建设的天然气输送管道 几乎全部采用螺旋焊钢 管 此种钢管的焊缝缺陷引发的事故比直缝钢管概率高 螺旋 焊缝钢管制管时 剪边及成形压力造成刻伤 造成焊接时的焊 接缺陷并引起应力集中 在含硫化氢的腐蚀性介质中形成局部 阳极 在输气的低频脉动应力作用下 局部腐蚀逐渐扩展成裂 纹 在较低的输气压力下即可产生爆管 沿焊缝管道撕裂 因此 在材料选用方面 应避免选用螺旋焊钢管 近年来 天然气管线普遍采用 apix 系列等级的材质制管时 采用直缝隙 双面埋弧焊 2 2 焊接 施工缺陷 与国际水平相比 我国原有的管口焊接质量水平较低 常 见的缺陷有电弧烧穿 气孔 夹渣和未焊透等 也是引发事矿 的重要因素 近年业 陕京线 兰成渝 西气东输等一大批新 建油气管道工程的焊接质量有了很大的提高 采用了自动埋弧 焊工艺 施工水平接近或达到国际先进国家的水平 管口焊接质量把关非常重要 必须严格按照施工工程质量 管理要求施工 严格焊缝检验检测 确保工程质量 不留事故 隐患 2 3 外力破坏及盗窃 外力破坏的形式包括 重型车辆在通过管线廊带时对管线 上部的碾压 使管道沿径向产生变形并导致破坏 市政工程施 工或沿线居民在管道附近乱挖 乱掘 导致管道露空并发生轴 向弯曲破坏 包括人为在管道上打孔偷盗导致管道的破坏 事故的统计分析表明 管道事故的发生与管道的埋深有关 当埋深为 0 0 8m 时 事故率为 1 125 10 3 次 km a 当埋深 为 0 8 1 0m 时 事故率为 0 29 10 3 次 km a 当埋深到大于 1 0m 时 事故率仅为 0 25 10 3 次 km a 因此 要避免外力破坏 应适当增加埋深 设置明显标志 加强巡检 2 4 腐蚀 腐蚀造成的输气管道泄漏通常发生在薄壁管上 根据事故 统计结果 在欧州 腐蚀排在第三位 事故率为 0 08 10 3 次 km a 占总数的 13 91 在所有的腐蚀事故中 点蚀是引起 管道内外腐蚀的主要因素 约有 90 的管道事故因点蚀而引起 因此 采用优良的防腐层 如环氧粉末 聚乙烯包覆 三 层 pe 改进阴极保护措施 加强管道的日常维护和外部环境 监测等手段 是防止管道腐蚀的重要内容 a 防止管道内腐蚀 设置硫化氢 露点及全组分分析的在 线监测系统 以严格控制气体中的硫化氢和水含量 确保管道 不发生或少发生此类腐蚀 b 防止管道外腐蚀 采用阴极保护加三层 pe 外防腐层的联 合保护方法 2 5 雷击和高压线 2 5 1 雷电 当大气上空形成雷云时 其下方大面积的地面形成一个静 电场 埋地管道也同大地一样表面感应了相反的电荷 当电荷 积累到一定程度而又具备了放电条件时 会出现一次强烈的放 电过程 但是 由于三层聚乙烯涂层优异的绝缘性能 管道感 应电荷的泄放速度很慢 一旦发生管道的局部放电 其他部位 的感应电荷也将随之发生猛烈的对地消散过程 于是在管道内 形成一股强大的电流 即通常所说的浪涌 对于管道绝缘层 电阻较低的情况 浪涌会通过绝缘层的漏点大量消散 不会产 生很大的破坏力 而对于绝缘层性能较好的管道 当这种浪涌 不能通过绝缘层本身的漏点快速泄放入地时 管道上有绝缘或 接触不良的部位就产生高电压 引起二次放电 金属管道本身是一个良导体 很容易成为较大的直击雷电 的泄放通道而发生雷击现象 只要加强日常维护和检测 可以有效防止雷击 2 5 2 高压线 a 电容耦合 由于管道本身带有外部防腐绝缘层 在管道组装焊接完埋 地的前后 均存在感应耦合的电容 管道埋地前 若地面管道 较长 管道上感应的高压静电会对施工人员造成危害 b 感应影响 当管道与强电线路长距离平行或斜向敷设时 输电线路周 围产生的磁场将在埋地管道上产生二次感应交流电压 过高的 管道感应电压会对管道生产 作业员造成危害 c 电阻影响 电阻影响也称故障影响 当高压输电线路发生故障时 输 电铁塔流向接地极间的千伏以上的高压故障电流可能会流入管 道 对附近及远方管道上的操作人员构成威胁 d 击穿管道防腐层 上述高压感应电压 虽然存在时间很短 只有 0 5s 左右 但它一方面威胁着人身安全 同时又可击穿管道的防腐层 甚 至形成电弧烧穿管道 因此 在满足规范要求的防火间距时 仍应采用有效的排 流措施 以防止架空供电线路对其产生的影响 2 6 降水 暴雨和台风往往会形成洪涝灾害 大量的降水会使管道上 方覆土层松软 边坡泥土流失 使管道面临裸露出地面的危险 而大暴雨引发的洪水 更容易将管道上方 下方的覆土层冲走 使管道裸露 悬空 甚至将管道扭曲 冲断 因此 要根据气象资料 查看输气管线所经地区的年降雨 量 加强巡检 2 7 土壤 土壤中由于有水分和能进行离子导电的盐类存在 使土壤 具有电解质溶液的特征 这种特征会使埋地金属管道产生电化 学腐蚀 管道虽然具有防腐层 但若防腐质量不好 管道施工时造 成防腐层机械损伤 土壤中含水 盐 碱 地下杂散电流等都 会造成管道腐蚀 严重时可造成管道穿孔 引发事故 因此 应严格进行管道外表面的涂层施工 防止造成防腐 层机械损伤 2 8 地震和坍塌 要根据有关地震资料和设计采用的设防烈度 防止地质不 均匀沉降和地震对管道造成的破坏 2 9 其他风险控制对策 a 应设计对紧急切断阀的性能检测系统 以确保事故状态 下紧急切断阀性能完好 b 在管道两端设置的紧急放空系统的放空管的位置及高度 应符合规范要求 c 工程竣工后 管线的走向资料如坐标等应妥为保存 严 格管理 以便在城市规划开发时能够提供准确的资料 防止外 力对管道的破坏 d 要对已建成的长距离管道进行检测与评估 e 利用先进的 scada 系统对管线全线运行安全监控 scada 系统是国外近年为石油天然