管道燃气泄漏原因分析

管道燃气泄漏原因分析管道燃气泄漏原因分析 一 前一 前 言言 随着经济的发展和人民生活水平的提高 城市和工业用燃 气日益广泛 据统计 我国许多城市的气化率已达到 80 基 本接近于日本 美国 香港和台湾等发达国家和地区的水平 管道输送是燃气输配的主要方式 燃气虽然是一种洁净卫生 使用方便的能源 然而 它却是一种极其危险的气体 如果管 理不善或使用不当 一旦泄漏 将会给人们带来灾难 使人中 毒 甚至死亡 例如 山东济南市 95 年 1 3 电缆沟爆炸事故 造成 2 2 公里的电缆沟被摧毁 7 辆汽车被砸坏 49 人受伤 13 人死亡 事后专家鉴定事故的原因是由于地下燃气管道破裂 导致燃气窜入电缆沟 遇明火引起了爆炸 从这个案例我们可 以看出 地下燃气管道故障存在极大的火灾危险性 我们对这 些事故原因进行归纳 分析 对泄漏点的查找 火灾原因的认 定以及今后的防火工作将起到积极的作用 二 燃气的火灾危险性二 燃气的火灾危险性 城市民用燃气和工业用燃气是由几种气体组成的混合气体 其中含有可燃气体和不可燃气体 可燃气体有碳氢化合物 氢 和一氧化碳 不可燃气体有二氧化碳 氮和氧等 燃气的种类很多 主要有天然气 液化石油气 人工煤气 天然气的主要成份是甲烷 液化石油气的主要成份是丙烷 丁 烷 均不含有毒的一氧化碳 泄漏后相对比较安全 但天然气 和液化石油气热值高 燃烧时注意提供足够的空气 否则燃烧 后易产生一氧化碳 在密闭不通风的环境下容易导致人身中毒 或缺氧窒息 人工煤气的主要成份为一氧化碳与氢气 泄漏后 易导致人身中毒事故 所以要严防泄漏 纯天然气的爆炸极限 为 5 15 人工煤气爆炸下限为 5 左右 上限一般在 40 70 左右 最高可达 70 液化石油气的爆炸极限为 1 5 9 5 三种燃气的爆炸下限都很低 泄漏与空气混合 后浓度易达到爆炸下限形成爆炸性混合气体 通过分析管道燃气的特性 我们可以看出它们存在下面一 些火灾危险性 一 易扩散性 扩散性是指物质在空气中以及其它介质中的扩散能力 管 道燃气的扩散能力取决于密度和扩散系数两个重要因素 从理 论上讲 管道燃气的扩散能力越强 火势蔓延就越快 火灾燃 烧面积相应扩大 火灾波及的范围也越大 表 2 6 1 列出了 两种燃气的密度和扩散系数 表表 2 2 6 6 1 1 燃气的密度和扩散系数燃气的密度和扩散系数 燃气名称天然气煤气 密度 0 550 90 扩散系数 0 1960 184 二 易燃烧性 管道燃气易于燃烧的主要原因 一是气态 经过燃烧的历 程少 二是管道燃气的最小点火能量低 三是它们的火焰传播 速度较快 表 2 6 2 列出了两种燃气的点火能与火焰传播速 度 表表 2 2 6 6 2 2 天然气与煤气的火焰传播速度和最小点火能量天然气与煤气的火焰传播速度和最小点火能量 燃气名称天然气煤气 火焰传播速度 m s 0 67 0 7 3 1 最小点火能量 mj 0 280 20 三 易爆炸性 在管道燃气火灾事故中 约有一半以上都是首先由爆炸引 起燃烧的 实践证明 爆炸极限越宽 火灾危险性越大 例如 天然气的爆炸极限为 5 15 焦炉煤气 5 36 发生炉 煤气 20 74 水煤气 6 72 因此 它们的火灾危险 性依次增加 三 管道燃气泄漏原因分析三 管道燃气泄漏原因分析 管道燃气泄漏的原因很多 也很复杂 归纳起来主要有 生产制造 安装施工 使用 安全管理等几个方面的原因 一 生产制造方面的缺陷 燃气管道在生产制造过程中 可能产生各种各样的缺陷 尤其是铸铁管更为严重 所以 在这里着重介绍铸铁管在生产 制造方面可能发生的缺陷 1 气孔 气孔产生在铸件表面或内部 形状有圆的 长的及不规则 的 有单个的 也有聚集成片的 气孔的内部都很光滑 颜色 为白色或一层暗色 气孔的存在会引起管道的局部应力集中 诱发裂纹 为今 后的燃气泄漏事故埋下隐患 2 缩孔与缩松 缩孔与缩松是由于铸件中液体金属凝固时所产生的体积收 缩 得不到足够的金属液补充而造成的缺陷 缩孔产生在铸件内部 形状不规则 孔内粗糙不平 晶粒 粗大 缩松在铸件内部呈细小 分散状分布 它聚集在一处或多 处 晶粒粗大 各晶粒间有很小的孔眼 水压实验时会渗水 3 裂纹 按产生裂纹的温度不同 可分为热裂和冷裂 热裂是在高 温下产生的 其裂开处的表面被严重氧化 裂纹沿晶界通过 呈弯曲形 冷裂是在较低的温度下形成的 其裂缝表面未被氧 化 裂纹穿过晶粒呈直线状 裂纹产生的基本原因是由于铸件 在冷却时收缩大 且不均匀 使铸件产生很大的内应力 当这 种内应力超过铸件本身的强度极限时便会产生裂纹 由于裂纹 导致事故的案例也有 如济南 1 3 爆炸事故 其泄漏就是因 为 脆性裂纹 所致 造成裂纹的原因是铸造缺陷 管基有石块 以及受动静载和温度变化诸方面因素造成的 二 安装施工缺陷 在燃气管道的安装施工过程中 可能产生一些缺陷 比如 说 工人的安装技术水平 焊接质量等等 目前我国燃气管道 按管材分主要有铸铁管 钢管 塑料管 不同材质的管道在安 装施工的过程中连接的方式也不相同 其中钢管一般采用焊接 方式连接 根据对燃气火灾的统计 得知有很大一部分泄漏事 故与管道的焊接质量有关 例如 1997 年 12 月 7 日 济南市 南郊郎茂山地区正在使用的燃气主管道发生泄漏 输送 50 液化 石油气与 50 空气的混合气 焊缝中存在的焊接缺陷是造成燃 气泄漏的主要原因 该管道在施工中 执行焊接工艺不严格 未能准确的把握好焊口的组对间隙 造成焊缝根部整圈未焊透 深约 3mm 这一缺陷减小了焊缝的有效壁厚 又促成了应力集 中源的存在 所以在经过一段时间的运行后 焊口断裂造成泄 漏 管道焊接缺陷主要有以下几种 1 焊缝的外部缺陷 外部缺陷位于焊接接头的表面 用肉眼或低倍放大镜就可 以看到 1 焊缝尺寸不符合要求 这类缺陷主要表现有以下几种 a 焊缝表面粗糙 鱼鳞纹不整齐 b 焊缝宽度太宽或太窄 c 焊缝余高过高即焊缝上熔焊金属堆得过高或焊缝未被熔 焊金属填满 2 咬边 咬边是由于电弧将焊缝边缘熔化后没有得到熔敷金属的补 充而在焊缝和母材之间留下的缺口 过深的咬边不但会减弱焊 接接头的强度 更重要的是 咬边造成的应力集中有可能成为 疲劳破坏的发源地 3 弧坑 弧坑是指焊缝收尾处的下陷现象弧坑的存在往往使该处强 度减弱 4 烧穿 烧穿是熔化焊中的一种常见的缺陷 其产生的主要原因是 对焊件的加热过甚 2 焊缝的内部缺陷 1 未焊透 母材与熔敷金属之间或母材之间局部未熔合的现象称为未 焊透 边缘未焊透和层间未焊透等 未焊透不仅使焊缝强度削 弱 更重要的是 它有一个如矩形的缺口 会引起严重的应力 集中 容易诱发裂纹使构件破坏 因此在构件中发现未焊透缺 陷 必须铲除 重新补焊 2 气孔 在焊接过程中 由于焊缝金属中的气体未充分逸出 而在 焊缝金属内部或表面形成的孔穴称为气孔 3 夹渣 在焊缝金属内部或熔合线上存在的非金属夹杂物称为夹渣 气孔和夹渣的存在 减少了焊缝的截面 削弱了焊缝的静 拉伸强度 三 使用过程的缺陷 燃气管道在运行过程中会受到外界因素的破坏 主要包括 人为方面的破坏和自然环境的腐蚀作用 1 人力方面的因素 1 外界交叉施工造成燃气管道破坏 据有关人士介绍 由违章施工造成燃气管道破损引起的事 故约占事故总数的 50 左右 另据调查 上海市近十年发生 20 起由于燃气管道泄漏爆炸造成的人员伤亡事故 除一起属腐蚀 外 其余 19 起均是由于外界施工破坏引起的 有资料报道 由 其它工程施工对燃气管道的损坏和破坏引起的管道爆炸事故 占燃气管道事故总数的 60 以上 我国城建系统内大约有城市燃气管道 3 万公里 由于地下 管线没有统一规划 各自为政 管理涉及的部门较多 难于协 调 所以在外界施工的同时 有损坏燃气管道的现象 例如 1994 年 11 月 22 日 湖北武汉市汉口威格大厦工地因基础开挖 引起地面局部裂陷 造成地下煤气管道开裂 外泄煤气 10 万立 方米 幸亏当地有关部门采取有效措施 才避免了一起爆炸事 故的发生 这类事故国外也有 例如 1995 年 4 月 28 日上 午 7 时 30 分 韩国的大邱市地铁工地发生煤气爆炸事故 死亡 受伤 180 人 据调查原因是一位工人不慎将埋设地下 1 7m 深 的煤气管道钻出直径为 80mm 的洞 高压煤气窜入相邻的雨水 排放管道遇汽车火花导致爆炸 2 违章建筑占压燃气管道日趋严重 一些单位和个人受经济利益驱使 常常忽视安全管理 看 见街道两旁有空地 就审批搞 三产 摆摊点 建市场 尤其 是一些新兴的专业市场和新建小区 这种现象有增无减 据调查 沈阳市目前有 52528 米的燃气管道被违章建筑覆 盖 其中有一部分是永久性建筑 沈阳九路市两条 2500 米长的 煤气管线和设施长期被门市房压在下面无法检修 且到处是火 种和火源 如同一颗中磅炸弹放在人海当中 时刻威胁着每天 20 万流动人口和洞街居民的生命财产安全 由于受外界压力作 用改变了管道应力条件 增加了管道破坏的危险性 因此导致 燃气管道破裂事故时有发生 例如 1996 年 2 月 18 日 江苏 省扬州市南门街居民楼楼侧地下过路煤气管道由于敷设过浅 管道连接件三通管受压破裂后煤气泄漏形成爆炸气体 遇明火 爆燃 造成房屋倒塌 死亡 9 人 伤 5 人的事故 3 用户使用不当或误操作造成泄漏事故 a 不懂得或不熟悉燃具的使用方法 不了解燃气阀的旋转 方向或所控制的燃烧器 例如 欲开启烤箱的燃气阀 而误把上部炊事用的燃气阀 打开 又未经仔细检查就匆忙离去 就会造成大量的燃气泄漏 b 使用燃具时不够专心 点着火后就去做别的工作 而水 壶 粥锅 奶锅等器具内的水 粥 乳之类的物品烧开后溢出 器具外 把火焰浇灭 而使大量的燃气放散到房间内 在点燃 灶具时 燃气阀已开起而燃烧器未点着火 就误以为点着火而 离去 c 燃气灶质量不合格或用户只注重使用燃具 不注意保养 和维修 造成燃气阀缺油 无油或锁紧螺母松动 引起漏气 d 用户已发现漏气事故 由于处理不及时或处理方法不当 而引起爆炸或火灾 2 腐蚀缺陷 腐蚀是管道使用过程中常见的一种缺陷 其原因是金属材 料与介质接触产生化学或电化学变化而引起的 管道腐蚀的部 位可以是内壁也可以是外壁 由于管道壁受腐蚀而导致泄漏的 事故也有 如 1997 年 8 月 5 日凌晨 3 时零 5 分 四川省石油 管理局川东开发公司由大竹经渠县 南充输往成都直径为 426mm 的天然气集输管道由于内壁受腐蚀造成泄漏 在位于大 竹县北乡云台村苟家坡 210 和 318 国道交汇的公路旁发生爆炸 致使 3 个农业合作社 15 户 63 人受灾 10 人受伤 两条国道线 和渝达光缆中断 经济损失达 250 万元 1 外壁腐蚀 外壁腐蚀同样可以在架空或埋地管道上发生 架空钢管的 外壁用油漆覆盖层防腐 埋地钢管的化学腐蚀是全面性的腐蚀 在化学腐蚀作用下 管壁厚度减薄是均匀的 所以从钢管受到 穿孔破坏的观点来看 化学腐蚀的危害性不大 故通常埋地钢 管的腐蚀以电化学腐蚀为主 2 内壁腐蚀 水在内壁生成一层亲水膜 形成了电池腐蚀的条件 产生 电化学腐蚀 还由于输送的燃气中可能含有硫化氢 二氧化碳 氧 硫化物或其它腐蚀性化合物直接和金属起作用 引起化学 腐蚀 因此 在架空或埋地钢管的内壁一般同时存在化学腐蚀 和电化学腐蚀 内壁防腐根本措施是将燃气净化 使其杂质达 到允许值以下 还可以在管道内壁用合成树脂或环氧树脂等作 内涂层 可防止管道内壁的腐蚀 并能降低管壁的粗糙度 相 应的提高管道的输气能力 四 安全管理方面的缺陷 1 燃气管道原始资料不全 技术状况不明 在现实情况下 由于种种原因 例如 燃气管理部门出现 人员调动情况 使得燃气管道原始资料遗失 致使新上任的人 员无法了解管线的具体情况 为了最大限度的发挥管线的输气 能力 尽可能延长管线的使用期限 减小输耗 安全可靠的供 气 管线管理人员必须对管线走向 管道埋深 管线规格及管 道腐蚀情况十分清楚 并熟悉管线经过地带的地形 地物 地 貌 密切监视有无滑坡 威岩塌陷 洪水冲刷 河流改道情况 以便预先采取措施 防止管线断裂和破坏 还应注意周围交通 情况 一旦需要抢修管线时 就可以合理地准备施工机具 及 时到达现场进行快速抢修 2 对燃气管道管理认识不足 燃气管理部门对制度落实不完善 落实不到位 缺乏成套 的巡线 检测 查漏制度和机制 燃气管理单位平时应加强管理 制度要坚持落实到位 不 能走形式应制定切实可行的成套检测 查漏制度和机制 日常维护管理的要求功夫下在平时 比如 燃气管道沿线 必须安装里程桩 因为它是管线位置和走向的标志 还有露置 外面用来保护管线和保证线路稳固的护坡保坎等设施 如发现 损坏 应及时修复 平时要加强检查维修 3 检验欠帐现象严重 有的企业从开始到使用 多年一直未进行定期检验 管内 积水是造成管线内腐蚀和管线堵塞 输气能力下降的主要原因 搞好脱水 分离 清管工作是长输管线日常管理工作的重要内 容 有的企业在思想上存在重使用轻管理的弊病 对检验与检 修 生产间的矛盾难以兼顾 不能按时检验维修 四 加强管理确保安全使用的具体措施四 加强管理确保安全使用的具体措施 一 严密规划 协调工作 城镇燃气管理工程是一项全社会的基础工程 客观上要求 规划 城建 市政 公用 劳动技术 电力电信 消防等部门 密切配合 协调工作 我们建议这些部门进行联合办公 或固 定专人定期或定时互通情况 并形成一种制度固定下来 规划 建设部门在编制市区发展规划时 要充分听取和论证市政 电 信 电力部门的发展计划 必要时邀请各部门专家 会诊 以 便制定合乎客观实际的 科学的规划 使城镇燃气管道的建设 尽可能在确保安全第一的情况下正常发展 二 严格选材 严把工程质量关 施工前 公用 劳动 技术等部门要联合对所选用的管材 设备进行的检查和检测 特别是对将要作高压管线的材料 更 要严格筛选 在目前市场经济条件下 要教育质检人员提高认 识 增加责任感 使命感 并制定相应的责任制 采取填写责 任状 检测签名等形式 切实把好选材和施工质量关 在施工 中 如发现有不按原计划图纸设计施工的现象 要立即坚决制 止 并处罚有关责任人 工程验收时 公用 规划 建设 城 建 劳动 技术 消防部门进行竣工验收 对不符合要求的工 段 要坚决返工 并严肃处理责任人 唯如此 才能把燃气管 道的先天性隐患消灭在萌芽之中 三 建立健全各项制度 加强后期管理 1 加强有关法规 技术标准的学习 提高认识 克服重使 用 轻管理的思想 增强安全意识 2 组织落实 建立严格可行的管理体系和工作程序 落实 岗位责任制 3 制度落实 制定 完善有关燃气管道的设计 安装 使 用 检验 修理