森林火災對埋地輸氣管道影響的數值模擬

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森林火災對埋地輸氣管道影響的數值模擬

中緬管道國內段途經地形復雜，多埋設于山林區，森林覆蓋率高，加上這些地區多兼具低緯氣候、季風氣候、山原氣候的特點，易發生火災，且森林火災對管道的危害程度不明，因而森林火災成為管道運營的一項安全隱患。

為此，西南管道公司等單位針對埋地管道的實際情況建立了相應的三維物理模型（如圖8所示），通過現場調研確定了埋地管道及周圍土壤參數，修正建筑火災升溫曲線作為受火面森林火災升溫曲線，并采用結構化有限溶劑法對埋地管道及周圍土壤的溫度場進行模擬研究。

圖8 埋地管道計算模型

應用FLUNT軟件對上述模型進行模擬，根據木材在火災燃燒時炭化速率3mm/min，得到一顆高3.6m的大樹完全炭化的時間不超過20h。假設上方火災持續20h，管道的最高溫度在27℃左右，對于輸氣管道，甚至輸油管道，這個溫度是安全的，不會對埋地管道造成影響。而假設森林火災持續了100h后撲滅，防腐層的最高溫度為93.67℃，管道內壁的最高溫度為87.85℃，三LPE管道防腐層的失效溫度為160~180℃，而X80/X90鋼的失效溫度更高。因而從模擬結果看，即使森林火災持續了100h，對管道的影響也不足以使管道失效引發更大的危害。

從上述模擬結果可以看出，燃燒產生的熱量會向下傳遞，導致土壤溫度以及管道溫度的上升。當火災撲滅后，管道的溫度會有一個持續上升的過程，然后再降低，火災持續時間越長，火災撲滅后繼續升溫的時間越長。沿管道軸流方向，各界面溫度分布不一致，最高溫度出現在受火段管道末端防腐層處，如果防腐層質量不合格，在高溫下容易發生脫落或剝離，但火災不會對正常深埋的管道產生危害。

高山卜 摘編自《天然氣與石油》雜志2016年2月

《森林火災對埋地輸氣管道影響的數值模擬》原作者裴斌等