長輸天然氣管道內(nèi)腐蝕事故調(diào)查分析以及應(yīng)對(duì)方法研究

王蘇昊

摘 要：通過比較上世紀(jì)末到本世紀(jì)初，在美國以及加拿大等地發(fā)生的天然氣輸送管道事故的相關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)導(dǎo)致天然氣事故的最致命的原因之一——天然氣管道發(fā)生管道內(nèi)部腐蝕，進(jìn)行事故發(fā)生概率統(tǒng)計(jì)，并且對(duì)天然氣管道發(fā)生內(nèi)部腐蝕而導(dǎo)致長天然氣管道發(fā)生事故的相關(guān)原因做出進(jìn)一步分析。文中還通過比較墨西哥輸油管事故的教訓(xùn)，分析了我國管道管理的現(xiàn)狀，并就此提出在未來的管道管理與維護(hù)中的對(duì)策。

關(guān)鍵詞：天然氣管道 內(nèi)腐蝕事故 分析

在這個(gè)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，對(duì)能源需求不斷增加的局勢(shì)下，解決與預(yù)防管道腐蝕事故已經(jīng)迫在眉睫。當(dāng)然這類事故還是有對(duì)策可循的，現(xiàn)在就已經(jīng)有一些企業(yè)在這方面的研究中取得了進(jìn)展，因此，可以將某一個(gè)或幾個(gè)企業(yè)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果推而廣之，了解全行業(yè)的情況及發(fā)展趨勢(shì)。

1內(nèi)腐蝕事故調(diào)查分析

在2000年8月19日上午美國的新墨西哥州發(fā)生一起嚴(yán)重的管道事故，一段隸屬于EIPaso公司的天然氣管道斷裂并爆炸，導(dǎo)致12名無辜人員死亡，以及該公司的巨額財(cái)產(chǎn)損失。這起嚴(yán)重的天然氣管道事故在當(dāng)時(shí)引起了廣大媒體記者以及社會(huì)各界的一致關(guān)注，一時(shí)之間為人們敲響了天然氣輸送管道安全的警鐘。美國政府的相關(guān)安全部門，也在發(fā)生了該起惡劣事故之后，進(jìn)行了大量調(diào)查，最后就管道安全管理問題制定了相關(guān)政策，這些寶貴政策值得我們借鑒和使用。

通過圖1與圖2的比較我們可以直觀的看到，天然氣管道內(nèi)部發(fā)生了嚴(yán)重的內(nèi)壁腐蝕，使得天然氣管道原本應(yīng)有的抗壓強(qiáng)度大大降低，推測(cè)原因可能是天然氣中的腐蝕性物質(zhì)（如水汽和CO2）腐蝕了管道。

2原因分析與討論

2.1水汽的影響

在物理和化學(xué)課程中我們已經(jīng)知道，水和氧氣是金屬腐蝕的兩大必要元素，這也是化學(xué)中腐蝕現(xiàn)象的常見原因之一，而且天然氣管道發(fā)生腐蝕的部位通常也是位于那些管道位置較低、比較容易形成積水的位置附近。因此天然氣公司就依據(jù)天然氣運(yùn)輸?shù)倪@種特點(diǎn)，對(duì)天然氣進(jìn)行運(yùn)輸前的加工處理——在天然氣進(jìn)入管道前，用一種特殊的技術(shù)，將天然氣中的水分脫離，使得天然氣達(dá)到一定的干燥程度。當(dāng)然，這種運(yùn)輸天然氣的方法在一定的程度上確實(shí)能夠降低天然氣中的水分對(duì)天然氣運(yùn)輸管道的腐蝕作用，但是這種做法還是不可避免的存在有缺陷，天然氣運(yùn)輸前的水分干燥技術(shù)只是在一定程度上降低了天然氣的水分，無法做到水分的完全去除，在一些特殊的情況下（比如高壓低溫），水分就能形成液態(tài)形式積聚在管道內(nèi)，長久以往就會(huì)對(duì)管道產(chǎn)生腐蝕作用。

2.2CO含量的影響

從圖片數(shù)據(jù)的對(duì)比來看，天然氣運(yùn)輸管道的使用時(shí)間越長，天然氣管道內(nèi)壁被天然氣腐蝕的也就越嚴(yán)重，由此產(chǎn)生事故的可能性也就隨之越大。發(fā)生這種現(xiàn)象的原因主要是因?yàn)椋禾烊粴獾拈_采過程中，天然氣的成分也在隨之變化，在開采的后期，腐蝕氣體增加，在干氣管道內(nèi)部的腐蝕類型主要是以CO2為主，所以在研究中不考慮H2S的影響。圖3為CO2/H2S存在時(shí)的腐蝕產(chǎn)物與壓力、溫度及含量的在逐漸增加，加速了管線的內(nèi)腐蝕。由于天然氣的成分中H2S含量低到可以忽略，所以我們一般只討論CO2氣體在天然氣運(yùn)輸過程中對(duì)管道的腐蝕作用。圖3為CO2/H2S存在時(shí)對(duì)管道的腐蝕作用與影響關(guān)系。從圖中不難發(fā)現(xiàn)對(duì)管道產(chǎn)生腐蝕作用的大部分是CO2。

2.3管道傾角

根據(jù)流體力學(xué)的相關(guān)理論，在天然氣的管道運(yùn)輸過程中，由于氣體的流動(dòng)速度都普遍較慢，所以從這一點(diǎn)考慮，天然氣在流動(dòng)的過程中滿足流體流動(dòng)定律。據(jù)此分析，可以推測(cè)出天然氣流動(dòng)過程中主要的水汽積聚處將會(huì)位于管道流速較低處，而這些管道位置就容易發(fā)生腐蝕，要解決這個(gè)問題可以從管道的設(shè)計(jì)傾角入手：要盡量避免管道傾角過大而導(dǎo)致流速差異。

3對(duì)策

接下來，我們將對(duì)以上進(jìn)行的分析做出歸納，對(duì)天然氣管道的腐蝕現(xiàn)象提出解決的辦法，和對(duì)國內(nèi)天然氣進(jìn)行管理的方法。美國已經(jīng)制定了相應(yīng)的法律來控制類似事件，其中美國聯(lián)邦法案49CFRPart192對(duì)天然氣管道內(nèi)腐蝕管理進(jìn)行了最低規(guī)定，在存在內(nèi)腐蝕威脅的天然氣管道，需要進(jìn)行內(nèi)檢測(cè)或內(nèi)腐蝕直接評(píng)價(jià)；ASME/ANSIB31.8S為輸氣管道系統(tǒng)完整性管理，并在內(nèi)腐蝕管理方面系統(tǒng)介紹了內(nèi)腐蝕直接評(píng)價(jià)方法；而NACESP0206則詳細(xì)地闡述了干氣管道內(nèi)腐蝕直接評(píng)價(jià)的執(zhí)行過程。

現(xiàn)在流行用ICDA來評(píng)價(jià)管道腐蝕程度。圖4說明了ICDA在管道腐蝕預(yù)測(cè)中的作用。雖然ICDA只有預(yù)測(cè)的作用，無法起到自動(dòng)預(yù)防和維修的功能。但是，它所提供的數(shù)據(jù)去有著重大的意義，管理者可以用它提前做好準(zhǔn)備。

因此，對(duì)于我國的天然氣運(yùn)輸行業(yè)，也要盡早建立起一套完整的、適應(yīng)中國行情的天然氣管道自動(dòng)評(píng)估預(yù)警系統(tǒng)，還要完善突發(fā)事故的應(yīng)急體系。要避免事故的發(fā)生，企業(yè)做好相關(guān)的管理工作才是關(guān)鍵。在管道與人員安全方面，企業(yè)應(yīng)該要以嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)來要求自己，應(yīng)該在公司中設(shè)立一個(gè)專門的安全與質(zhì)量管理部門，對(duì)天然氣管道的運(yùn)輸安全進(jìn)行實(shí)時(shí)的安全監(jiān)測(cè)，并負(fù)責(zé)監(jiān)督運(yùn)輸管道操作人員的工作是否到位。在此基礎(chǔ)之上，該部門還要不定期的對(duì)天然氣運(yùn)輸管道中的天然氣做隨機(jī)抽樣，然后對(duì)抽取的樣本進(jìn)行送檢。根據(jù)送檢報(bào)告評(píng)估近期管道的運(yùn)行狀況，以便及時(shí)做出調(diào)整。只有嚴(yán)格做到這些，在可能將事故率降到最低。

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