天然氣輸氣管道的泄漏及處理措施

邱世海 李世毅

(1.廣西廣投天然氣管網有限公司，廣西 南寧 530000；2.華藍設計(集團)有限公司，廣西 南寧 530000)

0 引言

隨著社會經濟發展，人民群眾生活水平提高，對天然氣的需求量不斷增大，天然氣輸氣管道的建設規模不斷擴大，與此同時，天然氣輸氣管道輸送存在的泄漏問題也相應增多。為增大運輸安全系數，需加大天然氣輸氣管道建設和運輸環節的監督和管控力度，科學使用動態處理技術，控制泄漏問題，事后做好問題成因的調查，改進解決措施，避免類似問題的再次發生。

1 天然氣輸氣管道泄漏帶來的危害

天然氣是一種清潔高效的重要能源，在日常生活中得到了廣泛應用。天然氣具有雜質含量低、無廢氣排放、對室內影響小等多種特征，不過天然氣也和液化石油氣等可燃性氣體相同，當聚集到一定量后，遇明火很容易發生爆燃甚至爆炸，帶來較大的破壞性。如果是緩慢釋放的天然氣，在不通風情況下，也會對人體健康構成威脅。

1.1 環境污染

天然氣輸氣管道一般都是埋于地下，如果發生泄漏，由于天然氣密度比空氣小，在空氣對流的影響下，天然氣會順著地面逐漸飄散到空氣中，對空氣質量會造成一定的影響。

1.2 安全問題

天然氣輸氣管道泄漏帶來的爆炸、火災等安全問題也是不同忽視的。天然氣輸氣管道泄漏會使環境中堆積較多的天然氣氣體，當積累到5%～15%之后，遇到明火會發生大規模爆炸，且波及范圍較廣，破壞周邊建筑結構，增加人員傷亡。同時爆炸中伴隨著火災，還會因一些因素的影響出現擴散，擴大傷害面積。再者，天然氣輸氣管道泄漏也會對人體健康帶來威脅，使居民出現嘔吐、頭痛、昏厥等現象。

1.3 資源浪費，經濟損失

天然氣輸氣管道泄漏自然會導致大量資源的外泄，造成嚴重資源浪費問題，這一方面增加了國家經濟負擔，加大經濟損失，另一方面也阻礙了天然氣的正常使用，影響了人們的日常生活。

1.4 噪聲問題

天然氣輸氣管道泄漏會產生大量的噪音污染，特別是在晚上，會干擾居民正常休息，甚至增加居民的不安程度，引發混亂。

2 天然氣輸氣管道泄漏的成因

不管是在國外還是在國內，對因天然氣輸氣管道泄漏引發的危險事故有嚴格的調查和分析流程，希望通過深入了解找出病因所在，避免類似事件的再次發生。如歐美一些國家會成立專門針對天然氣輸氣管道安全運輸的部門，負責天然氣輸氣管道管理及泄漏事故的調查。目前我國設置了安全生產管理局，對輸氣管道事故展開全面分析和研究，并結合實際情況構建事故數據統計系統，對當前已有的管道予以全面評價，降低安全事故發生率。

2.1 材料問題

在天然氣輸氣管道的生產過程中，容易因為生產流程或鋼板質量問題導致管道出現各種缺陷，引發危險事故。如在生產過程中，鋼板表面或內部出現多個氣孔，在實際應用中，這些氣孔會對結構的承載能力帶來影響，進而出現應力不均衡情況，產生管道裂縫，天然氣泄漏；再比如縮孔和縮松問題的產生，會直接降低鋼板質量，增加安全隱患的出現概率。此外，焊接材料(焊條、焊絲)選擇不合理或焊接材料質量不合格也會對管道施工質量造成影響，最終造成管道泄漏。

2.2 施工問題

天然氣輸氣管道施工是一個較為復雜的工作，包含管道焊接、無損檢測、焊口防腐、管溝開挖、管道下溝回填等多道環節，任何一個環節出現問題都可能會對輸氣管道帶來損傷，產生的負面影響是非常巨大的，因此對施工人員技術水平要求較高，對焊接和防腐的質量的檢測要求較為嚴格。不過目前天然氣輸氣管道施工過程中，很多施工人員的專業技能不高，雖可應對施工安裝工作，但在應急問題處理上稍有欠缺。而危險系數較大的還是在焊接環節。天然氣輸氣管道一般選用的是直縫高頻電阻焊鋼管(HFW)和無縫鋼管(SMLS)兩種這兩種材料，不同材料對焊接要求也各不相同，質量標準也存在差異性，在實際作業中，容易因規范不到位，降低焊接質量，增加了安全隱患。此外，焊接工藝的不嚴格也是影響施工質量的主因。人員對焊口對接間隙的把握不夠精確，降低了焊接質量，最終焊接不透徹，運行過程當中很容易出現焊口斷裂，發生泄漏的情況。

2.3 自然災害影響

輸氣管道埋于地下，地震、泥石流、山體滑坡、洪水、地面沉降等突發性災害，都會擠斷或拉斷輸氣管道，引起泄漏燃爆。

2.4 人為因素影響

在天然氣輸氣管道運行過程中，經常會因為野蠻施工、采礦勘探、爆破等各種人為因素的干擾，造成天然氣輸氣管道直接破損或承載力加大、出現漏縫等問題，增加天然氣輸氣管道表面裂縫或斷裂問題的出現，最終致使天然氣輸氣管道泄漏。

2.5 管道腐蝕

天然氣輸氣管道一般采用外防腐加陰極保護的防腐蝕方法。目前國內輸氣管道工程常選用的外防腐層主要是擠壓聚乙烯三層結構防腐層(三層PE)；陰極保護有強制電流法和犧牲陽極法兩種方法。管道施工過程中防腐補口施工質量缺陷、外力造成外防腐層貫穿性損傷或陰極保護失效原因，等都會導致管道金屬結構被腐蝕，從而造成管道破壞、泄漏。

2.6 安全管理問題

一方面是由于天然氣輸氣管道巡查不嚴格，不合格材料使用或施工安裝環節不符合標準，存在問題未能及時得到解決和處理，在后期長時間使用中，產生泄漏問題，增加危險性。天然氣輸氣管道泄漏會引發火災、爆炸等嚴重事故，造成經濟財產上的損失，增加人員傷亡率。另一方面在泄漏之后還可能會造成周邊環境的嚴重污染，甚至造成更加嚴重的其他事故。

3 天然氣輸氣管道泄漏處理措施

天然氣輸氣管道在運行的時候，如果值班人員突然發現分輸站進站壓力異常下降，應立即排查原因。若工藝區壓力儀表顯示與站控一致，放空系統無誤動和泄漏，則可確定進站壓力下降異常，可以懷疑是上游站場出現運行故障或站外管道出現泄漏。此時應值班員立即向上游站報告有關情況并通知上游站關閉出站閥門；同時向下游用戶告知相關情況并要求下游用戶關閥停機，并將情況報告調度中心。若確定是管道泄漏，應立即啟動應急程序，組織搶修和下游保供協調工作。緊接著使用無人機察看站外管道情況、尋找泄漏點，通知各管段巡線工人到責任段排查泄漏點；安排應急物資裝車，隨時準備出發。

在發現疑似泄漏點后，分輸站值班人員、維搶修隊伍攜帶應急的工具、設備、材料等立即趕往現場。根據無人機反饋回來的現場情況，如有人員受傷還應立即通知120醫務人員到場。抵達現場后，維搶修隊伍利用可燃氣體分析儀對現場氣體進行檢測，并立即組織疏散現場無關人員、進行有效警戒隔離。如有人員受傷應立即進行簡單的醫務處理后抬到警戒區外，等候專業醫療人員進一步的醫治。專業技術人員分析天然氣管道泄漏原因，并根據現場勘測情況、事故段地質、地貌等制定應急搶修方案。通常的處理方案有換管法、管卡修復法等。

制定完處理方案，維搶修隊伍還應先放空事故管段并進行氮氣置換，然后再根據制定的方案對泄漏的管道進行修復。

3.1 換管法

換管法是最常用的處理方式，應用在管道損壞較為嚴重的情況下。具體應用流程為：確定舊管損壞情況，切除受損部位；在切除部位兩端量出1.2m左右設定焊口，按照焊口位置實行再次切割，切割完成后，將新管以60～70°的角度與舊管拼接并焊接起來，形成一個新的整體。管道的焊接、試壓、檢測工作，施工同步開展，各環節緊密銜接。在試壓、檢測完后對管道進行防腐補口，最后是管溝回填和管保等工作。各環節都要嚴格按照規范標準施工，確保管道的安全運轉。新管道施工安裝完成，還需經過氮氣置換后，管線才能逐步升壓并恢復供氣。

3.2 管卡修復法

管卡修復法是另一種解決輸氣管道泄漏問題的方法，尤其對于長時間遭受腐蝕的管道修復有顯著效果。在修復過程中，需要科學選擇金屬管條種類，使用抗腐蝕性較高的金屬管條完成修復工作，達到控制泄漏問題的效果。如果管道腐蝕情況過于嚴重，金屬管條也無法起到控制作用，可換回換管法進行修補，保證管道運行安全。值得注意的是，采用管卡修復法前同樣需要對管道進行氮氣置換，施工完后管道也需完成氮氣置換才能恢復供氣。

3.3 其他修復方式

除以上兩種常用的輸氣管道泄漏修復方式外，隨著經濟技術的完善，很多新型材料和新技術被應用到輸氣管道泄漏問題處理中來，這些材料和技術的應用降低了泄漏問題處理難度，維護管道使用安全性，減少安全事故的發生。而最常見的新型泄漏問題處理技術以無溶劑雙組分環氧涂料工藝為主，該修復方式難度較低，操作簡便、不會造成較大的資金損耗，但對外界環境要求較為嚴格，使用需慎重。無溶劑雙組分環氧涂料工藝應用中注意要點為：使用過程中，現場環境溫度應低于露點溫度3℃；涂敷加熱環節內的溫度控制在60℃以內；加強現場環境的管控，現場環境中不允許出現氯化物或其他污染物，維持現場環境的整潔安全。隨著輸氣天然氣管道建設、運行負載的加大，在泄漏問題的處理中，更多的是采用混合處理方式。

4 結語

天然氣輸氣管道泄漏對管道的安全運行會造成很大的影響，如果不能及時科學有效的進行搶修處理，則會對泄漏點周邊的居民、建筑及環境帶來較大威脅，同時也會社會經濟活動造成負面影響。因而輸氣管道運營單位應加強對管道的巡查維護，相關人員須加大關注和科研力度，全面掌握且科學應用應急搶修處理技術，增大天然氣輸氣管道安全系數，降低管道泄漏帶來的負面影響。