天然氣管道泄漏分析及動態處理技術初探

楊舒倫，解 聰

（西安石油大學，陜西 西安 710065）

1 天然氣管道建設發展現狀

由于管道老化、自然腐蝕和第三方破壞等原因，泄漏事故時有發生。隨著天然氣市場需求的不斷增加，天然氣管道建設發展迅速。近年來天然氣管道的數量和密度不斷增加，但也帶來了巨大的安全隱患。目前天然氣管道泄漏檢測方法有多種，其中，超聲波法具有靈敏度高、適應性強、記錄時間短、定位精度高等優點。高效、實用的天然氣泄漏檢測是防止管道失效、降低安全風險的重要措施。管道泄漏檢測也是當前研究的一個熱點，但由于信號的抑制和背景噪聲的影響，導致了泄漏檢測中的假陽性率和假陰性率較高。因此，低壓波法是目前國內外檢測管道泄漏最成熟的方法，在我國得到了廣泛的應用。然而，壓力波是一種不連續的信號，它只能識別突然的大規模泄漏，沒達到很高的實時性。它無法識別未及時檢測到的信號，也無法檢測到任何小泄漏。此外，有必要研究一種更精確的方法來識別和定位泄漏［1-3］。

2 天然氣管道泄漏的危害

雖然天然氣是一種重要的能源，但它是易燃易爆的。天然氣管道在運輸過程中的排放不僅影響人類的使用，而且會造成非常嚴重的安全事故。天然氣泄漏風險分析主要包括四個方面。首先，天然氣泄漏后，可能發生火災和爆炸，導致人員傷亡。也容易引發安全災難。其次，天然氣的排放也會造成環境污染。天然氣管道泄漏時，部分廢氣通過泄漏口進入大氣，不僅危害人體健康，而且在一定程度上也危害生態環境。一旦地下廢氣污染地下水，周邊河道就會受到嚴重污染。再次，造成了嚴重的經濟損失。如果不及時發現天然氣泄漏，將給大量泄漏企業帶來更大的經濟損失。從能源的角度來看，天然氣的排放導致了資源的浪費。這種現象會造成嚴重的經濟損失。最后，是噪音和腐蝕。在天然氣排放過程中，噪聲影響著居民的生活質量。當天然氣管道中出現腐蝕性物質時，周圍的一些設備會發生腐蝕，影響設備的質量，甚至使人不舒服。這降低了設備的使用壽命。

3 天然氣管道的泄漏原因

3.1 腐蝕

目前，長輸天然氣管道通常都是架空敷設或者埋在地下，因此受到環境和氣候的影響是不可避免的，這就會使長輸天然氣管道極易發生腐蝕問題。一旦天然氣管道被腐蝕，就會使大量氣體被泄露，嚴重的會發生火災，在造成巨大資源損失的同時，會大量的浪費人力物力資源。如果天然氣管道因為腐蝕導致了爆炸事故，那么會產生十分嚴重的后果，它會嚴重的威脅到人們的人身財產安全，還會對環境造成巨大的污染。如果將天然氣管道建架設到大氣環境當中，那么管道的表面就會產生一層水膜，因為水膜比較薄，人們較難發現。如果水膜的厚度達到了一定程度，就會變成電解液膜，電解液膜是電化學腐蝕當中的主要成分。要是將天然氣管道的表面放到純凈的水膜當中，就不會發生效果較強的電化學腐蝕，其原因是因為在大氣環境中形成的水膜中有水溶性的鹽類和有腐蝕性的氣體。所以，將管道架設在大氣環境當中就會很容易產生腐蝕現象。

3.2 管道的材料、安裝與運行問題

材料問題是造成天然氣管道泄漏的主要原因之一。如果管道材料無法滿足天然氣輸送的需要，在天然氣輸送過程中極易引發天然氣管道泄漏問題。在生產階段，管道原材料經常出現氣孔、裂紋等質量問題，這些問題的出現，極易造成管道開裂和天然氣泄漏。其次，如果鋼板收縮，也會給管道的后續使用帶來一定的安全隱患。而管道安裝施工問題是另一個導致天然氣管道泄漏的主要原因。管道安裝期間，必須保證管道安裝的科學性和合理性，同時保證施工質量能夠達到相應標準規范。但在實際安裝施工過程中，受各種因素作用影響，管道安裝的整體質量效果并不理想，從而導致天然氣管道泄漏事故的發生。

4 天然氣管道泄漏檢測技術

天然氣管道的漏孔對天然氣的運輸有著極大的影響。漏孔就是指管道漏氣的地方。天然氣管道的漏孔具有很大的危害性。因為漏孔的存在，會使得天然氣泄漏，流入大氣層中，會有一定的危險性。檢漏就是針對于漏孔而存在的。天然氣管道的組成部分比較多，主要檢漏的就是主管道和焊縫。對于大、小閥門，連接頭，可以通過檢漏方法測出漏孔的位置和漏量。檢漏是一個綜合性的過程，它存在很多不可控因素。我們需要保證檢漏期間的質量性要求，做好每個環節的協調工作，保障內部系統的穩定性。檢漏方法具有次數限制，它并不是單向性的。在密封性的輸氣管道中，檢漏方法的存在是非常有必要的。任何管道都不可能做到百分之百的密封，也就是說，管道的密封并不是絕對的，只能說理論上絕對密封是存在的。對于檢漏的要求，我們要根據檢漏方法制定不同的要求說明。通過檢漏，要能夠快速篩選出管道泄漏的地方，判斷管道內部密封系統是否完整。根據漏量確定是否在允許泄漏的范圍之內。檢漏方法較為多樣化，可以選擇合適的檢漏方式找出漏孔的位置，這樣便于后期維護人員進行修復。在檢漏過程中，一般會用到檢漏儀，它是一種檢漏的設備，可以確定漏孔位置，測量漏量大小。

5 天然氣管道泄漏的動態處理技術

5.1 注劑式帶壓堵漏技術

采用注劑式帶壓堵漏技術是目前比較安全可靠的一種技術手段。它采用特別夾具和液壓注射工具，將密封劑注射到夾具與泄漏部位部分外表面所形成的密封空腔內，迅速地彌補各種復雜的泄漏缺陷。在注劑的壓力大于泄漏介質壓力的條件下，泄漏被強行止住。注劑自身在短時間內由塑性體轉變為彈性體，形成一個有彈性的密封結構并能維持一定的工作密封比壓，達到重新密封的目的。目前，國內外生產和使用的密封注劑大致分為兩類：一類是熱固化密封注劑，這類注劑只有達到一定溫度才能由塑料體轉變為彈性體，常溫下則為固體；另一類是非熱固化密封注劑，它適用于常溫，低溫及高溫場合的動態密封作業要求，這類密封注劑多制成棒狀固體或雙組分的膩狀材料，將其裝在高壓注槍后，在一定的壓力下具有良好的注射工藝性及填充性。

5.2 帶壓焊接堵漏技術

焊接堵漏技術相對來講是十分可靠的一項技術，但是卻有很大的局限性，那就是焊接一般只適用于金屬材料，對于其他的非金屬材料來說，要進行焊接就變得十分困難。此外，在進行焊接的過程中需要用電，如果沒有電源的話就無法使用該技術，并且在進行焊接時還會產生很高的溫度。高溫會使泄漏的介質發生燃燒、爆炸的現象，所以就不能隨意的使用這項技術。在進行焊接堵漏時要注意，先將容器中的氣體排空，再用堿水或蒸汽進行清洗、烘干，通過相應的檢測符合要求以后，在確保通風的基礎上，就能使用焊接堵漏技術來進行堵漏。該項技術的工藝比較繁雜、所需要的時間長、需要消耗很大的成本、較易出現安全事故，同時還需要停工修復，這就會對企業與社會造成很大的影響。

5.3 黏接堵漏技術

帶壓黏接堵漏技術常常用到發生泄漏管道時間不長的修復工作當中，其原理就是在管道泄漏的位置涂抹黏合劑，使管道、黏合劑與密封材料產生另一個密封性結構，進而起到堵漏的效果。這種技術的工藝比較簡單，不會用到較多的設施，有著較強的便捷性與經濟性，所以受到人們的青睞，在天然氣管道的泄漏維修中應用比較廣泛。該技術主要分為定壓黏接法與引流黏接法兩種，對于二者的選擇要結合實際情況進行考慮。

6 天然氣管道運行安全管理措施

6.1 嚴格把關管道設計與建設質量

在進行管道設計工作時，設計單位需要提前對建造區域周邊環境進行充分考察分析，同時，設計、施工部門應該建立起平穩順暢的溝通渠道，有效的數據信息共享確保管道建設的科學合理性。建設單位應委派專門監理公司對整個管道施工工作進行質量控制與管理，全過程跟蹤與監督，嚴格把控管道焊接防腐、管道耐壓試驗等關鍵施工環節，認真記錄管道施工操作涉及到的數據信息，一旦發現施工問題及時進行整改處理。

6.2 加強管道運行設備標準化管理

加強工藝設備日常監管力度，做好人員專業技能培訓，嚴格執行管道維護檢修流程有助于實現管道運行設備的標準化管理。通過合理安排專人對管道設備運作情況進行實時監控與記錄，尤其是加強自動控制設備的維護檢修，確保自動控制系統及時發現管道存在的問題，提高管道運行的可靠性。另一方面，從人員管理方面著手，結合工作實際制定獎懲制度，通過技能考核、事故演練的方式，提高基層員工的工作熱情、豐富操作人員的實戰經驗。同時，依據崗位內容制定相應的管理制度，并督促基層員工嚴格按照規章制度作業，以此避免人為因素引起的安全事故出現。

7 結語

目前用于控制天然氣管道泄漏的三種動態處理技術，應根據實際情況，從環境、施工機械、條件等方面選擇最佳的動態處理技術。天然氣管道泄漏的原因有很多。為了避免天然氣管道泄漏對人類生活質量和安全造成的危害，必須對泄漏管道及時采用動態處理技術。堵塞的目的是為了有效地保證天然氣管道的運輸安全。