長輸管道應急搶修技術現狀探討

蔡 亮

（中航油京津冀物流有限公司，天津 300300）

0 引言

我國長輸管道發展迅速，2017年油氣長輸管道里程為13.31萬km。大口徑、高鋼級、高壓力管道成為發展趨勢，一旦發生油氣泄漏爆炸事故，造成重大人員傷亡和財產損失。快速應對管道泄漏事故，實現安全、高效管道搶修尤為重要。中石油管道公司建立6個維搶修中心、15個維修隊；西氣東輸管道公司建立10個維搶修隊、2個封堵中心。我國管道應急搶修存在的問題有[1]：管道搶修隊伍技術裝備水平參差不齊，缺乏規劃和整合，不能資源共享，未形成完善、高效的國家管道應急搶修體系；管道搶修演練不足，焊工訓練、實戰少，技能水平不能滿足復雜惡劣環境焊接工藝要求。

“十四五”規劃中提出健全重大事故預防預警和應急處置體系。因此，應規劃應急搶修基地的合理布局，科學、合理配置應急搶修設備，探討應急組織機構的高效運行機制，提高管道企業應對突發事件的反應能力和救援水平，保障管道安全運行。

1 管道應急搶修中心建設及規劃

管道應急搶修中心位置應考慮管道風險等級（人口密度）、搶修時間要求和交通及社會依托條件。應急搶修中心的功能、規模應遵循屬地管理、分工合作和區域保障的原則，物資裝備遵循分類管理的原則，定期組織應急救援培訓及演練。原則上應急搶修中心最大輻射半徑不超過1000km，高風險地區可以加密設置搶修隊。

管道企業應注重與社會應急資源的整合和信息的共享，推進以管道企業為主的應急管理體制，向專業處置、政企聯動的綜合管理體制轉變，即救援搶險專業化、屬地就近搶修、跨區域應急聯防。中國石油管道應急救援中心于2011年在河北廊坊成立，形成以廊坊為中心，東莞、庫爾勒、蘇州、武漢、成都輻射周邊的應急救援網絡，具備管徑1219mm、運行壓力10MPa油氣管道的搶修能力。未來應對全國管道搶修隊伍進行整體規劃，科學合理分配職能和覆蓋范圍，針對人力、設備、資金和資源進行準確定位，建立和完善國家管道搶修體系。

2 管道應急搶修工作程序

（1）現場警戒

按照油氣管道泄漏發生火災爆炸事件最大影響半徑設置警戒線[2]，必要時在危險區最大半徑處設置第二道警戒線，在警戒區內安排警戒人員，消滅火源，監督火種；

（2）事故管段放空、置換

關閉事故管段上下游干線截斷閥，打開兩側閥室放空閥，對事故管段進行放空，之后對事故管段進行氮氣置換，天然氣含量低于10%LEL為置換合格；

（3）作業坑開挖

根據換管長度、管徑、現場地址條件、搶修設備和焊接工藝進行作業坑開挖。作業坑長度一般比換管長度長4m。作業坑最小寬度和深度；

式中，W作業坑最小寬度，m；H作業坑最小深度，m；D管道外徑，m；h1管頂至地面距離，m；h2管底至作業坑底部距離（大于0.5m）；

（4）管道切割

事故管段進行氮氣置換情況下，可用火焰管道切割機進行管道切割，例如爬行式火焰管道切割機具有遙控操作功能，可保證人員安全。事故管道未進行氮氣置換條件下，可用機械冷切割方式進行管道切割；

（5）管口封堵

管口封堵裝置有橡膠清管球、泡沫球和隔離氣囊。管口封堵時應用黃油墻對封堵裝置與管壁結合處進行密封，保證封堵效果。管道搶修中常用可實時感測背壓、人為控制隨時釋放封堵側氣體的封堵氣囊，氣囊可用氮氣等惰性氣體充裝，提高了作業安全性；

（6）管口消磁

管材制造、運輸和內檢測中不可避免帶有剩磁，對管道焊接造成不利影響，例如電弧引燃困難、燃燒不穩定等。管道在焊接前應進行消磁處理。共軛式管道消磁器利用勵磁線圈克服鐵磁材料矯頑力，達到內磁平衡，具有高消磁性和適應性好特點，管口磁場強度小于3mT；

（7）搶修方案

近年來管道應急搶修大多數是因第三方破壞造成嚴重破損，事故管段需要進行停輸、放空、置換后進行換管作業。

3 管道應急搶修設備和技術

3.1 管道應急搶修設備配備

為保證管道突發事件的快速救援和處置，各級維搶修中心應配備相應的應急搶修設備。常規的管道搶修設備應包括焊接設備、發電設備、管道切割設備、外對口器、搶修卡具、介質回收設備、便攜式氣體檢測儀、防腐層檢測儀、管道測厚設備、防爆軸流風機、應急照明設備、管道開挖設備（挖掘機、履帶推土機）、小型機械切割設備、氮氣車、消防器材、正壓式呼吸器、防護服等。國內長輸管道企業和油氣田集輸企業基本配備塞式封堵器和擋板-囊式封堵器。塞式封堵設備是引進美國TDW公司產品，擋板-囊式封堵器適用于低壓停輸管道。堵漏管卡已形成系列化產品，包括接頭管卡、中開式管卡、放空絲堵管卡、組合式帶狀管卡等。

管道特種搶修設備指管道不停輸帶壓開孔封堵設備，可在不影響管道正常運行情況下完成搶修施工。通過引進國外設備和國產化配套，管道開孔封堵設備已實現配套系列，具備管徑34～1219mm、運行壓力10MPa以下油氣管道的不停輸開孔封堵和維修能力。目前中石油正在開展西氣東輸四線關鍵技術研究，目前已具備管徑1219mm、運行壓力12MPa不停輸搶修設備需求，正在開展管徑1422mm管道搶修設備研究工作。

3.2 特殊環境管道維搶修技術

針對山區管道搶修設備、機具進展難度大的特點，中石油西氣東輸管道采用了山地搶險車、挖掘機和高空索道等工具，山地搶險車可用于小于28°的坡度；履帶式挖掘機可用于小于45°的坡度；高空索道可用于大于45°的坡度。

水網地區水位高、地基承載力低、淤泥層厚，部分地區承載力甚至不足20kPa，施工便道修筑、設備管材運輸、作業坑開挖均比較困難。中石油西氣東輸管道借助復合材料路面板實現管道搶修設備進場。水網地區路面承載力高于50kPa可直接進場；介于20～50kPa地區使用復合材料路面板；低于20kPa地區通過排水、墊草袋等方式提升承載力值20kPa后，采用復合材料面板。

3.3 管道應急搶修設備調配

管道應急搶修進場道路復雜多變，為避免設備磕碰和提高裝卸效率，搶修設備應集裝化、撬裝化，設備本身進行集裝，配備附件、備件和維修工具。管道高壓封堵設備造價高、利用頻率低，應由國家管道應急管理機構統一調度使用，減少設備重復投資，提高設備利用率。在全國各區域維搶修中心建立應急設備儲備庫，包括管材、套袖、卡具、三通、皮碗、封堵囊，真正實現資源共享、快速反應，并為后續救援工作爭取時間。

4 結語

管道應急體系建設應立足當前，著眼長遠，即滿足當前管道運行管理需求，持續提升管道搶修施工技術水平。建議如下：

（1）對中石油、中石化和中海油管道企業的應急搶修資源進行整合，優化管道應急搶修中心布局，科學配置設備資源，建立與社會、政府部門之間的應急資源共享，形成協調聯動、覆蓋全國的國家管道應急搶修體系；

（2）借助地理信息系統（GIS），建立管道應急搶修資源數據庫，籌建國家管道應急搶修控制中心，便于應急資源統一調度指揮；

（3）加強管道維搶修技術研究、專用機具設備研發，例如研究智能組對、全自動焊接技術提高搶修質量和效率；研發高鋼級補強套袖；繼續研究山地、水網等特殊環境搶修設備進場方式等。