油氣長輸管道設備管理與維護措施

喬煥芳，湯小坤(陜西延長石油(集團)管道運輸公司，陜西 西安 710000)

1 長輸管道系統的安全設備和設施

石油和天然氣是長輸管道的主要運輸介質，這些介質內部蘊含豐富的化學物質，有易燃易爆、腐蝕、毒害等危險特性，在運輸過程中對操作者的專業程度、設備的等級要求、環境溫度、輸送方式等要求都特別高，無形中增加了許多風險。從經濟性和環保的角度出發，管道運輸目前是油氣資源最為常見的輸送方式。通常長距離管道的鋪設多在野外，根據地形環境穿越公路、鐵路，跨穿越湖泊、河流，翻山越嶺，輸送過程通常需要足夠的溫度和壓力，因此長輸管道通常設有輸油首末站、中間加熱、加壓站，配備安全可靠的檢測設備，儀表自控系統和安全設備設施及其他相關的附屬設備。

2 油氣長輸管道的主要風險

我國的工業化水平越來越高，雖然企業生產技術上有了一定的進步，但對運輸過程的風險認識還不夠深入，錯誤估計了油氣運輸的各項風險隱患，引發了嚴重的社會后果。目前企業在油氣管道運輸、前期建設和后期運維護方面需要嚴格注意以下風險問題：第一，高度重視管道日常運行過程中的破壞問題，特別是第三方損壞，比如：埋地管道被重型機械碾壓、鉆采、爆破，人為打孔、盜油等。第二，管道在復雜大氣環境中的腐蝕問題。管道的腐蝕主要可以分為兩種：一種是外部腐蝕損壞。這種破壞主要與周圍環境有關，當外部受到酸雨、磨損影響或接觸到其他化學物質時，都有可能產生外部腐蝕現象。另一種是內部腐蝕。這與石油、天然氣的內部化學物質相關。為了應對以上現象，輸油管道通常都有防腐絕緣層和陰極保護聯合保護管材，避免由于管道腐蝕造成破壞。但隨著管道的使用時間越長，陰極保護和防腐絕緣層的保護作用越低，防腐絕緣層質量較差，土壤中的鹽、堿、水、地下雜散電流，都會造成輸油管道腐蝕，腐蝕嚴重的還會造成輸油管道穿孔、油品泄漏。第三，管道設備設施的故障問題，日常運行過程中設備設施維護保養不當或者因操作者疏忽大意，都可導致設備設施的故障。第四，管道因施工質量所引發的風險也十分嚴重，工人在施工中沒有按照相應的規章標準執行，造成管道建設存在重大風險隱患。第五，自然災害等外部因素毀損了管道運輸的安全性。自然災害對管道的破壞十分嚴重，如果一個地區發生了地震、洪水、泥石流等問題，會嚴重隔斷管道的運輸，嚴重情況下還可能會引發二次災害。

以上任何一種因素導致的管道破裂，油品泄漏都可能引發火災爆炸事故，以及石油天然氣特有的毒害性，嚴重危及到人們的生命健康和財產安全。

3 油氣長輸管道設備管理與維護措施

以延-西成品油管線為例，結合工作實際簡單分析油氣長輸管道的設備管理與運行維護。

3.1 實施信息化管理，達到可靠的自控水平

延-西成品油管道2009年運行至今，配有技術領先的管線泄漏監測系統、SCADA系統、模擬仿真系統，實現全管線全方位數據監測采集，遠程操作控制，數據分析與事故模擬等全自動一體化控制。操作人員對現場狀況一目了然，發生事故能第一時間應急處置，盡可能減少事故的影響。同時，定期對數據進行分析，可以有效掌握設備運行狀態，及時發現異常，避免事故的發生。

目前，我國工業發展已經有了一定的時間積累，油氣管道行業也從傳統的管理全面向信息化，智慧化轉變。2016年，延-西成品油管道也踏上智慧化管道建設的必由之路，通過物聯網、云計算等新興信息技術，構建一個高感度的技術環境，完成管道資源的優化配置，實現管道企業內部及時、互動、整合的信息感知、傳遞和處理，最終達到競爭力強、具有高素質人才隊伍的可持續發展企業。油氣管道信息化發展歷程如圖1所示，“智慧的管道”特征示意圖如圖2所示。

圖1 油氣管道信息化發展歷程

圖2 “智慧的管道”特征示意圖

3.2 優化管道主體設備的資源配置

油氣長輸管道運行設備的資源優化和合理匹配可以極大地減少運營成本，同時高溫加壓介質在優化工況下運行，不僅增強設備的使用壽命，同時可以惡意工況下的事故發生。針對場站輸油泵機組，根據其效能曲線，合理匹配運行工藝，提高油氣運輸效果[1]。

3.3 加強設備的維護管理

日常工作中，不斷加強設備的維護管理可以有效地提高設備的可靠運行能力。眾所周知，油氣長輸管道運輸不可避免的會面臨一定的運輸風險，企業不可能完全規避這些風險隱患，只能借助一些安全政策和安全措施降低事故發生的概率，從而降低企業的運輸成本。在油氣長輸管道設備的日常維護過程中，企業管理人員要科學有效地對設備全生命周期進行維護保養，對故障設備及工藝管線選擇合理的修復方式。我國最常見的維修方法主要包括預防性維修、定期性維修、狀態性維修以及事后性維修。這四種不同的維修方式分別對應四種不同的時間，預防性維修主要的維修目的在于防范風險，在一些管道的薄弱區域加強保護，可以降低事故發生的概率。而定期性維修可以幫助管道進行全面檢查，管道的薄弱環節及時的進行彌補。狀態性維修能夠依據管道的實際工作狀態規避即將發生的風險隱患。事后性維修主要解決突發狀況，這種維修方式需要彌補的損失過大，處于被動局面[2]。

3.4 管道防腐檢測的措施

長輸管道一般輸送壓力高易燃易爆等介質，隨著管道運輸在石油、天然氣領域的廣泛應用，油氣一旦泄漏會危害環境及人口居住地，安全性等級要求高。在管道運行過程中，腐蝕失效是在役金屬管道破裂的最主要形式之一，它可大面積減弱管道的壁厚，導致管道過度變形和破裂，又有可能導致管道穿孔，引發油氣管道跑、冒、滴、漏等事故。

埋地長輸管道的腐蝕多以外腐蝕為主，大面積均勻腐蝕的情況較為少見，多表現為局部腐蝕和點蝕兩種。延-西成品油管道所處的環境比較復雜，管線所經區域需要跨越河流、山谷、鐵道、公路、村莊等，而且海拔相對較高，管道內輸送具有腐蝕性質的帶溫帶壓的油氣介質，并且采用單管變徑φ426 mm和φ377 mm，防腐難度相當高。目前采用防腐涂層外加陰極保護的措施：(1)防腐涂層的結構為：①底層：熔結環氧底層，厚度≥100 μm；②中間層：共聚物熱熔膠厚度170～250 μm；③外層(背層)：聚乙烯防腐層，厚度≥3.0 mm或≥3.7 mm。三層PE涂層的使用壽命在30年以上，是一種性能優異的外防腐涂層。從強度方面考慮，三層PE分為普通型和加強型(穿跨越段)，普通型涂層總厚度為3.0 mm左右，加強型涂層總厚度超過3.7 mm。定期進行涂層檢測，防止脫落。(2)陰極保護為：主要針對有缺陷的涂層。陰極保護的原理：外加陰極極化電流，金屬的腐蝕電位將由原來的Ecorr移至Eal，而金屬的腐蝕電流就由Icorr降到Ial。如果繼續增大外加陰極電流，使金屬的電位移至陽極的初始電位，即E=E0a，則金屬上的陽極溶解電流I=0，表示微電池腐蝕停止，金屬即得到了完全保護。每月對陰極保護數據進行測量，及時進行數據分析，預測出管線腐蝕的趨勢，為管道平穩運行提供理論依據。陰極保護極化曲線圖如圖3所示。

圖3 陰極保護極化曲線圖

3.5 加強設備操作人員的專業能力及素質培訓

國家的科技在與時俱進，工作人員的專業素質也需要不斷提高。隨著技術的突飛猛進，設備的精細化管理，在現代自動控制專業階段，需要打造專業的人才隊伍，穩步推進?；髽I管道運輸形成可持續發展局面。

4 結語

基于油氣長輸管道設備特點，管理油氣長輸管道設備要遵守節能性原則、經濟性原則、創新性原則。針對油氣長輸管道設備的管理與維護措施，需要注意加強培訓設備操作人員的專業技術水平，不斷優化設備配置，完善設備使用保養制度，通過科學管理，提高長輸管道生產穩定性。