天然氣管道運行中常見設備故障及處理對策

王立國

（建湖中石油昆侖燃氣有限公司，江蘇 鹽城 224700）

引言

由于天然氣純度高，點燃后不向外界排硫化物等有害氣體，目前已被廣泛應用。天燃氣在開采后需要進行壓縮，產生高壓氣后運輸到燃氣輸出站點再進行緩釋，通過壓縮氣體可以提高其運輸效能，解決市民的用氣需要。但是，由于運輸天燃氣的管線內部受到的壓強很大，如果發生斷裂或者其他破壞，會導致燃氣外泄，甚至可能引發安全事故。因此，加強天然氣管道運行的安全管理工作，具有十分重要的現實意義。

1 天然氣管道運行中常見的設備故障原因

1.1 管材質量不合格

天然氣管道作為天然氣的裝載體，在進行天然氣運輸的過程中，天然氣管道的管壁必須承受非常大的壓強，若管道材質不合格，將會導致重大的運行故障[1]。天燃氣管通常采用鋼制金屬材料，并且要達到一定的標準，才能在管道施工中使用。但是有些施工公司為了節省施工成本，而采用了不合格的金屬材料管道，造成了在燃氣運送過程中，管線無法耐受較大壓強，而產生管線斷裂的情況。在天然氣管線施工過程中，需要搜集施工地的地質情況信息，合理編制鋪設計劃，并嚴格按照施工要求進行施工，否則將導致管線設備故障問題。

1.2 管材氧化或腐蝕

由于受大氣環境等因素的影響，天燃氣管會出現氧化和腐蝕現象，給燃氣運輸的穩定性帶來危害。首先，施工環境復雜是天然氣管鋪設過程的一大特點，且主要部分都遍布于城市郊外地區，在暴雨、強風等氣候的影響下，管材很容易發生化學氧化和銹蝕[2]。同時，鋼材在發生變質后會變得比較松散，空氣就很容易流入內部，逐漸加劇管線的破損。其次，由于燃氣管線運輸距離很大，必須采用金屬焊接方式來延長管線，在連接部位的外部也會設置金屬螺釘進行緊固，但是由于金屬螺釘是和一般燃氣管線材料完全不同的金屬零部件，會在外部環境的作用下發生銹蝕，嚴重危害管線輸氣安全。最后，有些地區靠近城市周邊的天然氣管線安裝深度比較淺，由于動物啃食或人類的活動，管線在運行過程中逐漸形成滲漏。

1.3 焊接接口不順暢

通常，天然氣管線是先在廠房內連接好，再運送到施工地進行管線安裝施工。在焊接過程中，由于員工操作失誤，會產生焊接故障。首先，在管線焊接時會受工藝技術的影響，接縫處的填充料補給不足，會造成焊縫接口不均勻，在管線長時間工作的狀況下，會出現燃氣泄露。燃氣管線在連接完工之后，還會用螺釘進行二次緊固，部分焊縫不細致的問題無法被及時發現，給后期的輸氣管理工作埋下隱患。在某些受地形影響急轉彎的地方，由于天然氣管線的焊接數量眾多，不同的焊接間隔距離也很小，因此，很易發生焊接節點故障的情形。

1.4 運行環境不穩定

為提升天然氣的輸送質量，就必須通過壓縮機壓縮后再輸送。而壓縮機在運行中，往外輸出壓縮空氣時會發生不平衡的狀況。由于某些地方的空氣脈動強度較大，管道側面形成的氣壓較大，造成管線的喘振狀況。而很多連結在管線上的零部件，在不平穩的工作環境下，會出現松動等故障，對燃氣的管線輸送造成了干擾，甚至導致設備失靈。此外，由于燃氣管線在運行中因振動形成的一部分塵埃和粉末會直接吸附到管壁上，在較高壓力的撞擊下，管壁也會發生損壞，從而導致管線的使用壽命減少，使用成本增加。

2 加強天然氣管道運行安全管理的具體措施

2.1 提升管材的防腐防銹處理效率

通過分析可知，天然氣輸送中常常出現管道質量問題和管道氧化腐蝕問題。為減少天然氣管線的腐蝕氧化狀況，在管線加工時必須加強管道的防腐防銹處理。要從制作管線的原料選用上入手，選用硬度較強、機械加工性能好的鋼材，為天然氣管線運輸奠定堅實的基礎。在對管道進行鉆孔和機械加工時，也要注重規范化操作，避免由于人為操作造成管壁損傷。

在燃氣管線使用過程中，內壁腐蝕現象相當嚴重，電化學腐蝕是造成內部腐蝕的主要原因，在燃氣運輸管線的維護過程中應重點解決電化學腐蝕問題。此外，燃氣運輸管線外壁銹蝕會縮短管線使用壽命，運輸管線所處的環境對管壁銹蝕產生很大的影響，因此，對于部分運輸管線銹蝕嚴重區域，宜采取改變地區自然條件甚至空氣環境等方法，減少對燃氣運輸管線的侵蝕影響[3]。

避免電化學腐蝕的最主要辦法就是陰極保護作用措施，在一般情況下，陰極保護作用措施就是在燃氣輸送管線中接入足夠容量大小的直流電流，直流電流在接入后將輸送管線內的表面極性改變，以最大限度降低管線內部腐蝕時電池正負極的電位差，使化學反應腐蝕電流閾值逐步降低，進而對燃氣輸送管線內部產生良好的防護效果。另一個常用的陰極保護辦法是在天然氣運輸管線表面涂刷相應的防腐蝕涂料。兩種方法有機組合，延長天然氣運輸管線距離，并最大限度提高對燃氣管線的防護。

添加緩蝕劑也是防止腐蝕的一種方法，在中國地區酸性天然氣田及集輸管線都要定時進行緩蝕劑涂膜作業，以緩解銹蝕速度。但在采用緩蝕劑前，要針對當地土壤條件以及燃氣管線的實情，選用比較合適的緩蝕劑，并使用最少量的緩蝕劑以實現管線運輸時最大化的防腐蝕功效。由于緩蝕劑使用時容易對輸送管線的表面特性產生負面影響，因此，應該針對管線的材料和強度參數等針對性地選用不同種類的緩蝕劑。對于改變土壤腐蝕環境方面，人們可以通過在燃氣管線埋設周邊的土壤環境中，通過脫水方法或者調整土壤結構pH 值的方法，最大限度減少對管線敷設周圍土層的侵蝕影響，從而有效保障燃氣運輸管線的結構安全性。但總的來說，通過改變腐蝕環境減少燃氣運輸管線的受侵蝕程度，從而延長管線使用壽命的方法，由于局限性過大，實際操作成本也相對較高，而且具體的實施效益很可能不理想，因此，僅在部分特殊地區采用。

2.2 做好天然氣管道的設計優化

在天然氣管道設計中，要做好各種信息資料的收集，包括天然氣管道類型、氣候條件、設計年限和技術隱患等。根據有關的收集資料，不斷優化天然氣管道設計，突出設計管理能力。在設計安裝層面，要發揮信息整合效果，做好設計分析和安裝技術控制，整合各種設計資源，突出設計能力。要建立多層次的設計方案優化校核機制，從不同的校核和分析視角，消除設計方案的隱患。建立實際安裝設計評價思維，以實際天然氣管道安裝流程和技術應用為分析基礎，對設計方案全面評價，調整不合理的隱患，做好設計管控。

1）在天然氣管線和壓縮機相連接的地方，容易因壓縮機工作時產生巨大振動而引起不平衡的狀況，因此，必須將降低振動危害作為重點工作，并采用科學的方法延長天然氣管線的使用壽命。在管道相連處設置減振緩沖設備，以減小壓縮機振動對天然氣管線的傳輸效應，確保連接牢固，降低管線振動。

2）工程設計技術人員在對天然氣管線的聯接口進行設計時，也應巧妙運用流體力學基本原理，通過對聯接支點位置的合理設計，以使管線保持相對穩定的狀況。

3）適時給壓縮機的軸承添加潤滑油，以使其轉動更加平穩順暢。在壓縮機正常工作時，安檢工作人員要對其振動頻率、幅度等參數加以評估，一旦發現管路運輸壓力增大，應立即做出減震處理。

2.3 加強對天然氣管道施工的過程管理

1）天然氣管道安裝應以全面細化的制度作為指導，明確責任范圍，加強監管力度，保障制度內容合理，對天然氣管道安裝具有較高的指導作用。

2）在天然氣管道安裝過程中要做好監督管理，依照監督制度對有關作業人員的行為全面監督評價，有關監督人員要對各個監督環境進行現場監督指導，提升監督管理水平，保障監督工作順利開展。

3）天然氣管道安裝過程中做好進度管理工作，能提升管道安裝的成本控制能力和進度管理優勢。依據進度管理計劃，提前做好有關材料、設備、人員的調配，可有效推進天然氣管道不同安裝作業階段的施工任務，各項工作穩步實施，提升組織協調能力和施工進度管理水平，保障施工計劃順利實施。

4）天然氣管道安裝作業過程中，要發揮更加到位的安裝控制能力，提升安裝水平。

2.4 加強管道運行的安全管理

在天然氣管道設計安裝以及運行維護中，要建立全面的安全規章制度，做好安全管控，突出安全管理水平。要設立必要的安全管理機構，對各項安全管理目標有效落實，依靠管理流程，高效完成安全管理計劃。同時，應采取有效的天然氣管道應急措施，防止安全事故發生。

1）在日常管理工作中，要嚴格執行管理制度，確保每個員工都能能認真工作，并進行每日管理工作記錄。在管道裝配流程中，工程人員不能走過場，而要把每一項技術參數都落實到位。

2）當天然氣經過管線運送到氣站時，氣站人員必須及時做好置換處理，以保證氣體在儲存過程中的安全。

3）在出現交通事故時，要盡快斷開所有氣源，立即封閉交通事故現場和附近危險性地區，并盡快撤出、疏散在場人員，設立警告標識，設法保護相鄰裝備、設施，及時關停附近所有火源、電源，以避免產生靜電火花。同時，將易燃易爆物質及時移離危險范圍，以避免事故擴大并造成次生災難。設立警戒線并劃定安全范圍，對交通事故現場和附近地區開展易燃物質調查、有毒氣體調查、大氣環保監控和氣象預報，在必要時對附近社區發布特別警告，及時制訂火災事故緊急救護預案（滅火、堵漏等)，并負責落實，在場救護工作人員要進行人身保護，防止灼傷、中毒等危害。

3 結語

天然氣管道運輸過程中，常常會出現各種故障。通過提升管材的防腐防銹處理效率、做好天然氣管道的設計優化、加強對于天然氣管道施工過程的管理等措施進行改進，可以保障天然氣的運輸效率和使用效率。