天然氣管道運行中常見設(shè)備故障及處理對策

王立國

（建湖中石油昆侖燃?xì)庥邢薰?，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(yīng)用。天燃?xì)庠陂_采后需要進(jìn)行壓縮，產(chǎn)生高壓氣后運輸?shù)饺細(xì)廨敵稣军c再進(jìn)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?xì)獾墓芫€內(nèi)部受到的壓強很大，如果發(fā)生斷裂或者其他破壞，會導(dǎo)致燃?xì)馔庑?，甚至可能引發(fā)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(xiàn)實意義。

1 天然氣管道運行中常見的設(shè)備故障原因

1.1 管材質(zhì)量不合格

天然氣管道作為天然氣的裝載體，在進(jìn)行天然氣運輸?shù)倪^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(zhì)不合格，將會導(dǎo)致重大的運行故障[1]。天燃?xì)夤芡ǔ２捎娩撝平饘俨牧希⑶乙_(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)，才能在管道施工中使用。但是有些施工公司為了節(jié)省施工成本，而采用了不合格的金屬材料管道，造成了在燃?xì)膺\送過程中，管線無法耐受較大壓強，而產(chǎn)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(zhì)情況信息，合理編制鋪設(shè)計劃，并嚴(yán)格按照施工要求進(jìn)行施工，否則將導(dǎo)致管線設(shè)備故障問題。

1.2 管材氧化或腐蝕

由于受大氣環(huán)境等因素的影響，天燃?xì)夤軙霈F(xiàn)氧化和腐蝕現(xiàn)象，給燃?xì)膺\輸?shù)姆€(wěn)定性帶來危害。首先，施工環(huán)境復(fù)雜是天然氣管鋪設(shè)過程的一大特點，且主要部分都遍布于城市郊外地區(qū)，在暴雨、強風(fēng)等氣候的影響下，管材很容易發(fā)生化學(xué)氧化和銹蝕[2]。同時，鋼材在發(fā)生變質(zhì)后會變得比較松散，空氣就很容易流入內(nèi)部，逐漸加劇管線的破損。其次，由于燃?xì)夤芫€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(shè)置金屬螺釘進(jìn)行緊固，但是由于金屬螺釘是和一般燃?xì)夤芫€材料完全不同的金屬零部件，會在外部環(huán)境的作用下發(fā)生銹蝕，嚴(yán)重危害管線輸氣安全。最后，有些地區(qū)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(nèi)連接好，再運送到施工地進(jìn)行管線安裝施工。在焊接過程中，由于員工操作失誤，會產(chǎn)生焊接故障。首先，在管線焊接時會受工藝技術(shù)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(xiàn)燃?xì)庑孤丁Ｈ細(xì)夤芫€在連接完工之后，還會用螺釘進(jìn)行二次緊固，部分焊縫不細(xì)致的問題無法被及時發(fā)現(xiàn)，給后期的輸氣管理工作埋下隱患。在某些受地形影響急轉(zhuǎn)彎的地方，由于天然氣管線的焊接數(shù)量眾多，不同的焊接間隔距離也很小，因此，很易發(fā)生焊接節(jié)點故障的情形。

1.4 運行環(huán)境不穩(wěn)定

為提升天然氣的輸送質(zhì)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(fā)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(cè)面形成的氣壓較大，造成管線的喘振狀況。而很多連結(jié)在管線上的零部件，在不平穩(wěn)的工作環(huán)境下，會出現(xiàn)松動等故障，對燃?xì)獾墓芫€輸送造成了干擾，甚至導(dǎo)致設(shè)備失靈。此外，由于燃?xì)夤芫€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(fā)生損壞，從而導(dǎo)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(xiàn)管道質(zhì)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?shù)於▓詫嵉幕A(chǔ)。在對管道進(jìn)行鉆孔和機械加工時，也要注重規(guī)范化操作，避免由于人為操作造成管壁損傷。

在燃?xì)夤芫€使用過程中，內(nèi)壁腐蝕現(xiàn)象相當(dāng)嚴(yán)重，電化學(xué)腐蝕是造成內(nèi)部腐蝕的主要原因，在燃?xì)膺\輸管線的維護過程中應(yīng)重點解決電化學(xué)腐蝕問題。此外，燃?xì)膺\輸管線外壁銹蝕會縮短管線使用壽命，運輸管線所處的環(huán)境對管壁銹蝕產(chǎn)生很大的影響，因此，對于部分運輸管線銹蝕嚴(yán)重區(qū)域，宜采取改變地區(qū)自然條件甚至空氣環(huán)境等方法，減少對燃?xì)膺\輸管線的侵蝕影響[3]。

避免電化學(xué)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?xì)廨斔凸芫€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(nèi)的表面極性改變，以最大限度降低管線內(nèi)部腐蝕時電池正負(fù)極的電位差，使化學(xué)反應(yīng)腐蝕電流閾值逐步降低，進(jìn)而對燃?xì)廨斔凸芫€內(nèi)部產(chǎn)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(yīng)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?xì)夤芫€的防護。

添加緩蝕劑也是防止腐蝕的一種方法，在中國地區(qū)酸性天然氣田及集輸管線都要定時進(jìn)行緩蝕劑涂膜作業(yè)，以緩解銹蝕速度。但在采用緩蝕劑前，要針對當(dāng)?shù)赝寥罈l件以及燃?xì)夤芫€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(xiàn)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(chǎn)生負(fù)面影響，因此，應(yīng)該針對管線的材料和強度參數(shù)等針對性地選用不同種類的緩蝕劑。對于改變土壤腐蝕環(huán)境方面，人們可以通過在燃?xì)夤芫€埋設(shè)周邊的土壤環(huán)境中，通過脫水方法或者調(diào)整土壤結(jié)構(gòu)pH 值的方法，最大限度減少對管線敷設(shè)周圍土層的侵蝕影響，從而有效保障燃?xì)膺\輸管線的結(jié)構(gòu)安全性。但總的來說，通過改變腐蝕環(huán)境減少燃?xì)膺\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(qū)采用。

2.2 做好天然氣管道的設(shè)計優(yōu)化

在天然氣管道設(shè)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(shè)計年限和技術(shù)隱患等。根據(jù)有關(guān)的收集資料，不斷優(yōu)化天然氣管道設(shè)計，突出設(shè)計管理能力。在設(shè)計安裝層面，要發(fā)揮信息整合效果，做好設(shè)計分析和安裝技術(shù)控制，整合各種設(shè)計資源，突出設(shè)計能力。要建立多層次的設(shè)計方案優(yōu)化校核機制，從不同的校核和分析視角，消除設(shè)計方案的隱患。建立實際安裝設(shè)計評價思維，以實際天然氣管道安裝流程和技術(shù)應(yīng)用為分析基礎(chǔ)，對設(shè)計方案全面評價，調(diào)整不合理的隱患，做好設(shè)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(chǎn)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(xué)的方法延長天然氣管線的使用壽命。在管道相連處設(shè)置減振緩沖設(shè)備，以減小壓縮機振動對天然氣管線的傳輸效應(yīng)，確保連接牢固，降低管線振動。

2）工程設(shè)計技術(shù)人員在對天然氣管線的聯(lián)接口進(jìn)行設(shè)計時，也應(yīng)巧妙運用流體力學(xué)基本原理，通過對聯(lián)接支點位置的合理設(shè)計，以使管線保持相對穩(wěn)定的狀況。

3）適時給壓縮機的軸承添加潤滑油，以使其轉(zhuǎn)動更加平穩(wěn)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(shù)加以評估，一旦發(fā)現(xiàn)管路運輸壓力增大，應(yīng)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(yīng)以全面細(xì)化的制度作為指導(dǎo)，明確責(zé)任范圍，加強監(jiān)管力度，保障制度內(nèi)容合理，對天然氣管道安裝具有較高的指導(dǎo)作用。

2）在天然氣管道安裝過程中要做好監(jiān)督管理，依照監(jiān)督制度對有關(guān)作業(yè)人員的行為全面監(jiān)督評價，有關(guān)監(jiān)督人員要對各個監(jiān)督環(huán)境進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)督指導(dǎo)，提升監(jiān)督管理水平，保障監(jiān)督工作順利開展。

3）天然氣管道安裝過程中做好進(jìn)度管理工作，能提升管道安裝的成本控制能力和進(jìn)度管理優(yōu)勢。依據(jù)進(jìn)度管理計劃，提前做好有關(guān)材料、設(shè)備、人員的調(diào)配，可有效推進(jìn)天然氣管道不同安裝作業(yè)階段的施工任務(wù)，各項工作穩(wěn)步實施，提升組織協(xié)調(diào)能力和施工進(jìn)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(yè)過程中，要發(fā)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(shè)計安裝以及運行維護中，要建立全面的安全規(guī)章制度，做好安全管控，突出安全管理水平。要設(shè)立必要的安全管理機構(gòu)，對各項安全管理目標(biāo)有效落實，依靠管理流程，高效完成安全管理計劃。同時，應(yīng)采取有效的天然氣管道應(yīng)急措施，防止安全事故發(fā)生。

1）在日常管理工作中，要嚴(yán)格執(zhí)行管理制度，確保每個員工都能能認(rèn)真工作，并進(jìn)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(shù)參數(shù)都落實到位。

2）當(dāng)天然氣經(jīng)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(xiàn)交通事故時，要盡快斷開所有氣源，立即封閉交通事故現(xiàn)場和附近危險性地區(qū)，并盡快撤出、疏散在場人員，設(shè)立警告標(biāo)識，設(shè)法保護相鄰裝備、設(shè)施，及時關(guān)停附近所有火源、電源，以避免產(chǎn)生靜電火花。同時，將易燃易爆物質(zhì)及時移離危險范圍，以避免事故擴大并造成次生災(zāi)難。設(shè)立警戒線并劃定安全范圍，對交通事故現(xiàn)場和附近地區(qū)開展易燃物質(zhì)調(diào)查、有毒氣體調(diào)查、大氣環(huán)保監(jiān)控和氣象預(yù)報，在必要時對附近社區(qū)發(fā)布特別警告，及時制訂火災(zāi)事故緊急救護預(yù)案（滅火、堵漏等)，并負(fù)責(zé)落實，在場救護工作人員要進(jìn)行人身保護，防止灼傷、中毒等危害。

3 結(jié)語

天然氣管道運輸過程中，常常會出現(xiàn)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(shè)計優(yōu)化、加強對于天然氣管道施工過程的管理等措施進(jìn)行改進(jìn)，可以保障天然氣的運輸效率和使用效率。