基于非剛性連接的成品油管道應急搶修技術研究

摘要：近幾年，成品油管道破損、泄漏事故不斷增多，在應急情況下快速修復受損成品油管道，確保當前供油需求非常有必要，并可為后續換管修復贏取足夠的時間。文章梳理了成品油管道安全問題的成因，指出了非剛性連接管道應用于成品油管道應急搶修的優點，分析了利用非剛性連接管道搶修存在的問題，針對兩種管道在技術參數上的差異提出了應對措施，對解決應急搶修的技術問題具有參考價值。

關鍵詞：成品油管道；應急搶修；非剛性連接；壓力校核

中圖分類號：F253.3;TE832 文獻標志碼：A" DOI：10.13714/j.cnki.1002-3100.2023.20.002

Abstract： In recent years，the number of accidents of refined oil pipelines has been increasing.Therefore， it is necessary to quickly repair damaged refined oil pipelines in emergency situations to ensure current oil supply needs，which can gain enough time for subsequent tube change repairs.This paper analyzes the cause of refined oil pipeline safety problem， points out the advantages of non-rigid connection used in emergency repair of refined oil pipelines， and then analyzes the problems existing in emergency repair after the application of non-rigid connection pipeline. In view of the difference in technical parameters of the two kinds of pipelines，the countermeasures are put forward，which has reference value for solving the technical problems of emergency repair.

Key words：refined oil pipeline; emergency repair; non-rigid connection;pressure checking

0引言

伴隨著國家經濟的快速發展和管道技術的不斷進步，我國成品油管道建設步入了快車道“。在成品油管道里程快速增長的同時，自然災害、管子腐蝕和人為破壞等各種原因引發的管道破損、泄漏事故也不斷增多。成品油管道泄漏不僅給國家造成一定的經濟損失，更對管道沿線地區的生態環境和人民生命財產構成一定威脅，必須采取高效可靠的管道搶修辦法，快速恢復正常輸油。換管修復可以一次性解決成品油管道受損管段存在的問題，但在換管前需進行沙土掩埋、降低油蒸汽濃度、管道對口等，工作量大且耗時較長，顯然與應急搶修的要求不相符。相較而言，非剛性連接管道鋪設快速、對接方便、操作安全，將其應用于成品油管道的應急搶修，可快速修復受損成品油管道，確保滿足當前供油需要，并為后續換管修復贏取足夠的時間。

1成品油管道面臨的主要安全問題

成品油管道安全問題構成復雜，影響因素多，既有自然災害、人為原因、地表情況等外部原因造成的安全隱患，又有管道腐蝕、焊縫缺陷等內部原因造成的安全問題。

1.1自然災害

近年來，自然外力對成品油管道造成損害的情況時有發生。成品油管道鋪設距離長、跨越地域多，大部分管段位于野外，如我國沙漠、丘陵、山地、水下等都可能鋪有地下成品油管道。成品油管道運行中，不可避免地受到自然外力的干擾和影響，特別是山體滑坡、泥石流等造成的成品油管道事故較為常見。以蘭成渝管道為例，該成品油管道不少管段地處山區，地形復雜，容易發生管道遭埋壓、切斷移位或扭曲變形等。

1.2人為破壞

各種因人為因素造成的成品油管道損壞，都是當前成品油管道安全問題的主要成因。一方面，部分違法行為者利欲熏心，采用各種違法手段盜竊成品油，例如在成品油管道上安裝盜油閥門、利用膠管等隱蔽性工具破壞成品油管道等，給管道運行安全帶來了不少隱患。另一方面，由于地方企業施工、生產等需要，在意外情況下造成了成品油管道破壞。例如因工程設計者沒有做好對地下情況的預先考察，導致在施工作業中破壞成品油管道等。

1.3管道腐蝕

管道腐蝕在成品油管道安全問題中尤為常見，其形成原因主要有以下方面。一是周圍環境引起的管道腐蝕，如土壤中的電化學腐蝕、地下雜散電流造成的電解腐蝕等；二是保護不當引起的管道腐蝕，如管道陰極保護中由于保護不夠造成保護設備運行失常，又如未按規定要求涂抹防腐涂層影響管道防腐性能等；三是管道應力引起的管道腐蝕，成品油輸送過程中油品對管道產生的壓力波動，在應力持續增加下造成了管道破裂等。

2非剛性連接管道用于成品油管道應急搶修的主要優勢

綜上可知，成品油管道安全問題成因復雜、影響惡劣，安全處置要求極高，應急搶修的方法手段必須滿足快速高效、安全可靠的作業需要。非剛性連接管道不同于成品油管道，由多根管子通過連接器（槽頭式）或自身陰陽頭（承插式）進行裝配連接，而非焊接成的一整條剛性管道。與換管修復相比，非剛性連接管道應用于成品油管道搶修具有明顯優勢。

2.1鋪設快速

換管修復在焊接前需要做多項準備工作，勢必耗費大量的時間，顯然難以滿足應急搶修的時間要求。非剛性連接的管道、閥門、專用泵機組等便于車輛運輸與裝卸，可根據實際需要在較短時間內運達成品油管道搶修現場，且非剛性連接管道可直接鋪設于地面上，完成輸油任務后方便撤收。根據實際作業測算，3～4人可在10秒左右完成一個接頭的連接，人工鋪設速度可達10km/d， 機械鋪設速度可達31.2km/d。由此可見，非剛性連接管道應用于成品油管道搶修更為高效。

2.2適應性強

非剛性連接管道機動方便、裝配靈活，對作業條件的要求較低，不需要動用大型設備，其配套的90°、45°、15°等不同規格彎頭適用于復雜地形，且在連接后允許有一定的軸線偏轉角而不發生油品泄漏。遇有道路時，可架設簡易門橋從道路上方通過；通過溝谷、河流等特殊地段時，可利用其自身專用設備快速跨越通過。相比較而言，成品油管道需采取定向鈷法等從地下通過，顯然耗時耗力。

2.3作業安全

換管修復作業客觀上存在一定的安全風險，可能釀成火災、爆炸及人員傷亡等。例如，焊接作業時需進行動火處理，在油蒸汽濃度較高的情況下易發生燃燒或爆炸事故，因此對換管修復施工作業的安全措施要求較高。此外，換管修復還需要配備相應的大型設備和焊接技術工人等。相較而言，非剛性連接管道的接頭可采用人工或機械連接，不需要動火處理，搶修作業更為安全可靠。

3非剛性連接管道用于成品油管道應急搶修的技術分析

非剛性連接管道應用于成品油管道的應急搶修具有不少優點，但兩種管道的技術參數存在一定差別，實施應急搶修后可能導致原成品油管道運行參數發生變化。為確保成品油管道能夠基本按原參數運行，必須進行搶修技術分析，據此采取相應措施辦法，確保受損成品油管道能及時恢復運行。

3.1站間部分管道破損

位于成品油管道兩個泵站之間的某一管段破損時，可采取串聯或并聯非剛性連接管道的方式替換破損的成品油管段，實現快速恢復供油。以下分兩種情況進行討論。

3.1.1非剛性連接管道與成品油管道管徑相同

非剛性連接管道與成品油管道管徑相同時， d?=d?（d?為成品油管道管徑， d?為非剛性連接管道管徑，發生破損的管道長度為l， 如圖1所示），該情況下可采取非剛性連接管道串聯的方式替換成品油管道破損管段。

3.1.1.1水力分析

由于非剛性連接管道與成品油管道管徑一致，過流斷面相同，因此管道摩阻損失沒有變化，流量和各點壓力保持不變，管道不用調整運行參數即可及時恢復輸油。

3.1.1.2壓力校核

與成品油管道相比，非剛性連接管道承壓相對較低，因

8 物流科技2023年第20期10月下此需要對修復后的成品油管道進行壓力校核。若破損管段距上游泵站較遠， plt;P 非（p 為破損管段開始處的動壓， P#為非剛性連接管道的最大承壓），則可恢復管道運行；若破損管段距上游泵站較近， pgt;P 垂，在運行中可能導致非剛性連接的管道發生破損，應當采取相應措施確保管道不超壓，該情況下可在破損管段前設置減壓閥來降低壓力，同時在破損中間段或破損管段后增設非剛性連接管道的專用泵（圖1為增壓泵）來彌補減壓閥所消耗的能量。修復后的工藝流程圖和水力坡降線如圖1所示。

3.1.2成品油管道與非剛性連接管道管徑不同

通常來言，成品油管道的管徑大于非剛性連接的管道管徑，即d?gt;d?。該情況下，管道過流斷面將發生較大變化，修復段的摩阻損失也將隨之變化。因此在修復過程中，可采取將非剛性連接的管道并聯的方式替換原成品油管道。在實際情況中， d?可能是d?的數倍，為了使修復前后管道摩阻損失基本相同，需要并聯多條非剛性連接的管道。并聯管道的條數越多，修復作業耗時就越長，因此并聯管道的條數以控制在2～4條為宜。

3.1.2.1水力分析

通過計算，可求得搶修前后的管道摩阻損失變化量為：

式（1）中，hw為搶修后l段的摩阻損失， h 為搶修前l段的摩阻損失， f?為搶修后l段的沿程摩阻系數， q 為搶修前后流量，k為并聯管道的條數， m?為搶修后l 段的液流流態指數， fi 為搶修前l 段沿程摩阻系數， m?為搶修前l 段液流流態指數。

3.1.2.2 運行參數微調

從式（1）可以看出，修復段的摩阻損失變化量為△h， 需要微調運行參數保證成品油管道的正常運行。此時可加大上游泵的旋轉頻率，使其出站壓頭提升△h， 以此抵消搶修后并聯段消耗的能量。

3.1.2.3壓力校核

為保證輸油作業安全，同樣要進行壓力校核。若plt;P 非，則采取上述微調運行參數的方式即可正常運行；若pgt;P 非，則應在破損管段前設置減壓閥來降低壓力，同時在破損管段后增設泵機組來彌補減壓閥消耗的能量和搶修前后的摩阻損失變化量△h 。修復后流程圖和水力坡降線如圖2所示。

3.2泵站破損

成品油管道泵站發生破損時，可采用增壓泵機組進行替換。一般而言，成品油管道泵站的工作壓力較大，因此需要將多臺增壓泵機組均勻地串聯在破損泵站與下游泵站之間。需要串聯的增壓泵機組的個數為：

式（2）中， h 為運行流量下成品油泵站的壓頭， h。為同一流量下增壓泵機組的壓頭。若成品油管道流量大大超過增壓泵機組的額定流量，則增壓泵增壓的效果較差，此時可采取先并聯后串聯增壓泵機組的方式，滿足流量和揚程的需要。

4結束語

近年來，我國成品油管網規模不斷擴大，成品油管道的建設施工及管理水平得到大幅提升，但在管道運營過程中各類原因導致的破損、泄漏情況屢見不鮮。成品油管道的應急搶修對于國家能源保障、社會安全穩定以及生產生活安全等方面都起著極為重要的作用，必須予以高度重視。將非剛性連接管道應用于成品油管道修復具有諸多優越性，盡管修復中存在一些技術問題，但通過上述分析計算可知，采取相應技術方案可以使管道按照原運行參數工作，從而保證輸油動脈的快速搶修和正常運轉。

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