城鎮(zhèn)中低壓燃?xì)夤芫W(wǎng)應(yīng)急堵漏技術(shù)及實(shí)踐應(yīng)用

天然氣作為重要的清潔能源，在城鎮(zhèn)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中占有不可忽視的比重。其中，城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)是天然氣的一種主要供應(yīng)方式。截至2023年年底，全國(guó)燃?xì)夤芫W(wǎng)長(zhǎng)度為121.9萬(wàn)千米。隨著城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)的老化，損壞、腐蝕等情況出現(xiàn)，造成不同程度的泄漏風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)用戶生命財(cái)產(chǎn)安全造成巨大風(fēng)險(xiǎn)。2023年，燃?xì)馐鹿试谌珖?guó)管網(wǎng)事故中占比為34.5%，共211起，導(dǎo)致4人死亡，5人受傷。做好燃?xì)夤芫W(wǎng)應(yīng)急堵漏工作、保證城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行、防止燃?xì)馐鹿拾l(fā)生是燃?xì)馄髽I(yè)工作的重中之重。

目前，國(guó)內(nèi)燃?xì)夤踞槍?duì)燃?xì)庑孤?yīng)急處理的大致流程如圖1所示。在發(fā)現(xiàn)燃?xì)庑孤┖螅韶?fù)責(zé)臨時(shí)堵漏的班組先進(jìn)行開(kāi)挖作業(yè)坑、去除防腐層等準(zhǔn)備工作，并采取臨時(shí)堵漏措施對(duì)泄漏點(diǎn)進(jìn)行泄漏量控制，盡可能減少泄漏，確保“大漏變小漏，小漏變不漏”。臨時(shí)堵漏工作的核心目的是控制泄漏量，作用時(shí)效一般從數(shù)小時(shí)到數(shù)年不等，主要起到過(guò)渡與支撐作用。

為了保障用戶用氣不間斷，臨時(shí)堵漏工作完成后數(shù)小時(shí)內(nèi)就要采取永久修復(fù)措施。負(fù)責(zé)永久修復(fù)的班組趕赴泄漏現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行焊接補(bǔ)丁、換管等，以此完成對(duì)漏氣點(diǎn)的永久修復(fù)。隨后進(jìn)行防腐處理后回填作業(yè)坑，應(yīng)急事件結(jié)束。

目前，國(guó)內(nèi)對(duì)于城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)應(yīng)急堵漏的研究主要集中在對(duì)應(yīng)急堵漏技術(shù)本身的討論，鮮少有對(duì)泄漏場(chǎng)景分類的相關(guān)研究。本文將從應(yīng)急堵漏的原則與流程、泄漏場(chǎng)景的分類與堵漏技術(shù)、永久修復(fù)技術(shù)及適用場(chǎng)景等方面，對(duì)城市燃?xì)夤芫W(wǎng)應(yīng)急堵漏方法進(jìn)行研究和討論。

一、堵漏技術(shù)介紹

應(yīng)急堵漏工作的原則主要為“大漏變小漏，小漏變不漏”，其措施主要分為臨時(shí)堵漏措施和永久修復(fù)措施兩部分。臨時(shí)堵漏措施的目的是控制泄漏量，措施的有效持續(xù)時(shí)間為數(shù)小時(shí)到數(shù)月；而永久修復(fù)措施的目的是永久消除泄漏，有效時(shí)間為永久。此外，城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)所使用管材的主要有PE管和鋼管兩種。由于PE管與鋼管機(jī)械強(qiáng)度、抗腐蝕能力等管材本身的性質(zhì)不同，兩種材質(zhì)燃?xì)夤艿肋m用的堵漏技術(shù)也有所不同。

（一）臨時(shí)堵漏技術(shù)

1．PE管堵漏

PE管具有抗腐蝕性強(qiáng)、機(jī)械強(qiáng)度相對(duì)較低的特點(diǎn)。對(duì)于PE管道來(lái)說(shuō)，臨時(shí)堵漏措施主要分為夾扁斷氣、膠帶纏繞兩種方式。

夾扁斷氣是比較常用的臨時(shí)堵漏方式。其原理是利用PE管道機(jī)械強(qiáng)度低的特點(diǎn)，通過(guò)在來(lái)氣方向?qū)懿氖┘油饬M(jìn)行夾扁阻止燃?xì)庑孤Ｔ摲椒苡行Э刂菩孤┝浚⒛苡行?yīng)對(duì)外力破壞等泄漏面不規(guī)則且泄漏量大的情況。但是，夾扁斷氣需要一定的操作空間，如果操作空間無(wú)法滿足夾扁斷氣的要求，需要擴(kuò)大作業(yè)坑。如果條件實(shí)在無(wú)法滿足，可以關(guān)斷閥門，例如，當(dāng)漏氣區(qū)域位置靠近居民住宅區(qū)等人口密集的區(qū)域，通常選擇關(guān)斷閥門。

對(duì)于管件漏氣，常用的臨時(shí)堵漏措施是膠帶纏繞，如圖2所示。膠帶纏繞法是指通過(guò)使用電工膠布、堵漏特制膠帶等機(jī)械強(qiáng)度、彈性形變能力較強(qiáng)的特制膠帶，通過(guò)拉緊、搭接并纏繞在漏氣部位使泄漏部位受到包覆與徑向力的臨時(shí)堵漏方式。如果是由于鞍型三通堵塞安裝不嚴(yán)導(dǎo)致的漏氣，一般擰緊至不漏氣即可。

2．鋼管堵漏

鋼管具有機(jī)械強(qiáng)度高、抗腐蝕性差的特點(diǎn)。鋼管常見(jiàn)的臨時(shí)堵漏方法有木楔法、膠帶法、抱卡法。

木楔法是指通過(guò)施加外力使木楔嵌入漏氣部位來(lái)封堵，而后使用電工膠帶、抱卡等方法對(duì)木楔施加外力進(jìn)行固定的方法。在實(shí)際應(yīng)急處理時(shí)會(huì)視漏點(diǎn)大小對(duì)木楔進(jìn)行修整以貼合漏點(diǎn)（圖3）。

需要特別注意的是，嚴(yán)重腐蝕的鋼管由于漏點(diǎn)周邊管段機(jī)械強(qiáng)度嚴(yán)重降低，打入木楔會(huì)導(dǎo)致管段的整體崩壞，致使泄漏量大幅增加，因此，嚴(yán)重腐蝕的鋼管無(wú)法應(yīng)用木楔法。此外，在管道壓力較大的情況下，木楔會(huì)有迸出傷人的風(fēng)險(xiǎn)，因此，壓力較大的管道也一般不使用木楔法。木楔的臨時(shí)堵漏時(shí)效約為幾個(gè)小時(shí)。采用木楔進(jìn)行臨時(shí)堵漏后，現(xiàn)場(chǎng)需要人員持續(xù)監(jiān)測(cè)漏氣處的燃?xì)鉂舛纫源_保泄漏已經(jīng)得到控制，直至修復(fù)班組到達(dá)進(jìn)行永久修復(fù)。完成修復(fù)后應(yīng)進(jìn)行防腐處理，然后回填。

在泄漏孔小而較多的情況下則會(huì)采用膠帶法或抱卡法。膠帶與抱卡的原理較為類似。膠帶法的原理與PE管膠帶堵漏一致，通過(guò)拉緊、搭接并纏繞在漏氣部位使泄漏部位受到包覆與徑向力。而抱卡法的原理是先將黏性堵漏敷料，如防火泥，涂抹在泄漏點(diǎn)后再利用抱卡等提供的徑向力來(lái)對(duì)抗管道內(nèi)壓力，從而完成封堵（圖4）。

抱卡提供的外力和花費(fèi)的成本要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于膠帶。因此，一般在泄漏量較少的低壓管道上通常適用膠帶封堵，而抱卡堵漏多用于壓力級(jí)制較高的泄漏管段上。使用膠帶、抱卡時(shí)應(yīng)對(duì)管道表面進(jìn)行處理，剝?nèi)シ栏瘜?，露出管壁，確保管壁盡可能光滑，不得有水或者油。此外，對(duì)于一些機(jī)械強(qiáng)度有所降低的泄漏點(diǎn)或泄漏點(diǎn)不規(guī)則、面積較大時(shí)一般也使用抱卡。

焊口漏氣的臨時(shí)堵漏措施與PE管道焊口漏氣相同，也是采用膠帶纏繞法。如果壓力過(guò)大，一般選擇先降壓再進(jìn)行臨時(shí)堵漏。

（二）永久修復(fù)技術(shù)

1．補(bǔ)板焊接修復(fù)

補(bǔ)板焊接修復(fù)是一種采用直焊法或堵焊法通過(guò)在管體焊接鋼質(zhì)加強(qiáng)板對(duì)缺陷或泄漏進(jìn)行修復(fù)的方法（圖5）。此方法的使用需注意以下幾點(diǎn)。（1）在適用的壓力方面，目前是否降壓沒(méi)有統(tǒng)一的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，主要取決于焊工的經(jīng)驗(yàn)。一般在超過(guò)0.15 MPa的管道上進(jìn)行補(bǔ)板焊接修復(fù)時(shí)需降壓。（2）適用于小面積腐蝕或直徑小于8 mm的穿孔型電腐蝕、淺裂紋等缺陷的修復(fù)。（3）不適用于修復(fù)焊接缺陷、高壓力管線上的泄漏。（4）補(bǔ)板的形狀為圓形或者橢圓形，補(bǔ)板末端距離缺陷外側(cè)邊界不小于50 mm，補(bǔ)板與管壁之間的間隙不大于5 mm。（5）補(bǔ)板的厚度不小于待修復(fù)管道的公稱壁厚，補(bǔ)板的材料等級(jí)一般與待修復(fù)管道的材料等級(jí)相同，具體材料可根據(jù)實(shí)際情況確定。（6）應(yīng)保證缺陷位于補(bǔ)板安裝位置的中心，補(bǔ)板末端角焊縫和管道原有環(huán)焊縫的距離不小于管道外徑，且不小于150 mm。

特別需要注意，補(bǔ)板修復(fù)的方法存在焊穿、氫致開(kāi)裂和爆管等風(fēng)險(xiǎn)，且易產(chǎn)生應(yīng)力集中，應(yīng)謹(jǐn)慎采用。

補(bǔ)板焊接修復(fù)焊接補(bǔ)板時(shí)需要在焊接前用鉛絲將補(bǔ)板固定在漏點(diǎn)上方，以便完成初步的補(bǔ)丁固定，隨后使用粘土對(duì)補(bǔ)板與泄漏點(diǎn)的空隙進(jìn)行填補(bǔ)，填補(bǔ)后再對(duì)補(bǔ)丁進(jìn)行焊接。目前，補(bǔ)板焊接修復(fù)仍存在三方面的問(wèn)題：一是鉛絲的強(qiáng)度不高，且在固定鉛絲的過(guò)程中由于人為操作的差異性，在中、低壓管道的搶修作業(yè)時(shí)普遍會(huì)出現(xiàn)密封不嚴(yán)，致使焊接過(guò)程中伴隨火焰等問(wèn)題；二是鉛絲固定強(qiáng)度低，導(dǎo)致粘土的壓實(shí)程度不夠，加大了焊接難度；三是存在固定鉛絲耗時(shí)長(zhǎng)、鉛絲作為耗材的消耗，以及在進(jìn)行中壓管道搶修時(shí)還伴隨著降壓作業(yè)和燃?xì)庑孤┰斐衫速M(fèi)等問(wèn)題。

2．套筒焊接修復(fù)

套筒焊接修復(fù)的原理和方式與補(bǔ)板焊接修復(fù)類似，修復(fù)用套筒如圖6所示。焊接修復(fù)前需要快速直觀評(píng)估管道的腐蝕情況是否具備焊接的條件，并需剝離防腐層。套筒修復(fù)一般適用于機(jī)械強(qiáng)度沒(méi)有顯著降低且漏氣點(diǎn)小而密集周向分布、補(bǔ)板焊接無(wú)法完全覆蓋的情況。由于套筒的直徑往往大于管徑，焊接時(shí)需要在套筒和管壁之間涂抹防火泥，同時(shí)橫向口和環(huán)向口均需焊接，方可達(dá)到永久修復(fù)的目的。

3．換管

換管是最直接、最徹底的永久修復(fù)方式。換管一般適用于同一管段修復(fù)次數(shù)過(guò)多或管段出現(xiàn)無(wú)法修復(fù)的泄漏情況。然而，換管的成本較高。需要注意的是，由于PE管道具有成本較低的優(yōu)勢(shì)，因此PE管道泄漏事件中一般只采用換管作為永久修復(fù)措施。

二、應(yīng)用場(chǎng)景分類

不同泄漏場(chǎng)景下，對(duì)應(yīng)的應(yīng)急處理措施有所不同。因此，有必要分別對(duì)每種材料的燃?xì)夤苓M(jìn)行場(chǎng)景分類。管網(wǎng)泄漏通?？梢园凑展艿啦馁|(zhì)來(lái)進(jìn)行劃分，分為PE管與鋼管。

（一）PE管"

PE管常見(jiàn)的泄漏場(chǎng)景主要有兩類：外力破壞和管件漏氣。

外力破壞是一種最常見(jiàn)的事故原因。在2023年全國(guó)天然氣管網(wǎng)事故中，外力破壞占比約為85.2%，導(dǎo)致2人死亡、2人受傷。外力破壞的特點(diǎn)在于泄漏面積大、泄漏量大，且泄漏創(chuàng)面的幾何形狀往往呈現(xiàn)不規(guī)則狀，難以使用剛性材料進(jìn)行填補(bǔ)（圖7）。

對(duì)于PE管的外力破壞，通常采用夾扁斷氣后加裝鞍型三通，在不對(duì)下游用戶產(chǎn)生較大影響的條件下進(jìn)行泄漏控制后進(jìn)行換管的方式。

管件漏氣通常出現(xiàn)在接線的鞍型三通和焊接部位。鞍型三通的漏氣多是由于密封墊老化或者堵塞擰得不緊導(dǎo)致，管件漏氣泄漏面積通常不會(huì)過(guò)大，泄漏以呈現(xiàn)“螃蟹泡”形式為主。焊接部位漏氣是更為常見(jiàn)的一種泄漏場(chǎng)景，導(dǎo)致焊接部位漏氣的原因基本可以分為未焊透、電阻絲錯(cuò)位、孔洞三大類。其中，未焊透通常是由于管材和套筒界面上的分子未能擴(kuò)散纏結(jié)或未充分?jǐn)U散纏結(jié)而形成強(qiáng)度，使得整個(gè)熔合界面強(qiáng)度低于正常焊接接頭熔合界面強(qiáng)度的缺陷類型。電阻絲錯(cuò)位則反映了焊接過(guò)程規(guī)范與否，通常由于過(guò)焊、承插不到位或未對(duì)中引起?？锥吹男纬赏ǔ７譃槿N情況：一是管材或套筒的聚乙烯本體在擠出或注塑成型時(shí)在靠近焊接界面的位置留下的氣孔；二是嚴(yán)重過(guò)焊或焊接時(shí)界面沾有的水珠蒸發(fā)導(dǎo)致的孔洞；三是冷卻過(guò)程由于散熱不均勻?qū)е虏牧鲜湛s形成的孔洞。

通常，對(duì)于焊接部位漏氣與管件漏氣，常用的臨時(shí)堵漏方式是使用膠帶纏繞，待修復(fù)班組趕到后進(jìn)行管件更換（圖8）。

（二）鋼管

不同于PE管，鋼管的機(jī)械強(qiáng)度較高，但其抗腐蝕性較差。根據(jù)漏氣原因的不同進(jìn)行分類，鋼管泄漏可以分為電化學(xué)腐蝕漏氣、化學(xué)腐蝕漏氣、外力破壞和焊口漏氣。

電化學(xué)腐蝕主要是由于地下雜散電流對(duì)鋼管造成電擊穿造成的。其表現(xiàn)形式通常為圓孔、點(diǎn)狀的腐蝕泄漏孔；特點(diǎn)是單個(gè)漏點(diǎn)小，泄漏量較?。▓D9）。由于電化學(xué)腐蝕泄漏孔形狀規(guī)則且一般對(duì)管段本身機(jī)械強(qiáng)度影響較小，一般采用木楔子法進(jìn)行臨時(shí)堵漏后采用補(bǔ)板焊接或套筒焊接進(jìn)行修復(fù)。

不同于電化學(xué)腐蝕，化學(xué)腐蝕通常會(huì)造成大面積不規(guī)則的泄漏孔或泄漏區(qū)域。需要特別注意的是，化學(xué)腐蝕嚴(yán)重時(shí)會(huì)降低鋼管管壁的厚度，從而影響鋼管的機(jī)械強(qiáng)度（圖10）。對(duì)于化學(xué)腐蝕不嚴(yán)重的鋼管，一般采用膠帶或抱卡進(jìn)行臨時(shí)堵漏，隨后使用焊接補(bǔ)板或套筒的方法進(jìn)行永久修復(fù)。對(duì)于腐蝕較為嚴(yán)重的鋼管，視具體泄漏情況進(jìn)行重新評(píng)估。在鋼管腐蝕導(dǎo)致機(jī)械強(qiáng)度極大降低的情況下，必須考慮通過(guò)降壓控制管段泄漏量后直接更換管段。

此外，鋼管的泄漏場(chǎng)景還有外力破壞和焊口漏氣等。其應(yīng)對(duì)方法與PE管道外力破壞和焊口漏氣相同。相比PE管道來(lái)說(shuō)，鋼管焊口漏氣的泄漏量更大，更需要及時(shí)控制。

三、結(jié)論與展望

燃?xì)夤芫W(wǎng)泄漏事故給用戶的生命和財(cái)產(chǎn)造成了重大威脅，泄漏事故的應(yīng)急處理意義重大。本文通過(guò)歸納總結(jié)現(xiàn)有的泄漏事故應(yīng)急處理流程與方法，得出了以下結(jié)論。

（1）泄漏事故應(yīng)急堵漏分為臨時(shí)堵漏和永久修復(fù)兩種方式。發(fā)現(xiàn)泄漏并做完準(zhǔn)備工作后先要采取臨時(shí)堵漏措施把泄漏點(diǎn)進(jìn)行臨時(shí)性的控制，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后進(jìn)行永久修復(fù)。

（2）根據(jù)管材不同，應(yīng)對(duì)PE管和鋼管的堵漏技術(shù)進(jìn)行分類。PE管的臨時(shí)堵漏技術(shù)主要有膠帶纏繞和夾扁斷氣兩種，永久修復(fù)措施主要為換管。鋼管的臨時(shí)堵漏措施主要有木楔法、膠帶法、抱卡法三種，永久修復(fù)措施主要是焊接補(bǔ)板、焊接套筒與換管。

（3）PE管的泄漏場(chǎng)景主要有外力破壞和管件漏氣。對(duì)應(yīng)的臨時(shí)堵漏措施主要有夾扁斷氣和膠帶纏繞，其修復(fù)方式一般只有換管。

（4）鋼管的泄漏場(chǎng)景主要有電化學(xué)腐蝕漏氣、化學(xué)腐蝕漏氣、外力破壞、焊口漏氣。對(duì)于電化學(xué)腐蝕漏氣，最常用的臨時(shí)堵漏措施為嵌入木楔。對(duì)于化學(xué)腐蝕漏氣，最常用的臨時(shí)堵漏措施為膠帶纏繞和抱卡封堵。對(duì)于外力破壞，最常用的臨時(shí)堵漏措施為抱卡封堵。對(duì)于焊口漏氣，最常用的臨時(shí)堵漏措施為膠帶纏繞。鋼管的修復(fù)方式一般有換管、焊接補(bǔ)板和焊接套筒。

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（責(zé)任編輯：陳希文）