【文章內(nèi)容簡介】 ④管道新技術(shù)落后。我國在特殊環(huán)境中（如深海、沼澤、山地等）管道施工技術(shù)方面落后。并且我國天然氣管道分布零散，沒有形成相互關(guān)聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)，不能互相調(diào)配統(tǒng)一管理，管道利用率低。⑤天然氣管網(wǎng)敷設(shè)運(yùn)行時間長，腐蝕嚴(yán)重。⑥原設(shè)計管道管材、輸配壓力及接口形式不適合輸送天然氣。⑦氣源凈化不達(dá)標(biāo)，造成天然氣中雜質(zhì)堵塞管道，達(dá)不到設(shè)計能力。⑧違章占壓天然氣管道現(xiàn)象嚴(yán)重[2]。①安全管理觀念相對落后，安全意識不夠強(qiáng)?，F(xiàn)行的安全管理在天然氣集輸單位中還沒有得到足夠的重視，沒有真正處理好安全、生產(chǎn)、效益之間的關(guān)系，沒有認(rèn)識到安全管理也能出效益、創(chuàng)造利潤，沒有理解安全管理與企業(yè)之間可持續(xù)發(fā)展之間的關(guān)系。②長期安全投入不足，安全科學(xué)技術(shù)水平落后。設(shè)備老化，缺乏健全的安全生產(chǎn)投入常態(tài)機(jī)制，天然氣泄漏事故頻頻，火災(zāi)事故多發(fā)，特大事故略有增加。③安全科技人才相對缺乏，安全管理水平難以提高?，F(xiàn)場作業(yè)人員，特別是農(nóng)村勞動力安全素質(zhì)有待提高。用人單位、政府有關(guān)部門沒有對他們進(jìn)行相關(guān)安全知識和操作技能的培訓(xùn)。農(nóng)民工的死亡比例占到60％；從新患職業(yè)病的人員來看，80％以上是農(nóng)民工和短期合同工。另外某些天然氣單位安全環(huán)保部門的人員沒有經(jīng)過專業(yè)的系統(tǒng)安全知識與技能培訓(xùn)。④安全生產(chǎn)監(jiān)管薄弱，職能轉(zhuǎn)變和履行職責(zé)存在著差距。主要是執(zhí)法主體工作力度不夠大，執(zhí)法不嚴(yán)，懲處不理。責(zé)任不落實，措施不到位。一些管道建設(shè)單位以罰款取代停止整頓，結(jié)果經(jīng)營單位隱患長期得不到糾正，有的最終釀成大禍，付出了血的代價。⑤應(yīng)急預(yù)案和應(yīng)急救援體系還不夠健全、完善，不能滿足需要。根據(jù)工業(yè)化國家的統(tǒng)計，具備了應(yīng)急預(yù)案，事故損失可降低6％左右。企業(yè)制定了科學(xué)合理、可行的事故應(yīng)急救援預(yù)案，并進(jìn)行了必要的培訓(xùn)和經(jīng)常演練；一旦出現(xiàn)事故，按應(yīng)急預(yù)案和程序?qū)嵤?，就能減少事故損失。而目前很多天然氣公司出于省事考慮，縮短或者取消各種演練，員工在緊急情況下不能按照應(yīng)急預(yù)案處理緊急事務(wù)。有的單位甚至對天然氣集輸管線根本連一套可行的預(yù)案都沒有，這不得不給我們敲響警鐘。①總體來看，國外天然氣管道失效的原因主要是外部影響、腐蝕、焊接和材料缺陷。外部影響是歐美國家管道失效的主要原因；腐蝕是加拿大和前蘇聯(lián)的主要原因。我國天然氣管道失效的主要原因為腐蝕、外部影響和材料缺陷。②管道從投產(chǎn)至終結(jié)其事故率一般遵循浴盆曲線，隨著輸氣管道不斷向高等級、大口徑、 厚管壁方向發(fā)展，同時采用優(yōu)良的防腐材料、先進(jìn)的施工技術(shù)和質(zhì)檢標(biāo)準(zhǔn)、完整的管理體系和HSE管理體系，國內(nèi)外管道事故都將會趨于減少。③我國輸氣管道工業(yè)與發(fā)達(dá)國家還有一定的差距，必須從提高設(shè)計質(zhì)量、加大施工管理力度和強(qiáng)化運(yùn)行管理等方面著手。建立全國范圍內(nèi)的管道數(shù)據(jù)庫，對“管道事故”需要有明確統(tǒng)一的定義，包括事故內(nèi)容、分類等；對事故統(tǒng)計的內(nèi)容也應(yīng)分類明確說明，以此建立管道運(yùn)行管理的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。④針對天然氣集輸和燃?xì)夤艿朗聵I(yè)，各單位必須加快安全生產(chǎn)立法，強(qiáng)化安全生產(chǎn)監(jiān)管職能；加強(qiáng)預(yù)警提示機(jī)制，變被動管理為主動管理；加強(qiáng)安全管理和工程技術(shù)人員隊伍建設(shè)，提高從業(yè)人員素質(zhì)；保證安全生產(chǎn)投入，提高抗災(zāi)能力和安全技術(shù)資金投入比例；建立健全安全生產(chǎn)中介服務(wù)機(jī)構(gòu)，提高安全生產(chǎn)技術(shù)服務(wù)水平。4 天然氣集輸管線失效原因分析天然氣管道的輸送介質(zhì)屬于易燃、易爆物質(zhì)，介質(zhì)中含有的硫化氫、二氧化碳、游離水、粉塵等雜質(zhì)，使敷設(shè)的管道處于內(nèi)外腐蝕條件，加上環(huán)境、地質(zhì)、氣象和水文災(zāi)害、管材及設(shè)計缺陷、操作失誤乃至人為破壞等因素，管道的安全受到眾多因素的威脅。因此可以說，集輸管線失效的形式主要有管線及設(shè)備堵塞，使得管輸效率降低甚至停輸；管線泄露爆炸產(chǎn)生火災(zāi)，污染環(huán)境，直接停產(chǎn)。其影響是很大的，不僅造成巨大財產(chǎn)損失，而且可能危害到生態(tài)環(huán)境。所以必須對天然氣集輸管線進(jìn)行系統(tǒng)的分析，找出失效的原因。針對失效的形式，需要對失效原因進(jìn)行合理的分類再分析。主要因素大致可以分為：管道直接破壞因素，污垢及天然氣水合物因素，設(shè)計工藝與施工缺陷因素，集輸設(shè)備與設(shè)施因素，安全附件因素，人員及安全管理因素，環(huán)境因素。①腐蝕破壞腐蝕是指材料與其所處環(huán)境介質(zhì)之間發(fā)生作用而引起材料變質(zhì)、破壞和性能惡化的現(xiàn)象。由于集輸管線管線內(nèi)部含有硫化氫、二氧化碳的酸性氣體，它們在與水結(jié)合后就會產(chǎn)生酸，同時也在物理因素（應(yīng)力，振動，壓力）的結(jié)合下，對管線進(jìn)行內(nèi)腐蝕。另外，管線在大氣自然環(huán)境下也會發(fā)生析氫析氧腐蝕，對管線進(jìn)行外部腐蝕，使管線發(fā)生泄漏。主要表現(xiàn)為腐蝕穿孔，應(yīng)力開裂等。目前天然氣集輸管線及其附屬設(shè)備主要都是金屬制造，金屬腐蝕占主要的部分。按照金屬腐蝕分類，腐蝕可以分為：1)按腐蝕機(jī)理：物理腐蝕，化學(xué)腐蝕，電化學(xué)腐蝕2)腐蝕環(huán)境：介質(zhì)腐蝕，海水腐蝕，土壤腐蝕3)腐蝕破壞形態(tài)：均勻腐蝕（全面腐蝕），局部腐蝕（電偶腐蝕、孔蝕、選擇性腐蝕、磨損腐蝕、縫隙腐蝕等），斷裂腐蝕（應(yīng)力腐蝕、疲勞腐蝕），氫腐蝕（氫鼓包、氫脆、脫碳滲碳），晶間腐蝕。按照材料腐蝕分類，腐蝕可以分為
金屬腐蝕主要是由于電化學(xué)腐蝕作用引起的，下面簡單介紹電化學(xué)腐蝕。在天然氣集輸管線中，各種腐蝕都存在。就起腐蝕機(jī)理來說，最大的腐蝕要數(shù)電化學(xué)腐蝕。金屬的電化學(xué)腐蝕的產(chǎn)生，是由于金屬與電解質(zhì)溶液接觸時所形成的腐蝕原電池的電極反應(yīng)的結(jié)果。當(dāng)金屬與電解質(zhì)接觸時，表面上電極電位不相同的兩個區(qū)域分別形成陰極區(qū)和陽極區(qū)：陽極部分將失去電子而發(fā)生溶解，陰極部分只起傳遞電子的作用而并不腐蝕。金屬的電化學(xué)腐蝕絕大多數(shù)是金屬同水溶液相接觸時發(fā)生的腐蝕過程。水溶液中除了其它離子外，總是存在H+和OH—離子。這兩種離子含量的多少由溶液的pH值表示。金屬在水溶液中的穩(wěn)定性不但與它的電極電位有關(guān)，還與水溶液的pH值有關(guān)。一個腐蝕電池必須包括:陰極、陽極、電解質(zhì)溶液和電路四個不可分割的部分。腐蝕電池工作的三個環(huán)節(jié)：陰極過程，陽極過程和電子、離子的移動。②韌性破壞韌性破壞是指管道壁承受過高的應(yīng)力，達(dá)到了器壁材料的強(qiáng)度極限，從而發(fā)生斷裂破壞。在外力作用下引起變形和破壞的過程大致可以分為彈性變形階段、塑性變形階段和斷裂階段。這種破壞將直接導(dǎo)致管線斷裂而失效，是非常危險的。產(chǎn)生韌性破壞的原因：管道的韌性破壞只有在管壁整個界面上材料都處于屈服狀態(tài)下才會發(fā)生。主要原因有管道超壓運(yùn)行，材料選型不合格，維護(hù)保養(yǎng)不當(dāng)。③脆性破壞脆性破壞是指管道在破裂時沒有顯著的塑性變形，破裂時管壁的壓力也遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于材料的強(qiáng)度極限，有的甚至還低于材料的屈服極限。這種破裂與脆性材料的破裂很相似，故稱為脆性破裂。由于這種破壞是在較低的應(yīng)力狀態(tài)下發(fā)生的，所以又叫低應(yīng)力破壞。其特征是脆性破壞時，無明顯外觀變化和預(yù)兆，壁厚也無變薄。但是發(fā)生脆性斷裂時，速度極快，高達(dá)1800m/s。脆性破壞的原因主要有兩個。一是溫度的影響。鋼管在低溫下或一定溫度范圍內(nèi)，它的沖擊韌性將急劇下降。二是裂紋的影響。當(dāng)管道或者設(shè)備元件產(chǎn)生裂紋，其尖端前緣產(chǎn)生很高的應(yīng)力峰值，且應(yīng)力狀態(tài)也發(fā)生變化，變?yōu)槿蚶鞈?yīng)力。此時強(qiáng)度將大大的降低，裂紋缺陷尺寸達(dá)到一定值后，極易發(fā)生脆性斷裂。④疲勞破壞疲勞破壞是指管壁在反復(fù)加壓和泄壓過程中受到的交變載荷的長期作用，沒有經(jīng)過明顯的塑性變形而導(dǎo)致斷裂的一種破壞形式。疲勞破壞是導(dǎo)致的斷裂是突然發(fā)生的，因此具有很大的危險性。其破壞特征是破壞時沒有明顯的塑性變形。一般是疲勞裂紋穿透管線發(fā)生泄漏失效。其破壞原因可以分為內(nèi)部因素：管線中存在局部高應(yīng)力（如接管，轉(zhuǎn)角及其他幾何形狀不連續(xù)處，在焊縫附近以及缺陷處會應(yīng)力集中）,其峰值應(yīng)力會超過材料的屈服極限，隨著載荷的周期性變化，該部位將會產(chǎn)生很大應(yīng)力變化。外部因素：管線存在著反復(fù)交變載荷，這種形式是變化幅度較大的非對稱循環(huán)載荷。⑤蠕變破壞金屬材料在高溫下，其組織會發(fā)生明顯的變化，晶粒長大、珠光體和某些合金成分有球化或團(tuán)絮狀傾向，鋼中碳化物還能析出石墨等，有時還能出現(xiàn)蠕變的晶間開裂或疏松微孔。針對集輸管線，有的閥門和壓力容器承載溫度高于某一限度時，及時應(yīng)力低于屈服極限，容器材料也會發(fā)生緩慢的塑性變形。這種塑性變形經(jīng)過長期積累，最終會導(dǎo)致破壞，這就是蠕變破壞[8][10]。①主要是流體中含有泥沙固體，懸浮物，細(xì)菌及其代謝物等，它們都會導(dǎo)致管線嚴(yán)重結(jié)垢，從而堵塞管線或者管輸效率降低。②天然氣水合物，在0℃以上的一定溫度和有液相水存在的條件下，天然氣中的某些組分和液態(tài)水形成一種白色結(jié)晶固體，外觀類似于松散的冰，~，稱為天然氣水合物。水合物的形成使輸氣管道和設(shè)備阻塞，使天然氣集輸管線失效。水合物形成的條件：1）天然氣的含水量處于飽和狀態(tài)。2）壓力和溫度。當(dāng)天然氣處于足夠高的壓力和足夠低的溫度時，水合物才能形成。3）流動條件突變。在滿足上述以上兩個條件時，水合物的形成還需要一些輔助條件。如天然氣的波動，氣體因流向的突變而產(chǎn)生攪動，以及晶種的存在等。①管線選線、站場的選址管線的走向、長短和通過的難易程度對整條管線的投資、施工、運(yùn)行安全都有很大的影響。設(shè)計中還應(yīng)該注意站場選址及與建筑物的布局、消防配套設(shè)施等。②工藝流程、材料及設(shè)備選型工藝流程設(shè)置合理，設(shè)備選型恰當(dāng)，系統(tǒng)運(yùn)行就會平穩(wěn)運(yùn)行。然而設(shè)備選型是在水力、熱力、壓力等計算后得出來的，因此必須對工藝有相當(dāng)高的要求。③管線強(qiáng)度計算在管線強(qiáng)度計算時，對管線的受力載荷分析不當(dāng)，強(qiáng)度設(shè)計系數(shù)取值有誤，將使計算結(jié)果及管材、壁厚的選用不當(dāng)，這在運(yùn)行過程中非常容易出現(xiàn)泄漏、爆炸等事故。④焊接缺陷集輸管線焊縫處可以產(chǎn)生各種缺陷，常見的有裂紋、夾渣、未熔透、焊瘤、氣孔和咬邊等。⑤防腐層補(bǔ)口、補(bǔ)傷質(zhì)量問題鋼管在現(xiàn)場焊接連接以后，未防腐的焊接部位需要進(jìn)行補(bǔ)口。在施工過程中，由于各種原因造成鋼管內(nèi)外表面的防腐層損壞，特別是外防腐層需要進(jìn)行補(bǔ)傷。若補(bǔ)口補(bǔ)傷出現(xiàn)問題，將降低管線腐蝕性能。⑥開挖回填質(zhì)量問題若管溝開挖深度或穿越深度不夠，基礎(chǔ)不實，回填壓實時，將會造成管線向下彎曲變形。若是地下水位較高而未及時排水，會使底部懸空，容易造成拱形變形。土質(zhì)不合理，可能刮傷防腐層?？偟膩碚f，回填高度、夯實程度。深埋深度，管溝基礎(chǔ)不牢等都是應(yīng)該注意的問題[9]。、管件危險有害因素目前，考慮到成本因素，國內(nèi)輸氣管線大部分都采用螺旋縫埋弧焊鋼管。這種鋼管焊縫長度較長，焊縫產(chǎn)生缺陷的概率高捍縫受力情況復(fù)雜，內(nèi)壁存在較大的拉應(yīng)力；并且?guī)缀纬叽绮环€(wěn)定，裝配、焊接后易形成錯邊、棱角等在運(yùn)行過程中受壓力、熱應(yīng)力等載荷作用，加上管道內(nèi)部介質(zhì)和外部土壤的腐蝕，將造成腐蝕或應(yīng)力腐蝕、疲勞或腐蝕疲勞等失效彎頭等管件受介質(zhì)沖刷、熱脹冷縮產(chǎn)生變形而可能產(chǎn)生事故隱患。因此，在運(yùn)行過程中，管線內(nèi)外部嚴(yán)重腐蝕；油溫或氣溫突然變化，管線急劇膨脹或收縮；管線受外力壓軋、打擊等，都將造成事故。、法蘭、墊片及緊固件危險有害因素①材料、壓力等級選用或使用錯誤。②制造尺寸、精度等不能滿足實際要求。③閥門密封失效。④自動控制等閥門的控制系統(tǒng)失靈，手動操作閥門的閥桿銹死或操作困難。⑤管道布置不合理，造成附加應(yīng)力或出現(xiàn)振動。⑥使用過程中閥門誤動作、閥門限位開關(guān)失靈、閥門故障等，未按要求進(jìn)行檢驗、維護(hù)等。①往復(fù)式泵具有效率高、使用前不需要加油、液體黏度對泵的工作性能影響不大等優(yōu)點(diǎn)，但常造成液流波動，這種液流脈動作用在管道內(nèi)形成一種不穩(wěn)定流狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)開（關(guān)）閥門或停泵等操作時，這種不穩(wěn)定液流在管道內(nèi)產(chǎn)生壓力波動，嚴(yán)重時形成水擊，造成系統(tǒng)超壓、管道及設(shè)備、設(shè)施損壞。②離心式泵具有操作簡單、液流無波動、工作狀況易于調(diào)節(jié)、易于自動化等優(yōu)點(diǎn)。但在泵入口處液體壓力過低的情況下，會發(fā)生汽蝕現(xiàn)象，表現(xiàn)為泵體產(chǎn)生噪聲和振動，嚴(yán)重時會使泵葉片遭受“剝蝕”，導(dǎo)致?lián)P程下降，效率降低，設(shè)備基礎(chǔ)螺栓松動及管道與設(shè)備連接處損壞。③離心式壓縮機(jī)效率低，而且偏離工作點(diǎn)越遠(yuǎn)，效率越低；當(dāng)流量降至某一數(shù)值時會發(fā)生喘振現(xiàn)象。喘振發(fā)生時機(jī)組激烈振動，并伴隨著異常的吼叫聲，管道和儀表也隨之振動。嚴(yán)重的喘振會破壞壓縮機(jī)的密封系統(tǒng)，損壞止推軸承，葉輪有可能被打壞，造成嚴(yán)重的事故。①加熱爐結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理或存在制造缺陷，特別是對于各熱脹冷縮部件的設(shè)計考慮不充分，或制造過程中被限制變形，在運(yùn)行時可能造成開裂或損壞。②加熱管在加工制造時被損壞，或其與管板焊接存在缺陷，在壓力載荷、熱載荷或腐蝕條件下，焊縫及管道缺陷會擴(kuò)展，直至開裂造成事故。③加熱爐停運(yùn)時間較長時，低于露點(diǎn)溫度時的水蒸氣與積灰中的二氧化硫、三氧化硫等腐蝕管壁，縮短加熱爐的使用壽命甚至管壁穿孔。④加熱爐都配有低壓高能點(diǎn)火裝置和自動熄火保護(hù)裝置，這些聯(lián)鎖控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，極易引起事故。⑤加熱爐結(jié)構(gòu)不合理、爐管偏流造成爐管局部過熱，將爐管燒穿，引起大火?？荚嚧笳搲奕剂嫌烷y門關(guān)閉不嚴(yán)，爐膛內(nèi)有油氣，重新點(diǎn)爐時，未按規(guī)定程序進(jìn)行通風(fēng)吹掃，造成加熱爐內(nèi)油氣爆炸起火。⑦加熱爐操作不當(dāng)，或發(fā)生事故后判斷失誤，容易造成爆炸事故。①危險區(qū)域分級不準(zhǔn)確，防爆電氣設(shè)施等級確定錯誤。②電氣設(shè)施防爆性能或等級達(dá)不到產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求；電氣設(shè)施雖然都符合要求，但系統(tǒng)連接后，可能整體防爆性能不能滿足工況要求；對已具有防爆性能的電氣設(shè)備、照明設(shè)備等進(jìn)行改裝、維護(hù)或修理后未經(jīng)防爆性能檢測就投入使用。③電氣設(shè)備發(fā)生短路、漏電或過負(fù)荷等故障時，將產(chǎn)生電弧、電火花、高熱。④電動機(jī)使用、維護(hù)不良，會引起著火事故。主要原因有：電動機(jī)超負(fù)荷運(yùn)行；在檢修時，金屬物體等雜物混入電動機(jī)或絕緣受損、繞組受潮，以及遇高壓電將絕緣擊穿等；電動機(jī)各接頭處接觸不良；三相電動機(jī)單相運(yùn)行；電動機(jī)接地不良，電動機(jī)外殼可能帶電，造成人員觸電傷亡事故。⑤電氣線路短路、過載及接觸電阻過大都會導(dǎo)致電火花及電弧的產(chǎn)生，從而引發(fā)火災(zāi)事故。主要原因有：導(dǎo)線接頭不牢固、接觸不良，導(dǎo)致發(fā)熱，引燃導(dǎo)線的可燃物質(zhì)及周圍的可燃物質(zhì)；電流超過額定電流值，溫度升高，加速導(dǎo)線絕緣材料的老化，甚至損壞，從而造成短路產(chǎn)生火花或電??；電氣線路因意外情況導(dǎo)致兩相相碰而發(fā)生短路，產(chǎn)生瞬間放電。⑥防雷、防靜電裝置的位置、連接方法不正確；避雷、除靜電裝置故障；