【文章內(nèi)容簡介】 破壞嚴(yán)重；二是油氣管線被違章占?jí)骸Ｈ缭谳敋夤芫€附近隨意采石、取土、挖塘、修渠、堆物、修筑建筑物等；三是管道設(shè)計(jì)施工自身遺留技術(shù)問題；四是管材或相關(guān)設(shè)備不符合要求；五是管道電化學(xué)及化學(xué)腐蝕穿孔破損；六是運(yùn)行錯(cuò)誤操作；七是自然災(zāi)害等[12]。 國家法規(guī)對(duì)石油天然氣管道安全的基本要求根據(jù)《石油天然氣管道保護(hù)條例》、《石油天然氣管道安全監(jiān)督與管理暫行規(guī)定》、《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》要求和規(guī)定，對(duì)管道的安全管理應(yīng)達(dá)到下述要求：1）天然氣管道的設(shè)計(jì)和施工：要使用符合安全技術(shù)規(guī)范要求的天然氣管道，嚴(yán)格按照國家管道設(shè)施工程建設(shè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)、施工和驗(yàn)收；管道建成后，設(shè)置永久性標(biāo)志，并對(duì)易遭車輛碰撞和人畜破壞的局部管道采取防護(hù)措施。2）天然氣管道投入使用前的驗(yàn)收登記：天然氣管道投入使用前的一段時(shí)間，使用單位應(yīng)當(dāng)仔細(xì)核對(duì)其是否附有安全技術(shù)規(guī)范要求的設(shè)計(jì)文件、產(chǎn)品質(zhì)量合格證明、安裝及使用維修說明、監(jiān)督檢驗(yàn)證明等文件。并在投入使用前或者投入使用后30 日內(nèi)，向直轄市或者設(shè)區(qū)的市的特種設(shè)備安全監(jiān)督管理部門登記。3）天然氣管道的投入使用：用氣單位應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格執(zhí)行管道運(yùn)輸技術(shù)操作規(guī)程和安全規(guī)章制度；并對(duì)天然氣管道進(jìn)行定期巡查和經(jīng)常性日常維護(hù)保養(yǎng)，且至少每月進(jìn)行一次自行檢查，并作出記錄。如果進(jìn)行自行檢查和日常維護(hù)保養(yǎng)時(shí)發(fā)現(xiàn)不正常情況，應(yīng)當(dāng)及時(shí)處理。使用單位應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格把關(guān)。定期檢驗(yàn)和定期檢查要及時(shí)入檔。4）對(duì)天然氣管道事故的處理和防范：天然氣管道出現(xiàn)故障時(shí)，使用單位應(yīng)當(dāng)對(duì)其輸氣管線進(jìn)行全面檢查，完全消除事故隱患后，方可重新投入使用。管道設(shè)施發(fā)生事故時(shí)，管道企業(yè)應(yīng)當(dāng)及時(shí)組織搶修，任何單位和個(gè)人不得以任何方式阻撓、妨礙搶修工作。使用單位應(yīng)當(dāng)制定事故預(yù)防措施和救援預(yù)案。5）對(duì)天然氣管道報(bào)廢的處理：天然氣管道存在嚴(yán)重事故隱患，已經(jīng)沒有在維修的必要時(shí)，或者超過安全技術(shù)規(guī)范規(guī)定使用年限使用單位應(yīng)當(dāng)及時(shí)予以報(bào)廢，并應(yīng)當(dāng)向原登記的特種設(shè)備安全監(jiān)督管理部門辦理注銷的相關(guān)手續(xù)。6）配合當(dāng)?shù)厝嗣裾蚬艿涝O(shè)施沿線群眾進(jìn)行有關(guān)管道設(shè)施安全保護(hù)的宣傳教育；配合公安機(jī)關(guān)做好管道設(shè)施的安全保衛(wèi)工作[13]。 天然氣管道的安全運(yùn)行管理管道完整性管理就是要對(duì)管道進(jìn)行檢測和評(píng)估，預(yù)先制定修復(fù)維護(hù)計(jì)劃，使管道管理標(biāo)準(zhǔn)化、程序化、科學(xué)化、規(guī)范化。通過管道完整性管理，識(shí)別和確認(rèn)管道高風(fēng)險(xiǎn)因素，有針對(duì)性地制定風(fēng)險(xiǎn)控制計(jì)劃，減少事故的發(fā)生。對(duì)管道的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行檢測評(píng)估和維修，保持管道狀態(tài)的完好，能夠整體延長管道的使用壽命。天然氣管道的施工要嚴(yán)格執(zhí)行安全管理規(guī)章制度和技術(shù)操作規(guī)程，并在生產(chǎn)指揮系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)度下組織生產(chǎn)；避免或減輕因自然災(zāi)害，施工建設(shè)和人為的因素破壞輸氣管線；對(duì)封存或報(bào)廢的天然氣管道應(yīng)采取相應(yīng)的安全措施。要根據(jù)用戶對(duì)輸氣量的改變和季節(jié)變化的波動(dòng)，及時(shí)準(zhǔn)確地調(diào)整管道運(yùn)行的各項(xiàng)工藝參數(shù)。 對(duì)天然氣管道的完整性管理對(duì)于管道完整性管理主要通過監(jiān)測、檢測、檢驗(yàn)等各種方式，并獲取與專業(yè)管理相結(jié)合的管道完整性的信息，分析可能使管道失效的主要危險(xiǎn)因素進(jìn)行檢測、檢驗(yàn)，評(píng)估管道的實(shí)用性能、減少和預(yù)防管道事故發(fā)生經(jīng)濟(jì)合理地保證管道安全運(yùn)行的目的。對(duì)天然氣管道要定期檢驗(yàn)和檢測。石油天然氣企業(yè)要依照《天然氣管道保護(hù)條例》對(duì)所轄石油管道定期組織巡回檢查，對(duì)石油管道設(shè)備、設(shè)施應(yīng)當(dāng)定期檢查和維護(hù)保養(yǎng)，使其始終處于完好狀態(tài)[14]。 對(duì)天然氣管道引發(fā)事故要及時(shí)調(diào)查和處理首先，應(yīng)當(dāng)制定石油管道事故預(yù)案。如管道發(fā)生事故時(shí)要迅速切斷氣源，封鎖事故現(xiàn)場和危險(xiǎn)區(qū)域，疏散現(xiàn)場人員，設(shè)置警示標(biāo)志，迅速組織人員，同時(shí)設(shè)法保護(hù)相鄰裝置、設(shè)備，關(guān)停一切火源、電源，防止靜電火花，將易燃易爆物品搬離危險(xiǎn)區(qū)域，防止氣體進(jìn)一步擴(kuò)散；設(shè)置警戒線和劃定安全區(qū)域，對(duì)事故現(xiàn)場和周邊地區(qū)進(jìn)行可燃?xì)怏w分析、有毒氣體分析、大氣環(huán)境監(jiān)測和氣象預(yù)報(bào)，必要時(shí)向周邊居民發(fā)出警報(bào)；及時(shí)制定事故應(yīng)急救援方案（滅火、堵漏等），并組織實(shí)施；現(xiàn)場救援人員要做好人身安全防護(hù)，避免燒傷、中毒等傷害；保護(hù)國家重要設(shè)施和標(biāo)志，防止對(duì)江河、湖泊、交通干線等造成重大影響。其次，要對(duì)影響管道安全運(yùn)行的重大隱患或發(fā)生管道破裂、斷管等重大事故時(shí)，應(yīng)當(dāng)組織力量立即處理。發(fā)生污染事故時(shí)，在報(bào)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)行政主管部門的同時(shí)，還應(yīng)當(dāng)報(bào)當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門，任何企業(yè)不得瞞報(bào)、遲報(bào)。引發(fā)特別重大事故，應(yīng)當(dāng)按國務(wù)院有關(guān)規(guī)定報(bào)告。天然氣管道發(fā)生凝管、爆管、斷裂、火災(zāi)和爆炸等生產(chǎn)事故時(shí)，企業(yè)應(yīng)當(dāng)立即上報(bào)到當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)行政主管部門；發(fā)生生產(chǎn)事故后，應(yīng)當(dāng)按照分管權(quán)限組織事故調(diào)查組，及時(shí)認(rèn)真進(jìn)行事故調(diào)查，并寫出事故調(diào)查報(bào)告。天然氣企業(yè)發(fā)生事故后，應(yīng)當(dāng)及時(shí)查清事故原因，依法對(duì)直接責(zé)任人員進(jìn)行嚴(yán)肅處理[15]。6 輸氣管道的防腐及改意見 設(shè)計(jì)原則1實(shí)際工程用中技術(shù)成熟可靠，防腐性能效果好的涂料。2與管道具有良好粘結(jié)力，耐陰極剝離，耐植物根莖穿透，耐微生物腐蝕， 具有足夠機(jī)械強(qiáng)度和絕緣性能，易十補(bǔ)口補(bǔ)傷，能與陰極保護(hù)聯(lián)合使用。3經(jīng)濟(jì)合理，在達(dá)到防腐技術(shù)要求的前提下節(jié)省投資。4立足國內(nèi)的技術(shù)和施工能力，注重施工的可行性。5結(jié)合管道沿線自然地理環(huán)境，選擇適合管道敷設(shè)環(huán)境的涂層。 外防腐層要求1 良好的絕緣性。2 良好的穩(wěn)定性 穩(wěn)定性指標(biāo)只要有: 1)耐老化性能好。 2)化學(xué)穩(wěn)定性好，耐化學(xué)和微生物腐蝕。 3)耐水性好，吸水率低。 4)耐低溫性能好。3 較好的陰極剝離強(qiáng)度。4 較強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度。 1)有一定的抗沖擊強(qiáng)度，以減少運(yùn)輸和施工中的損傷。 2)有良好的彎曲性，以確保管道彈性敷設(shè)或冷彎時(shí)不致?lián)p壞。 3)有良好的耐磨性，以防止土壤摩擦損傷。5 與管道有良好的粘結(jié)性。6 抗植物根莖穿透。7 便十施工，易十補(bǔ)口補(bǔ)傷[16]。 沿線腐蝕環(huán)境 氣候條件 管道所經(jīng)過地區(qū)屬溫帶、中溫帶大陸性季風(fēng)氣候，具有冬長夏短、春遲秋早、寒暑變化劇烈、光照充足、降水量少、蒸發(fā)量大、干旱風(fēng)多、災(zāi)害性天氣多的特點(diǎn)。據(jù)多年氣象資料，℃，℃，℃。 土壤腐蝕條件 該工程管道通過地區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜，地形變化大，地貌形態(tài)多變。所經(jīng)區(qū)域地形、地貌類型可劃分為沙漠、波狀高原和丘陵山區(qū)。通過地區(qū)地下水位埋藏較深，在沙漠地段地下水位埋藏為25m，土壤電阻率()一般都在100S2. m以上。在波狀高原，地下水位較淺的部位。在丘陵山區(qū)。參照SY/T 0053《輸油(氣)管道巖土工程勘察規(guī)范》，經(jīng)過對(duì)各項(xiàng)腐蝕介質(zhì)的綜合評(píng)價(jià)，該工程管道通過多為弱腐蝕地區(qū)[17]。 防腐涂層比較 由于本管道輸送的是凈化天然氣，已達(dá)到國家氣質(zhì)要求的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，因此在本工程中不考慮管道內(nèi)涂層。目前，外防腐層主要有:熔結(jié)環(huán)氧粉末、煤焦油瓷漆、擠壓聚乙烯三大類，現(xiàn)對(duì)比如下:1環(huán)氧粉末自60年代問世以來環(huán)氧粉末發(fā)展很快。環(huán)氧粉末屬熱固性防腐涂料，由于沒有有機(jī)溶劑，施工時(shí)不考慮防火，不污染環(huán)境，材料損耗少，耐高溫，其使用溫度可達(dá)60℃到100℃，適用于溫差較大的地方。涂層具有固化時(shí)間短，附著力強(qiáng)，耐土壤應(yīng)力和陰極剝離性能好，陰極耐酸堿介質(zhì)等特點(diǎn)，是目前較為優(yōu)秀的防腐涂層，但易被沖擊破壞、抗損失能力差，在潮濕環(huán)境里電阻值較低的缺點(diǎn)。因此在施工時(shí)就必須格外小心，從國內(nèi)管線的使用情況來看，環(huán)氧粉末在施工搬運(yùn)中損傷較多，剝離后的防腐層殼對(duì)陰極電流保護(hù)起到屏蔽作用，嚴(yán)重時(shí)使管道防腐層過早失效。環(huán)氧粉末的另一個(gè)缺點(diǎn)是補(bǔ)口，其方法有二種:一是在除銹后涂敷美國3M公司的液體環(huán)氧或美國帕羅公司的帕羅特結(jié)。二是聚乙烯熱收縮套補(bǔ)口。二是采用現(xiàn)場補(bǔ)口機(jī)進(jìn)行環(huán)氧粉末靜電噴涂的方法。近幾年在青海輸氣管線、浦東機(jī)場航空油管線、天津航空油管線、長慶氣田集氣管線以及諸多長輸管道的河流定向鉆穿越等工程上采用。雙層結(jié)構(gòu)是針對(duì)單層結(jié)構(gòu)環(huán)氧粉末的抗機(jī)械損傷特別是抗劃傷性能差和二層P E涂層各層質(zhì)量控制困難，使用溫度范圍窄以及陰極保護(hù)屏蔽等不足的情況下，是一種既具有優(yōu)良防腐性能又具有抗機(jī)械損傷的防腐結(jié)構(gòu)，在國外已有十多年的歷史[18]。雙層結(jié)構(gòu)是由兩種不同類型的環(huán)氧粉末在噴涂過程中一次成膜完成，其底層環(huán)氧粉末涂層與現(xiàn)在通用的單層環(huán)氧粉末涂層相同，其作用是提供涂層的防腐性能和與基材的粘結(jié)強(qiáng)度。外層的環(huán)氧粉末涂層是改性的增塑性環(huán)氧粉末涂層，除具有一定的防腐性能外，更主要的作用是抗機(jī)械損傷。執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為中國石油天然氣集團(tuán)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《埋地鋼質(zhì)管道雙層熔結(jié)環(huán)氧粉末外涂層技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》，所用粉末一般采用美國OBRIEN公司和3M公司生產(chǎn)的產(chǎn)品。在國內(nèi)長輸管道使用較少，主要用十重點(diǎn)長輸管道工程的穿越段，如甫一滬一寧線的長江穿越、長一呼線的黃河穿越等。2煤焦油瓷漆煤焦油瓷漆是由高溫煤焦油分餾得到的重質(zhì)餾分和煤瀝青，添加煤粉和填料，經(jīng)加熱所得的制品。該材料的主要成分煤瀝青呈芳香性，是一種熱塑性物質(zhì)。由于分子結(jié)構(gòu)緊密，因而具有吸水率低，抗水滲透性好，優(yōu)良的化學(xué)惰性，耐溶劑和石油產(chǎn)品侵蝕。用它生產(chǎn)的煤焦油瓷漆電絕緣性能好。煤焦油瓷漆的缺點(diǎn)是低溫發(fā)脆，熱穩(wěn)定性差。3擠壓聚乙烯 擠壓聚乙烯防腐層分兩層結(jié)構(gòu)和二層結(jié)構(gòu)。兩層結(jié)構(gòu)俗稱火克，具有防腐結(jié)構(gòu)性能良好，機(jī)械強(qiáng)度高，電絕緣性能好的特點(diǎn)，但與鋼管的粘結(jié)性能較差。二層結(jié)構(gòu)由環(huán)氧粉末、膠、聚乙烯組成，該種防腐結(jié)構(gòu)性能優(yōu)異，機(jī)械強(qiáng)度高，電絕緣性能優(yōu)異，不污染環(huán)境，材料來源容易解決，是目前最為優(yōu)秀的防腐層之一。對(duì)本工程而言，采用二層結(jié)構(gòu)擠壓聚乙烯防腐陰極保護(hù)站間距理論計(jì)算值可達(dá)約168km。擠壓聚乙烯有兩種涂敷工藝，一種是圓模包覆工藝，適用十無縫管。一種是側(cè)向纏繞工藝，適用十螺旋焊縫管和直縫管。近年來，由十西部管道建設(shè)的需要，中國石油天然氣總公司為提高防腐水平開展了原材料改進(jìn)和涂敷工藝研究，先后引進(jìn)、建設(shè)了多條生產(chǎn)作業(yè)線(青縣、寶雞、沙市、資陽等)。擠壓聚乙烯防腐層專用料已有華北油田橡膠研究所生產(chǎn)的高密度聚乙烯和齊魯石化樹脂研究所生產(chǎn)的QLJ1專用料，經(jīng)測試，完全達(dá)到了杜邦專用料的水平，已大規(guī)模用十陜一京線、澀一寧一蘭線、忠一武線、西氣東輸?shù)葒抑攸c(diǎn)工程。擠壓聚乙烯纏繞工藝所需的共聚物膠粘劑，華北油田橡膠研究所已大規(guī)模投入生產(chǎn)，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均高于現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[19]。 二層結(jié)構(gòu)擠壓聚乙烯彌補(bǔ)了兩層結(jié)構(gòu)擠壓聚乙烯粘接性能不足及環(huán)氧粉末涂層耐機(jī)械沖擊能力不足的缺點(diǎn)，具有兩者的互補(bǔ)優(yōu)勢，防腐性能更加優(yōu)越，是目前世界上各項(xiàng)性能指標(biāo)最優(yōu)異的防腐層，能適合于各種土壤條件下使用，從庫一鄭線、南一敦線、澀一寧一蘭線、忠一武線、西氣東輸?shù)葒抑攸c(diǎn)工程大量采用。 影響防腐層及陰極保護(hù)的外界條件1氣候條件 晝夜溫差大，紫外線強(qiáng)烈，氣候多變，驟冷驟熱。施工中要求涂層具有優(yōu)異的耐大氣老化及熱穩(wěn)定性能。2施工條件 管道經(jīng)過的低山丘陵沖溝、石方段，在施工搬運(yùn)、布管及回填中對(duì)涂層的撞擊損傷影響較大，要求涂層具有優(yōu)異的抗沖擊性能。同時(shí)，涂層具有足夠的韌性便十現(xiàn)場冷彎，足夠的硬度及耐磨能力。 3腐蝕環(huán)境管道經(jīng)過地段多為強(qiáng)腐蝕地段，土壤含水率較低，地下水位埋藏較深輕微鹽漬化問題，地表可見白色鹽霜，要求涂層具有長期極低的吸水率、介質(zhì)腐蝕性能、優(yōu)異的抗植物根系穿透和耐土壤力性能[20]。 外防腐層方案 環(huán)氧粉末涂層存在薄而硬，易被沖擊破壞、水汽滲透率高，在潮濕環(huán)境里電阻值較低的缺點(diǎn)，在國內(nèi)長輸管道用較少。同時(shí)從國內(nèi)管線的使用情況來看，環(huán)氧粉末在施工搬運(yùn)中損傷較多，導(dǎo)致陰極保護(hù)運(yùn)行中所需電流密度和理論值相差較大。很顯然，熔結(jié)環(huán)氧粉末的性能難以適工程防腐要求。如果管道外防腐采用煤焦油瓷漆涂層，由十煤焦油瓷漆絕緣電阻低，根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算，全線需設(shè)置陰極保護(hù)站6座，不適十穿越段使用。同時(shí)從長一呼輸氣管道的使用情況看效果不理想，故不采用煤焦油瓷漆防腐層。 因此，從煤焦油瓷漆和熔結(jié)環(huán)氧粉末的性能來看，難以滿足本工程防腐要求。二層PE防腐層適用十大部分土壤環(huán)境，特別是機(jī)械強(qiáng)度要求高、土壤力破壞作用大的地區(qū)，使用二層PE防腐層完全能夠滿足本工程防腐要求。同時(shí)使用二層PE防腐層，管道施工補(bǔ)傷工作量小，只需建3座陰極保護(hù)站，陰極保護(hù)管理運(yùn)行費(fèi)用低，防腐層維修工作量小，使用壽命長。 這樣，從沿線腐蝕環(huán)境、地質(zhì)條件及施工條件考慮，同時(shí)結(jié)合涂層的性能、陰極保護(hù)站的設(shè)置及綜合經(jīng)濟(jì)因素，推薦管道全線采用二層PE。一般地段采用普通級(jí)，公路、鐵路及河流穿越采用加強(qiáng)級(jí)。所有防腐作業(yè)在防腐廠內(nèi)預(yù)制，現(xiàn)場補(bǔ)口、補(bǔ)傷。補(bǔ)口采用二層結(jié)構(gòu)輻射交聯(lián)聚乙烯熱收縮套，聚乙烯熱收縮套安裝前，在鋼管上涂一層液態(tài)無溶劑環(huán)氧底漆，以達(dá)到與管體涂層相匹配。管道在實(shí)施定向鉆穿越段采用專用定向鉆穿越輻射交聯(lián)聚乙烯熱收縮加強(qiáng)套，外防腐層其它技術(shù)要求參照《埋地鋼質(zhì)管道聚乙烯防腐層技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》 CSY/T 0413)執(zhí)行[21]。7 輸氣工藝計(jì)算 基本參數(shù)確定(1) 確定輸氣管評(píng)估性通過能力利用系數(shù)KИ有：KИ=KpKЭKH=＝ （71）(2) 根據(jù)年輸量Q，108m3/a（在293K,）和輸氣管評(píng)估性通過能力利用系數(shù)KИ，計(jì)算輸氣管評(píng)估性通過能力q,有： ， 106m3/d （72），106m3/d (3) ；(4) ；(5) 根據(jù)年輸量設(shè)定管道外徑為Ф610mm；(6) 確定管材的鋼種等級(jí)為X70,最小屈服強(qiáng)度σs=482MPa；(7) 初設(shè)地區(qū)等級(jí)為三級(jí)地區(qū)，則設(shè)計(jì)系數(shù)為；(8) 根據(jù)設(shè)定的設(shè)計(jì)壓力PH、管子外徑DH、鋼管材質(zhì)、管道通過地區(qū)等級(jí)，計(jì)算壁厚δ，有： mm （73）由油氣輸送管標(biāo)準(zhǔn)匯編產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)（上篇）GB/（黑框內(nèi)部分）可知選用壁厚δ=。 (9) 確定內(nèi)徑DB： mm （74）(10) 根據(jù)計(jì)算壓縮機(jī)入口壓力PB：MPa （75） (11) 確定輸氣管計(jì)算段的起點(diǎn)壓力（即壓氣站出站壓力）,有：P1 = PH