天然氣管道泄漏檢測及搶修技術

劉 艷

西南油氣田分公司重慶搶險維修中心，重慶 401220

管道作為連接油氣田與用戶的紐帶，對整個油氣田的開發﹑開采及發展起著重要的作用。利用管道輸送天然氣是最安全可靠﹑效率最高的運輸方式，但天然氣管道會因長時間的運行﹑長距離的輸送受到磨損﹑腐蝕﹑老化和人為的破壞而導致管道產生變形﹑發生泄露等。天然氣的泄露對管道運行帶來了嚴重的安全隱患，對人類的生命財產安全也帶來了不可預知的威脅。因此，準確的對天然氣管道進行泄漏檢測尤為重要，及時有效的對管道進行搶修也非常必要。

1 天然氣管道泄漏原因

1.1 腐蝕

因為管道的防腐絕緣層在運行的過程中老化而出現裂化，導致管道直接與空氣﹑土壤或天然氣接觸，從而也就形成了腐蝕。腐蝕是造成天然氣長輸管道事故的主要因素之一。腐蝕可能使管道壁厚大面積減薄，從而導致管道過度變形或破裂，也有可能直接造成管道穿孔或應力腐蝕開裂，引發漏氣事故。

1.2 外界因素的破壞

由于外在原因或由第三方的責任事故以及不可抗拒的外力而誘發的管道泄漏事故是天然氣事故的重要原因。外界因素引起事故的發生頻率與管道直徑﹑壁厚和管道埋設深度有著密切的關系。因為管徑越小，管道的埋設深度越淺，管壁厚度也越小，使管道在第三方施工作業中越容易被破壞。也有一些不法分子為竊取天然氣采用不當手段和機械對管道進行蓄意破壞，使之在運行中出現隱患及事故。

1.3 環向焊縫開裂

環形焊縫存在著未焊透﹑熔蝕及錯邊等缺陷，當受到輸氣壓力或其它外力在斷面上產生的應力作用較大時，當這些缺陷擴展到臨界值時就會造成裂紋的失穩擴展現象，直接導致管道焊縫斷裂。

2 常用的管道泄漏檢測措施

2.1 質量或體積平衡法

在管道無泄露的情況下，流進與流出的天然氣質量﹑體積一致，而當泄漏的程度達到一定量的時侯，泄漏的入口與出口也就會形成比較明顯的流量差，當流量差超出了一定的范圍，就可以判定為泄漏了。這種檢測方法可以判定管道是否泄漏，但是氣體的可壓縮性以及流量測量的非同步性也容易導致其誤報以及漏報，而且檢測的靈敏性以及定位的精度也比較低。由此可以看出，這種方法并不能夠滿足實際的需要，需要與其他的方法進行配合使用。

2.2 負壓波法

當泄漏發生時, 泄漏處因流體物質損失而引起局部流體密度減小, 產生瞬時壓力降低和速度差,該瞬時的壓力下降以聲速向泄漏點的上下游傳播。當以泄漏前的壓力作為參考標準時, 泄漏時產生的減壓波就稱為負壓波。該波以一定速度自泄漏點向兩端傳播, 經若干時間后分別傳到上下游的壓力傳感器, 壓力傳感器捕捉到特定的瞬態壓力降的波形就可進行泄漏判斷,根據上下游壓力傳感器接收到此壓力信號的時間差和負壓波的傳播速度就可以定出泄漏點。基于負壓波進行檢測和定位的主要方法有相關分析法﹑時間序列分析法和小波變換法。

3 管道搶修的準備工作

3.1 立即劃定警戒區域

如果出現了天然氣泄漏的現象，就應該及時的根據氣體擴散的范圍﹑環境﹑地形﹑氣象等等情況，在事故現場的200m～300 m以外設立好警戒的標志，并且劃定好警戒的區域，監控好事故的現場。與此同時，在劃分好的警戒區域里面，要嚴禁煙火以及禁止一切的移動通訊﹑機動車輛﹑非防爆工具等等的使用。而消防人員以及消防器材應該及時的到位，及時的將現場不相關的人員撤到警戒區之外，并且根據實際的情況，盡快的查明泄漏的原因，制定好搶修的方案，這樣才能夠確保及時的展開搶修的工作，并且盡可能的減小事故的損失。

3.2 管道泄壓排空

根據管道內氣流走向，及時的關閉上﹑下游干線的截斷閥門，并迅速的倒換工藝流程降低管道內的壓力。如果遇到泄漏的地方要進行動火作業，則必須排空管內的天然氣，用氮氣或者其他的惰性氣體對管道內天然氣進行充分的置換。

3.3 開挖工作坑

開挖工作坑是搶修中不可缺少的工作。在需要采用換管法﹑補塊法以及管卡修復法對管道進行缺陷修復時，首先應確定好所需換管的長度，并且以此為基準，沿著管道軸向向兩端開挖長0.8m～1m，徑向開挖寬1m～1.2m，管道下方挖深0.6m～1m的工作坑。

4 天然氣管道泄漏的搶修技術

4.1 換管法

如果輸送天然氣的管道損壞比較嚴重，或者有大面積的腐蝕以及人為造成的斷裂等等，需對其修復就可采用此方法。在做好所有的安全措施以后，根據舊管的受損情況來決定管道的切除長度，在待切除管的兩端外側1.2 m的范圍內，查看有無焊口，然后進行切割。舊管切除以后，按略長于舊管的長度準備好新管，而新管與原管的兩端以60°～70°的角打坡口并與原管進行對口。之后用鈣基脂封堵原管兩端的管口，鈣基脂推入管內的位置應距管口400mm以上，以免在進行焊接的時侯受到熱熔化而失去密封性。對口后先沿圓周等距離進行點焊，點焊的長度為管壁厚的2～3倍，固定焊接的焊縫加強高度為2mm～3mm，不可以大于壁厚的40%。如果需要采用多層焊接，那么各層的焊道起點應該錯開20mm，并且應逐層的焊接。

4.2 補塊修復法

這種方法適用于內徑比較大腐蝕管道的修復。如果泄漏的部分是裂縫，則用熔斷絲進行封堵，并且涂抹一層鈣基脂；如果泄漏的部分是腐蝕性穿孔，則應該先對補塊進行點焊，再進行環向以及縱向的焊接，將補塊與管子形成的90°角焊平，并且對補塊周圍的管道進行必要的冷卻；如果進行分層補焊，應該在第一層焊完并冷卻后，再焊第二層。另外，管道在焊后應該進行自然的冷卻，這樣才能夠防止因為冷脆而影響焊接的質量。

4.3 管卡修復法

泄漏卡箍是用來為對付腐蝕泄漏點的，它由相對輕的金屬板條組成，采用單拉螺栓緊固在管線上。在距拉緊螺栓180度對面位置上，還有一個絲扣活動件，通過它可以將錐形的氯丁橡膠壓人泄漏點。這類堵漏卡箍被大量使用在獨立的泄漏點維修上，且這段管段最終會被被更換。這種維修一般視為臨時性的緊急維修。

5 結論

泄漏，可以說是天然氣管道安全輸送最主要的隱患，怎樣預防好泄漏事故的發生，確保管線的安全穩定運行，更是一個綜合性的課題。與此同時，要確保天然氣輸送管道的安全運行，不僅僅需要選擇好經濟的﹑合適的泄漏檢測方法，還應該從天然氣輸送管道的設計﹑工程施工以及日常運行管理等等多個方面，去進行考慮并加以重視，這樣才能夠最大程度的減小泄漏事故的發生。

[1]王大慶，高惠臨，霍春勇，馮耀榮.天然氣管道泄漏射流火焰形貌研究[J].油氣儲運，2006.

[2]曾學軍，張鵬云，武喜懷，薛繼軍，郭健.天然氣長輸管道氮氣隔離法投產置換工藝研究[J].石油工業技術監督，2006.

[3]常興，汪春付，姚萬利，衛杰，陳璞.安濟天然氣長輸管道置換投產方案優選及實施[J].石油工程建設，2006.

[4]彭星煜，張鵬，陳利瓊，胡亞梅.天然氣管道外腐蝕失效維搶修流程[J].石油化工腐蝕與防護，2007.

[5]王勇，張智亮，張紅霞，李明紅.天然氣管道腐蝕失效分析[J].化工裝備技術，2008.