國內天然氣管道投產規范及注意問題

＊王楷 王擎 郭振軍 李京偉

（河南省發展燃氣有限公司 河南 450000）

管道投產技術對于保障管道安全高效運行十分重要。雖然天然氣長輸管道投產運行技術日趨成熟，但由于天然氣易燃易爆特性，投產過程中一旦發生事故，極容易造成重大人員財產損失。某公司天然氣長輸管道在投產過程中，出現站場收球筒底部焊縫撕裂、冰堵等問題，雖當時得到妥善處理，但有必要在事后對相關投產規范要求進行重新梳理并加以研究，以免事故再次發生。

1.國內管道投產標準

根據工程需要，站場、管道線路可分期、分階段投產。投產前，管線、站場一般均需完成清管、試壓、干燥等步驟。國內涉及以上步驟及管道投產的標準有國家標準GB/T 21448-2017《埋地鋼制管道陰極保護技術規范》；GB/T 35068-2018《油氣管道運行規范》；GB 50251-2015《輸氣管道工程設計規范》；GB 50369-2014《油氣長輸管道工程施工及驗收規范》；GB 50540-2009《石油天然氣站內工藝管道工程施工規范》。行業標準SY 4208-2008《石油天然氣建設工程施工質量驗收規范 輸油輸氣管道線路工程》；SY/T 4114-2016《天然氣輸送管道干燥施工技術規范》；SY 4203-2007《石油天然氣建設工程施工質量驗收規范-站內工藝管道工程》；SY/T 5922-2012《天然氣管道運行規范》；SY/T 6233-2002《天然氣管道試運投產規范》；中石油企業標準Q/SY GD0161-2012《輸油氣管道運行分析技術要求》；Q/SY GDJ-0356-2012《天然氣管道試運投產技術規范》；CDP-G-OGP-OP-027-2012-1《油氣管道清管、試壓及干燥技術規定（2012發布版）》等。書籍《油氣管道清管技術與應用》《油氣管道投產技術與風險管理》《新建油氣管道運行籌備工作手冊》等。

2.異常問題與解決措施

某公司主干線采用氣推氣的輸送方式投產。在投產過程中，發生收球筒底部焊縫撕裂事件。其支線在投產過程中發生冰堵，另一支線在運行一年后，發生渦輪流量計失效事件。事件雖及時處理解決，但有必要對事件發生原因進行分析，以提高投產、生產水平，防范類似問題再次出現。

(1)注氮操作事件

①事件情況描述

某公司在利用液氮氣化進行氮氣置換空氣主干線投產過程中，發現收發球筒的固定鞍座墊板邊角處出現兩條長約600mm的裂紋（見圖1、圖2、圖3），分別位于球筒固定鞍座墊板和筒身角焊縫處，起裂點分別在鞍座兩個筋板的作用點附近，此處斷口間隙最大，斷裂起源點屬于變截面、應力集中部位，之后向兩邊延伸。

圖1 收球筒底部兩條裂紋全圖

圖2 收球筒底部西側裂紋

圖3 收球筒底部東側裂紋

②原因分析

由于投產前工藝區內所有管道已完成吹掃、試壓及干燥作業，管道氣體經檢驗不含H2S，不存在環境介質條件下的脆性斷裂條件，且根據現場分析，設備未出現塑性斷裂所特有的“縮頸、剪切唇”現象，即斷裂之前沒有“塑性屈服”階段，裂紋性質屬于典型的“脆性斷裂”。根據監控視頻顯示，現場存在注氮作業人員操作不當，注氮時間遠低于施工方案要求時間，注氮溫度（經計算為-50℃，該溫度下材料由塑性區進入脆性區）遠低于設備材料Q345正常使用溫度（-20℃）。李麗鋒[1]及袁琴[2]等關于溫度對焊根處軸向應力的研究表明，低溫會造成管材性能脆化，由溫度變化產生的軸向拉伸應力會引起材料焊縫起裂并脆性擴展。

③解決方式與經驗

現場立刻關掉收球筒進出口閥門，切斷該區域流程并進行緊急放空。與供貨單位積極對接，以“先處理問題后分析事故原因”為原則，將事故設備拉回原廠并重新定做新設備參與投產。經投產結束后事故調查，明確事故原因確為注氮作業人員對注氮溫度控制不當，造成低溫環境使管材性能脆化從而事件發生。

GB/T 35068-2018《油氣管道運行規范》[3]、GB 50251-2015《輸氣管道工程設計規范》[4]、Q/SY GDJ-0356-2012《天然氣管道試運投產技術規范》[5]中規定，在氮氣置換過程中注氮溫度應不低于5℃，注氮流速不宜大于5m/s。在今后以氣推氣進行投產的過程中，應嚴格按照相關規范選擇合適的汽化器進行作業，加強注氮作業人員的崗位技能培訓，并在注氮口加裝溫度計，嚴格對溫度的控制。

(2)渦輪流量計計量事件

①事件情況描述

某公司下游支線在輸氣過程中發現其中一臺在用渦輪流量計在站控室及調度中心SCADA系統中顯示瞬時流量為0，且累計流量數值停止累加。

②原因分析

結合《渦輪流量計操作維護規程》，渦輪流量計使用時計量為0可能存在以下四方面原因：A.可轉動計數器故障損壞或接線故障；B.葉片被雜質卡死；C.葉片損壞導致渦輪無法轉動；D.整流翼損壞或被附著物堵塞。

③解決方式與經驗

在問題未確定原因之前，調度人員在請示上級之后首先通知下游停止供氣，站場人員隨后通過遠控及現場手動方式關閉流量計上下游閥門。在申請管線打開許可后，站內人員首先排除線路故障，并將該計量撬放空并拆卸下渦輪流量計（見圖4、圖5、圖6、圖7）。

圖4 網式法蘭墊片雜質

圖5 渦輪流量計葉片斷裂脫離

圖6 整流翼損壞

圖7 大顆粒焊渣

根據現場分析，管道內的顆粒狀焊渣在高壓氣流的帶動下，高速沖擊正在工作旋轉的渦輪葉片上，渦輪葉片受損斷裂，從而直接導致在正常輸氣的情況下葉輪無法轉動、流量計無法計量走數事件發生。隨后，站場人員對渦輪流量計前的網式法蘭墊片進行更換；對已損環的渦輪流量計進行更換并通知保險公司對其進行理賠；對流量計前匯管進行多次吹掃，直至無焊渣、銹粉為止。

GB 50540-2009《石油天然氣站內工藝管道工程施工規范》[6]中規定，在管道投產前應進行系統吹掃清洗，若為空氣或蒸氣吹掃，應在排出口用白布或涂白色油漆的靶板檢查，在5min內，靶板上無鐵銹及其他雜物為合格。若用壓縮空氣爆破膜法吹掃，每條管道吹掃后在管道末端排氣口用涂有白色油漆的靶板檢查，以無鐵銹、灰塵及其他雜物為合格。在今后投產過程中，企業除重視管線清管吹掃外更應重視站內管道的吹掃，在投產前要嚴格檢查吹掃結果，避免管道內焊渣殘存；在運行過程中堅持每年春秋檢對過濾器的檢查，根據過濾情況合理安排清管作業，以免造成各類流量計的損傷。

(3)投產冰堵事件

①事件情況描述

某公司于1月投產一下游支線撬裝，投產過程中調壓撬引壓管發生冰堵，流量調節閥轉動過程中出現異響，經現場解決，投產順利進行。

②原因分析

RMG調壓閥指揮器流道直徑狹小，加之管線投用不久管道中含有較多雜志，導致出現了嚴重的冰堵現象。在對流量調節閥等閥門進行排污操作時，發現閥體內有渾濁污水排出，一方面說明撬裝內吹掃不完全，另一方面干燥過程中未達到相關水露點標準。

③解決方式與經驗

投產現場人員立即關閉站場進出口閥門，一方面加密分離器、匯管等設備的排污操作，及時排出管道中的液態水，并降低管線壓力，另一方面開啟電伴熱，對管道天然氣進行升溫，在此基礎上，利用熱水對冰堵段引壓管進行澆注，并持續加熱保溫。

冰堵是由于水汽和天然氣中的某些組分在一定壓力、溫度下形成的白色結晶物質。冰堵出現時要破壞冰堵形成的客觀原因來使水化物得到分解，但最主要的是降低天然氣中的含水量，即降低天然氣的水露點。GB 50251-2015《輸氣管道工程設計規范》規定，當采用干燥氣體吹掃時，干燥后排出氣體水露點應連續4h比管道輸送條件下最低環境溫度至少低5℃；GB 50540-2009《石油天然氣站內工藝管道工程施工規范》規定，干空氣干燥密閉試驗后露點升高不超過5℃，且不高于-20℃的空氣露點為合格。SY/T 4114-2016《天然氣輸送管道干燥施工技術規范》[7]中規定，干燥驗收為密閉試驗后露點升高不超過3℃，且不高于-20℃的空氣露點為合格，相比較GB 50540-2009其驗收標準更高。為提高干燥等級，保證干燥質量，一般公司要求干燥后管道內水露點為-20℃。

3.結束語

天然氣管道的投產是管道生命周期中一個非常短暫但重要的時期，它標志著管道由工程施工階段進入生產試運行階段。本文梳理了有關投產前及投產過程的各類相關標準，以投產及生產過程中的事故為例，參照標準分析事故原因，為管道運行單位防范類似作業出現同類事故提供依據。