影响长输管道安全运行的因素

　　摘要：通过对影响长输管道安全运行的五大因素的分析、提岀了改进或降低这些因素影响的措施，从而提高长输管道的安全运行。
　　关键词：长输管道，安全运行
　　
　　
　　 用管道传输能量被认为是最为安全经济的方法，到2010年底我国已经建成石油、天然气、成品油等长输管道近6万公里，而我省也有近千公里的长输管道。这些管道是我国油气运输的主动脉，然而它们的安全却日益受到威胁，为了保障它们的安全运行我们有必要了解影响长输管道安全运行的因素：
　　 我们把影响管道安全运行的因素总结为以下五个方面：
　　 1、第三方损坏因素；2、腐蚀因素；3、设计因素；4、施工因素；
　　5、误操作因素；
　　1、第三方损坏因素：主要是指由于非管道员工的行为而造成的所有的管道意外损害。主要有以下几个方面引起的。
　　1.1管道埋深的影响
　　 土质覆盖层的主要优点就是保护管道免遭第三方侵害。所以应该说管道埋深越深受损害的影响就小，但由于施工条件、地理状况、工程造价的原因往往不能埋的很深，国标GB50251-2003规定了不同地质状况下的最小埋深为在岩石类最小为0.5米，可见在这样的状况下，管道的安全运行是受到影响的。
　　
　　1.2活动程度的影响
　　 邻近管线地区的生产活动将会对管线运行有影响，管线附近的挖掘工作将极易增加管线损害的机会。附近存在的交通运输，尤其是那些重型卡车、动车、以及高速行驶的车辆引起的振动，都会对管线安全运行有较大影响，在某些地区来自野生动物也会对管线有影响。诸如大象、野牛都可能伤害到仪表测量设备以及管线的防腐层。
　　1.3人为因素的影响
　　 人为的主干管线打孔盗油的现象更是对管线运行安全的极大损害，还有地震活动、地下爆破，这些振动对管线的影响也是巨大的。据统计我国这方面因素对管道的损坏占14%。
　　2、腐蚀因素：
　　 钢质管道的腐蚀直接或间接地引起管道损害的，发生主要有以下几个方面引起的。
　　2.1大气腐蚀
　　 大气极易腐蚀暴露在大气环境中的设施。例如：场站、阀室、套管、支架以及阴极保护系统的电气设施。所以要尽量采取有郊的防腐手段防止金属表面裸露在大气中。
　　2.2管道内腐蚀
　　 管道内腐蚀主要是输送产品的腐蚀。例如：硫化氢腐蚀，还有冲刷腐蚀。由于输送的石油产品中都含有硫化氢，而硫化氢强腐蚀介质、这就要求降低所输产品中硫化氢的浓度。把腐蚀速率降低，延长管线的使用寿命。可采用在输送介质中添加缓蚀剂和在内壁使用内涂层。
　　2.3埋地管道的金属腐蚀
　　 这是长输埋地管道损害的主要因素，在潮湿的土壤起到电解质的作用，维持着电化学反应环境，所以必然导致此类腐蚀的发生，目前采用阴极保护及管道防腐层保护。我省的长输埋地管道金属腐蚀发生的概率要比北方省份高。这就要求在管道安装施工过程中严格按施工工艺和相关标准做好管道防腐层施工和检测，保障管道下沟后防腐层的完好。据统计我国这方面因素对管道的损坏占43%。比美国高出22%，可见我国在防腐方面施工与发达国家的差距。
　　3、设计因素：
　　设计因素通常有以下几个方面影响管道安全；
　　3.1强度计算
　　管线安全系数取值大小直接影响到管线的应力水平，取大浪费材料，取小又不够安全，目前国际上通过应力计算只限最小壁厚来保证。管线安全系数的影响，在长输管道的组成中，有各种规格的管材、法兰、阀门、三通，它们又有各自安全系数，所以对它们进行科学的选择安全系数极为重要。如果选取失误将埋下安全隐患或是浪费材料。
　　3.2疲劳破坏
　　 疲劳是由于应力重复循环而造成材料的削弱，是造成大事故的主要原因之一，由于疲劳破损属于脆性失效，因此可能在没有任何预兆的情况下发生损失惨重的损害，长输管线由于传输介质的特性就需要不断的加压、减压过程，这样就产生了一个压力循环极易造成金属的疲劳，另一方面由于设计的焊接工艺不合理，特别是在弯头连接处、应力集中点极易产生应力裂纹，造成管线损害。
　　3.4水击潜在危害
　　 常见的水击发生机理就是流体的动能骤然转换为势能。例如：管道中大量流动液体具有一定的动能。如果这些流体突然停止流动，其动能就会转换为以压力形式的势能造成水击或又时称之为压力峰值的最常见的原因是突然关闭阀门。另一个产生水击的原因是运动着流体产品与大量静止（多半是启、停泵时）相接触。这个压力峰值无法与产生水击的引发区域相隔离，所产生的压力波沿着管线逆流而上，再叠加到管道输送介质的原有静压，当这个压力波到达时，可能会造成上游高压管道超压，使得其总压力超过最大允许工作压力。国际上通常把水击压力大于10％最大允许工作压力来界定发生水击损害的界限。
　　3.4管道系统水压试验
　　 水压试验用于检验整个管道系统的强度是非常有效的手段，也是目前全世界一致采用的方法。通过实施高于设计压力的水压试验，使得管道所经受的应力等级大于管道日常的运行的操作压力下所有的会增长到临界尺寸的裂纹，则会在水压试验的较高应力等级下，已经发生扩展并且导致管材失效。我国水压试验压力为四类地区不应小于1.5倍设计压力，且管道环向应力不大于0.9δs，所选取水压试验的压力大小就会影响管道的安全运行，选大了会使管材失效，选小了又不能验证管道系统的安全性。如何解释水压试验的结果不是一件简单的事情，在水压试验期间（通常为4h～24h），强度和应变会影响压力值读数，这就需要有经验丰富的检验师来正确地解读水压试验中试验压力的波动，分辨瞬变效应与管道系统的小型泄漏，以及某个管道元件的非弹性膨胀之间的区别。
　　3.5土壤移动
　　 在某些特定的情况下，管道可能受到由于土壤移动所产生的应力影响。这些移动可能会突然发生并具有灾难性，或者是数年来造成管线的长期变形。尽管在设计管子壁厚时，已考虑了土壤移动，但管子本身无法承受大位移的土壤变形。例如：滑坡的存在增加了重力因素。像山崩、泥石流和塌方则是灾难性的土壤移动，对管线的影响是巨大的，另外在严寒地区还有另一种土壤移动现象是冰冻隆胀，所以一般要求管线应敷设在冰冻线以下，以避免遭遇冰冻载荷。
　　
　　4、施工因素：
　　 理论上，施工过程定义是非常清楚的，且不随工地的变化而改变，施工中所进行的过程检验和工作质量将确保建设项目具有高质量并保持一致性。遗憾的是目前施工过程的技术现状和管理手段不是这样的，尽管施工完成后进行管道试压来检验系统强度，但不良的施工技术可能造成的问题，会给日后的运行埋下事故隐患。残余应力、对防腐层损害、错边严重造成应力集中、强力组焊，这都是施工缺陷，都会成为以后事故的导火线。
　　4.1施工方质保体系运转的正常，是保证工程质量的首要因素，质保体系不完善是造成工程质量下降的主要因素，因此要保证质保体系的可靠，有效运转。施工因素通常有以下几个方面影响管道安全；
　　4.2检验
　　 检验员要按工艺规程监督施工的方方面面，其检验应是高质量的，是保证管线施工质量的重要因素。
　　4.3材料
　　 在施工前，要核实所有材料的可靠性以及是否符合技术要求，防止不符合要求的材料进入施工现场。
　　4.4连接
　　 各种连接方法要按施工工艺进行，焊接要进行无损检测，法兰连接、焊缝连接要按安装工艺进行连接，各种连接要有检验标准。如果连接质量不好直接影响管道的安全运行。
　　4.5防腐层补口、补伤、检漏
　　 在焊接合格后应及时对管道防腐层进行补口及补伤，完毕后要进行防腐蚀检漏，以上这些工作应在下沟前或回填前完成。防腐层的好坏直接影响管道的安全运行，防腐层破损的地方极易产生腐蚀破坏事故。
　　4.6回填
　　 回填方式及其施工过程应确保不要伤及管道的防腐层。下沟前应仔细检查沟底的情况及时清理沟底的杂物，回填后必须压实回填土。回填或衬底材料不好是造成管道应力集中的因素之一。据统计我国这方面因素对管道的损坏占26%。
　　5、误操作因素
　　 由于操作者受经验、或当时的情况、受教育的程度、饮食、或心理等因素的影响造成了误操作。误操作因素通常有以下几个方面影响管道安全；
　　5.1设计
　　 设计人员失误造成的设计不能满足安全运行的要求，由于采用新技术、新材料、新工艺，这些失误有时是不可避免的，所以我们在工程设计中要千万注意这一点，多方论证尽量避免失误。
　　5.2运行
　　 从人为失误的角度来看，运行或许是最容易发生失误的阶段，跟其他情况不同，这里可能很少有干预的机会。
　　 （1）、工艺操作规程
　　 管线营运商已制订了各方面的工艺规程，并且在实践中不断完善和修正，制定了各种检查表和规程的副本，从理论上讲，这些东西的运用减少了操作的可变性，极大提高了管线的运行安全，所有说严格执行工艺规程是保证管线安全高效运行的基本保证。
　　 （2）通信及数据采集系统
　　 该系统是从一个位置提供管线全线各个方面的信息平台，它的安全运行直接影响到管线的运行。该系统一但失灵，管线就得停止运行。保障它的安全就是保证管线安全运行基础。
　　 （3）安全计划
　　 安全计划是一个近于模糊的影响因素，但又不可缺，它包括营运商安全体系、员工充分参予与策划的安全计划或措施，设置专职安全员，显示安全体系的标志、标语等。应急预案的制定及演练是安全计划的重点工作。
　　 （4）检查 
　　 这里检查是作为管道日常运行中的检查和检验
　　 ①防腐层状况检查、②清管器探测器管内检查、③阴极保护监测、④管线沿线巡查、⑤土壤电阻率监测
　　 另外还有专业的检验机构的检验。
　　 这些检验检查是保证管线运行的重要因素，它能及时发现影响管线安全运行的缺陷，并给予及时的处理。
　　 （5）培训
　　 培训应该被视为抵御人为失误以及降低安全事故的第一道防线，致力于防范事故的培训是最至关重要的，但也不能忽视防护设备、急救、防止损害、甚至应急响应的培训，熟悉掌握操作技能及防止损害的技能是安全运行的重要组成部分，它包括熟悉管线的安全运行的基本知识、通用的规程、应急训练、岗位操作规程、定期再培训。
　　5.3维护
　　 正确可靠的维护不仅能保证管线的正常运行，还可以提高使用寿命，错误的维护或者不维护是埋下事故隐患。日常的维护包括：阀门维护、阴极保护装置检查、测试标准仪器和安全保护装置、更换损害零件、润滑所有运动部件、机泵的维护，这些工作是安全运行的必要条件，否则则不然。
　　
　　以上就影响管线安全运行的因素进行了分析，只有把以上各个方面的影响因素降低或消除，才能保障长输管道的安全运行。促进国民经济的发展。
　　
　　
　　
　　参考文献 
　　1、 严铭卿•宓亢琪•天然气输配技术•化学工业出版社，2006
　　2、 中华人民共和国国家标准GB50251-2003•输气管道工程设计规范
　　3、 中华人民共和国国家标准GB50253-2003•输油管道工程设计规范
　　4、 刘康林•福建LNG站线工程监测•福州大学•2006
　　5、 杨筱蘅•油气管道安全工程•中国石化出版社，2005

《影响长输管道安全运行的因素》

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