天然气长输管道的管道安全对策及建议

随着能源市场的发展和天然气的广泛应用, 天然气管长输管道建设明显加快。这些管道的管线总长达数千公里, 有的跨越江、河, 有的穿过山地、平原, 所过之处地形地貌、工程地质、工程水文、地震活动性等方面均有很大的差异。管道结构型式不一, 类型复杂.有穿越管道、跨越管道、埋地管道, 地面管道等等【1】。随着城市建设的加快, 天然气长输管道的规模越来越大, 一旦发生事故, 则会带来严重的后果【2】。无论是国外还是国内, 都发生过不少因输气管线因破裂、泄漏、腐蚀, 维护不当等引起的起火、爆炸事故。因此, 保障天然气长输管道安全十分重要, 其中涉及规划、设计、施工、运营、用户和安全监管等多个环节。笔者以有限的工作经验, 仅就管道的设计、施工、运行等提出安全对策及建议。

一、管道安全对策及建议

为了加强对危险、有害因素的监控, 减少危险、有害因素的危害, 提高工程的安全水平, 预防工程投产以后各种人身、设备事故的发生, 建议工程建设单位采取行之有效的安全对策措施【3】, 【4】, 【5】。

1. 管道设计

(1) 输气管道的强度设计应满足运行工况的要求。

(2) 管道强度系数所在地有关有求取值、管道材质及其壁厚设计应根据《输气管道工程设计规范》 (GB50251-2003) 计算后取值。

(3) 对管道沿线电力线及其杂散电流, 应在设计阶段采取接地排流措施, 保证管道接地良好, 尽量减少直流杂散电流腐蚀。

(4) 进出站管线必须设置截断阀, 截断阀应当具备手动操作的功能, 在其上下游设置泄压放空设施。输气截断阀上下均应设置放空管。

(5) 对存在超压可能的设备和压力容器, 应设安全阀。

(6) 放空口应设置在设备和管线的高点;放空竖管应设置在不致发生火灾危险和危害居民健康的地方;放空气体经放空竖管排入大气, 并符合有关要求。

(7) 埋地输气管道与其他管道、电力、通信电缆的间距应符合《输气管道工程设计规范》规定。

(8) 管道附件严禁使用铸铁件。

(9) 管件的制作应符合国家现行标准《钢板制对焊管件》GB/T13401、《钢制对焊无缝管件》GB12459、《钢制对焊管件》SY/T0510的规定。

(10) 在防火区内管件部位使用的阀门, 应具有耐火性能。

(11) 对易出现故障部位的仪表及控制设备应采用热备份。

(12) 阀门应具有密封性好、可靠性高、操作维护方便等优点。

(13) 监控与数据采集系统应具备高的可靠性及可用性指标, 对易出现故障部位的仪表及控制设备应采用热备份。

(14) 管线沿途跨越支撑管材、保温材料、涂火层、防腐材料、建筑材料的选用应符合相应标准, 主要承构件应为非燃烧体, 以利于安全疏散。

(15) 在管道转弯处, 采用弹性材料敷设, 增加管道的柔软性, 提高抗震性能。

(16) 管道应避开人员密集场所, 其防腐条件应满足所在地要求。

(17) 输气管道试压前应至少两次采用清管器进行清管。输气管道试压时间、压力以及截至均应符合《输气管道工程设计规范》 (GB50251-2003) 有关要求【6, 7, 8】。

2. 埋地施工

(1) 管材、设备装卸时, 严禁野蛮操作;堆放时, 按产品的要求, 注意堆放高度及环境条件, 并应避免暴晒和雨淋。运输时, 应逐层堆放, 确保牢靠, 避免相互碰撞;捆扎和吊装所使用的绳索, 应使用具有足够强度, 且不致损伤管道防腐层的。

(2) 土方施工前, 建设单位应组织有关单位向施工单位进行现场交桩。当地下有积水或水位较高时, 应及时清除积水, 降低水位。

(3) 管道焊接应按现行国家标准《工业金属管道工程施工规范》GB50235-2010和《现场设备、工业管道焊接工程施工规范》GB50236-2011的有关规定执行;碳素钢管材之间焊接氩弧焊焊丝推荐采用HO8Mn2Si A、手工电弧焊焊条型号推荐采用低氢钠型E4315。

(4) 施工环境应符合国家标准《现场设备、工业管道焊接工程施工规范》GB50236-2011的有关规定执行。

(5) 焊缝外观质量不得低于现行国家标准《现场设备、工业管道焊接工程施工质量验收规范》GB50683-2011要求Ⅰ级质量要求。

(6) 射线检验应达到《承压设备无损检测》 (JB/T4730.2-2005) 中AB级射线检测技术的Ⅱ级质量要求, 超声波探伤检验达到《承压设备无损检测》 (JB/T4730.3-2005) 的6.1中的Ⅰ级质量要求。

(7) 警示牌的设置方法和标记按《管道干线标记设置技术规定》SY/T6064-2011执行。

(8) 埋地管道建成后应设置地面标志桩, 要求标志桩必须坚固、耐久、统一、易于辨认和寻找。应按有关规定, 针对不同的地面设置不同的标志, 设置位置应为管道转弯处、三通处、管道末端等。

(9) 管道安装完毕后应依次进行管道吹扫、强度试验和严密性试验。试验时应设巡视人员, 无关人员不得进入, 且所有人员不得靠近试验区。人员离试验管道的安全间距不小于20m。吹扫和待试验管道应与无关系统采取隔离措施, 与已运行的燃气系统之间必须加装盲板且有明显标志。

输气管道必须分段进行强度试验和整体严密性试验。

3. 管道穿越施工

(1) 管线直埋敷设段, 管沟开挖应严格按设计中心线、深度、宽度及坡度进行, 施工完成后应及时做好废弃泥浆的处理和地貌环境的恢复。

(2) 施工场地布置、开挖管沟的堆土、泥浆池开挖、临时排水设施、施工机械布置及施工便道的修筑等宜布置在远离河流、道路一侧。

(3) 工程所用材料、管道附件的材质、规格和型号必须符合设计要求, 其质量应符合国家或行业有关标准的规定, 并应具有出厂合格证、质量证明文件以及材质证明书或使用说明书。

(4) 钢管如有凿痕、槽痕、凹坑、电弧烧痕、变形或压扁等有害缺陷应按照《油气输送管道穿越工程施工规范》 (GB 50424-2007) 规定进行修复或消除。

(5) 管道焊接人员应具备相应的资格证书, 焊工能力应符合国家现行标准《钢质管道焊接及验收》SY/T 4103-2006的有关规定。

(6) 管道外观检查合格后应进行无损检测。无损检测应符合国家现行标准《石油天然气钢质管道无损检测》 (SY/T 4109-2005) 有关规定。

(7) 从事无损检测的人员必须持有国家有关部门颁发的并与其工作相适应的资格证。

(8) 穿越施工时入土角、出土角的大小, 应根据地质、地形条件和穿越管段的材质、管径来确定。入土角宜为8°-20°, 出土角宜为4°-12°。

(9) 水平定向钻穿越的曲率半径应符合设计要求。曲率半径不宜小于1500D, 且不得小于1200D。

(10) 在管道入土端和出土端外侧各预留保持不少于10m的直管段。

(11) 钻机安装场应根据钻机及附属设备 (包括泥浆净化系统、循环罐、发电机等) 的要求, 结合现场条件进行布置。泥浆池不宜放在穿越中心线上。

(12) 穿越管段出、入土段两侧管道拟采用开挖式埋地方式敷设, 管道下沟前应清除沟内的所有杂物, 管沟内积水应抽净。下沟宜使用吊装机具, 严禁采用抛滚撬等破坏防腐层的做法。吊装时应保护管口不受损伤。管道吊装时吊装点间距不应大于8m, 吊装管道的最大长度不宜大于36m。

(13) 天然气管道敷设前应落实对其他管线具体的保护措施, 正式动工前应与有关施工单位进行充分的沟通衔接并办妥相关手续。

4. 运行

(1) 埋地燃气管道上不得有建筑物和大型构筑物占压。

(2) 管道中心线两侧各5m范围内不得有取土、挖塘、修渠、修建养殖水场, 排放腐蚀性物质, 堆放大宗物资、易燃易爆物品, 采石、盖房、建温室、垒家畜棚圈、修筑其他建筑物、构筑物或者种植深根植物, 在管道中心线两侧各50 m范围内, 不得有爆破、开山等有可能破坏管道的活动。

(3) 埋地燃气管道穿越河流处应有路面标志, 路面标志的间隔不宜大于200 m, 路面标志不得缺损, 与实际管位应当相符, 字迹应清晰可见。

(4) 建设单位应落实管线的监护工作, 发现有危害管道的施工行为应及时制止。

(5) 管道应在管材的设计年限内使用, 超过设计年限的应进行定期安全评价和相关的性能检测, 合格后方可继续使用。

(6) 运行压力不得超过最大允许工作压力。

(7) 巡线人员应配备必要的巡检设备, 并能正确使用。巡线人员应按要求配备并正确穿戴劳动防护用品。

(8) 在天然气输配系统中, 天然气出站压力、流量、进站气参数等均有仪表测量, 以防止发生意外事故【9, 10, 11】。

小结

天然气管道安全的发展, 关系到国民经济的可持续发展和稳定的经济秩序, 以及对人类生命和财产安全的保护。管道的安全管理是保证其正常运行的重要环节, 企业应当在管道后续运过程中建立高水平的运行、管理队伍, 创建并运行运行安全生产标准化体系, 积极借鉴行业先进管理经验, 提高管理水平, 确保安全生产。

摘要：长输管道的潜在的危险性很高, 本文对天然气长输管道在使用过程中出现的事故进行了分析, 并就管道的设计、施工、运行等提出各种安全对策及建议。

关键词：长输管道,事故分析,安全对策,管道设计,管道施工

参考文献

[1] 胡津康.我国压力管道安全管理的隐患和应对措施.中国特种设备安全, 2006, 22 (11) :30—32.

[2] 彭家立, 消除天然气长输管道隐患.特种设备与作业, 2009年第4期:102—103.陈学锋, 于倩秀, 油气长输管道安全评价方法-肯特法简介.风险评价, 2006, 6 (3) :27—29.

[3] 许春灵, 桂再林, 长输管道安全管理事故分析及预防.中国化工贸易, 2013年6月:413.

[4] 牛关卫.长输管道管理现状研究.现代商贸工业, 2009年第10期, 46一47.

[5] 蔡晓悦.长输管道震安全性评价方法及抗震措施.世界地震工程, 1997, 13 (3) :7-13.

[6] 室外给排水和煤气热力工程抗震设计规范及编制说明TJ32—78、1984.

[7] 输油 (气) 埋地镑质管道抗震设计规范SY14050—91中国石油天然气总公司管道设计院.

[8] 四川输气干主丘地震地质灾害评价报告四川省地震局工程地震研究所, 1994.6.

[9] 管道腐蚀调查橙铡报告四川石油管理局输气公司, 19948.

[10] “建筑抗震设计规范GBJlI一89.