输气管防泄漏技术探究

刘一鸣　王慧莹　李大桃

摘要：输气管的安全使用是保证油气运输质量的重要前提，一旦输气管出现泄漏，不仅会造成不必要的油气流失，还会引发一系列的污染与安全隐患，因此保证输气管的运输质量，合理地使用防泄漏技术是非常重要的。文章对几种常见的输气管泄漏情况进行了讨论，以探究有效的防泄漏技术。

关键词：输气管；泄漏原因；防泄漏技术；油气运输；运输质量 文献标识码：A

中图分类号：TE973 文章编号：1009-2374（2016）31-0047-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.31.024

输气管道建设一直是我国非常重要的工程，它与人们的生活和生产密切相关。例如我国的西气东输工程，不仅合理分配了资源，还给人们的生产生活带来了极大的便利。但是，如果输气管道出现泄漏的现象则会带来许多损失。而输气管发生泄漏事故的原因是多种多样的，本文以下针对输气管泄漏几种常见的种类和原因进行具体的阐述和分析。

1 输气管常见的泄漏种类与原因

在输送天然气的过程中，管道的泄漏是影响其安全运行的重要因素。根据相关的数据统计显示，输气管道发生泄漏主要有法兰间泄漏、管道泄漏、螺纹泄漏以及阀门泄漏等，以下是针对这四种类型泄漏原因的分析。

1.1 法兰间泄露

法兰间泄漏指的是在输气管道的法兰连接部分出现泄漏，而输气管的法兰部位主要有法兰垫片、法兰以及相配的螺栓一起作用进而达到较好的密封效果防止油气泄漏。法兰间泄漏一般是指法兰的密封作用减弱或者失去密封的作用，其中有许多因素会影响到法兰的密封性能，主要有以下三个原因：

1.1.1 由于法兰是与其相配的螺栓共同作用达到密封效果的，因此首先输气管出现泄漏的原因可能是输气管安装时螺栓出现松紧不一的现象，使得法兰与螺栓共同作用减弱，输气管在运行的过程中法兰中心线逐渐偏移，最终导致输气管的泄漏。

1.1.2 输气管的建设与运行都会受到外在环境的影响，例如受到物理力学和原理的影响输气管道的法兰部位在受力不均以及螺栓受到外在温度环境的影响发生变形从而出现松动，导致法兰间泄漏。

1.1.3 法兰垫片和法兰的质量存在问题以及在长期使用的过程中出现老化或者受到油、气的影响出现问题，使得输气管的法兰部位出现泄漏。

1.2 管道泄漏

在输气管泄漏中的管道泄漏会造成巨大的经济损失，同样会带来巨大的环境危害，而要降低管道泄漏的几率，首先要分析造成管道泄漏的原因，以下是本文给出的三点主要的原因分析：

1.2.1 管材本身的质量存在缺陷，再加上长期使用，管材很快出现裂纹或穿孔，进而导致管道泄漏。

1.2.2 输气管管材在建设的过程中存在质量问题。在施工建设当中，管道的铺设以及管道的焊接等的技术施工存在问题。输气管的密封程度降低，容易造成管道泄漏。但是随着输气管建设技术的进步，管道焊接这一方面的原因在逐渐减少。

1.2.3 管道泄漏还有一点原因就是可能会受到其他施工工程的影响。例如道路施工使得输气管管道的接口或管身出现裂纹、松动等或者道路违章施工导致管道泄漏。

1.3 螺纹泄漏

螺纹主要是在输气管道的连接部位，是管道的连接口。在输气管道中常见的螺纹连接是锥管螺纹连接，连接的目的是保证管道的密封性，降低输气管泄漏的可能性。从根本上说，锥管螺纹本身是不具密封性的，加强管道螺纹接口的密封性需要加大螺纹的接触压力以及减小螺纹的间隙。发生螺纹泄漏主要有以下两点原因：

1.3.1 螺纹受到外在的温度以及力的影响发生振动导致接触压力下降和螺纹松动，进而导致螺纹泄漏。

1.3.2 螺纹材质也会影响到螺纹的密封性。我国目前使用的螺纹材质一般是铅油麻丝、聚四氟乙烯胶带材质的螺纹进行输气管的密封，这两种材质的螺纹都存在一定的缺陷，在某一特定的情况下其密封性能会有所下降。

1.4 阀门泄漏

输气管道的阀门在受到管道内气体温度、压力等影响下也会发生泄漏，因此管道管理人员要经常查看或运用现代信息技术监控管道的运行状况。又或者由于阀门在生产制作中就存在一定的问题和缺陷，并且输气管长期运行下，阀门的密封性也随之有所下降，最终发生泄漏。

从以上所述的输气管泄漏的类型以及原因看，我们可以针对部分泄漏的类型以及原因采取相应的解决措施，但是有些类型和原因的发生是不可避免的，而为了提高输气管运行和工作的效率降低输气管发生泄漏的几率，我们必须要定期检查输气管的运行情况，及时发现问题处理问题。

2 有效防止输气管泄漏技术

以上所提到的输气管泄漏的类型及其原因只是泄漏事故中的一部分，而为了减少以及防止输气管发生泄漏，本文给出了以下几点相关的管理建议以及相关的防泄漏技术措施，希望能给相关人员提供一些参考，减少输气管发生泄漏的几率。

2.1 减少漏气点和静密封点

根据以上输气管常见的泄漏类型及其原因分析，输气管发生泄漏有一个较大的特点，就是输气管本身的设计存在薄弱的环节。例如输气管有许多漏气点和静密封口如法兰连接处、螺纹接口等，这些部位很容易发生泄漏。为了防止输气管发生泄漏，在输气管设计建设期间可以减少漏气点和静密封点。对此，本文认为可以将法兰连接和螺纹连接改为焊接的方式。

目前我国管道焊接技术发展相对比较成熟，其中包括焊接的材料、焊接方法和设备以及焊接的工艺等，这些方面都有所进步，并且与国外焊接技术的差距在逐渐减小。将法兰连接和螺纹连接改为焊接，主要是焊接技术可以减少漏气点，从而使得输气管在长期运行使用的过程中减少发生泄漏的几率。

在管道焊接中，焊接材料已经有了新的发展。而焊接材料一般包括焊条、焊丝、焊剂以及保护气体，其中保护气体由二氧化碳以及氧化性混合气体组成。这些气体能够在一定程度上保证焊接的质量，但是在某一情况下保护气体的使用也会使得焊缝中出现气孔。而加入使用CO2（15%～20%）+Ar（85%～80%）气体则可以获得良好的焊缝成型，进而保证输气管的密封性，减少泄漏的发生。此外，关于管道焊接，目前也已经出现了一些新的设备，例如内焊机、自动外焊机等，这些产品设备焊接的效率非常高。比如说一些自动外焊机的焊接熔深均匀，焊接的坡口宽度较大，管道焊接出现气孔等现象相对减少。我国的管道工程建设已经积累了一定的经验和基础，并且目前已经出现了较为高级的管线钢如X100和X120管线钢，这也意味着管道焊接技术也必须随之提升。而焊接技术作为油气管道建设中的重要部分，其技术的发展，油气是焊接材料以及焊接设备上的更新进步保证了输气管的高效运行。

为减少输气管的漏气点或静密封点以及减少阀门泄漏的现象，输气管的阀门在新的焊接技术之上以及阀门质量的保证之下可以有效防止输气管的泄漏。

2.2 增加冗余设计

针对输气管泄漏的常见现象，还可以适当地增加冗余设计。在输气管中增加冗余设计主要是指在输气管较为薄弱的环节重复配置其环节中的关键设备或零部件。如果输气管的某一部件出现问题或故障，冗余设备或部件介入工作担负其已经出现问题故障设备或部件的功能作用，保持输气管的正常运行，减少泄漏事故的发生。

例如，输气管中的排污管线以及防空管线可以采用双阀设计，一个阀门保证输气管的密封，另一个阀门用来截流。而在输气管建设当中，涉及到多种类型的阀门像球阀、减压阀、安全阀、旁通阀等。输气管冗余设计中的双阀设计实际上对阀门的质量是有一定要求的，目前我国的阀门生产已经能够达到ISO国际标准，并且我国的骨干阀门生产企业也已经能够按照一些发达国家的标准制造阀门如DIN德国标准等。在输气管道建设中，阀门的密封性能必须有所保障。在实施冗余设计的具体操作过程中，安装双阀门需要注意一些问题，管道的阀门采用焊接的方式，阀体带有焊接坡口直接与管道焊接连接。

此外，输气管的管线以及弯头也可以应用冗余设计，尤其是弯头采用冗余设计可以进一步增加输气管的密封性，由此防止输气管道泄漏。

2.3 建立泄漏报警系统

为防止输气管泄漏，还应当建立较为完整先进的泄漏报警系统。假设发生泄漏，通过报警系统，相关的救援技术工作人员就能够及时处理泄漏问题。就泄漏报警系统而言，市场上有许多类型的油气泄漏报警器或油气泄漏检测仪，它们主要是用来检测油、气的浓度等，油气报警器的灵敏度要求相对较高，检测的范围也要求比较广。如果站场空气中的油气超过标准的浓度报警器则会发出警报，及时通知工作人员油气存在泄露的风险，工作人员及时处理则可以降低泄露的风险以及泄露可能带来的经济损失及其他损失。

建立泄露报警系统除了安装油、气泄露报警器之外，还需要建立和安装相应的辅助设备，用以帮助工作人员及时处理泄漏问题。例如，油气报警器发出报警信号，相关的工作人员则需要立即采取行动，站场的某一特定地点要放置相关的救援工具设备等。

总之，在油、气站场中必须建立泄露报警系统，在这一层面输气管的泄漏事件会相对减少，泄漏的损失也会相对降低。

2.4 建立有效的维护管理机制

输气管道本身存在一些比较薄弱的环节部位，技术人员应用相关的技术解决一些问题，例如上文提到的将法兰或螺纹连接改为焊接的形式。但是，输气管道的运行是长期的，长年累月运行下来，输气管不可避免会出现设施设备老化等正常的现象，为防止输气管发生泄漏则需要建立一套关于输气管道的日常维护管理机制。

输气管的有效维护管理机制最重要的是体现在日常维护管理工作中，其中包括工作人员对输气管巡视检查等，针对输气管的薄弱环节进行重点检查，并对输气管中的一些部件进行更新维修。为保证输气管的正常运行，工作人员需要每天坚持定时定点进行现场检查，并着重对输气管的漏气点以及静密封点进行检查。一旦发现问题，工作人员可以及时有效地处理解决。

2.5 引进先进的管线检测技术和设备检测技术

虽然当前我国的管道建设有了较大的发展，但与一些发达国家相比还存在一定的差距。因此，就输气管道建设而言可以引进先进的管线检测技术和相关的设备检测技术。

2.5.1 在引进先进的管线检测技术方面，可以采用无损检测和声发射技术对站场的管道分离器以及收发球筒进行全面的检测。当前我国拥有许多重要的输气管线，比如西气东输、川气东送、陕京三线等，这些管线关系到我国人民群众的生产生活，因此对管线的检测是非常重要的。目前，世界上关于输气管道泄漏检测的研究可以说是非常先进的，检测的方法也是多种多样。一些较为先进的管线检测技术主要体现在检测仪器的先进性上。工作人员检测管线的安全性以及泄漏的问题上，主要应用一些可携带的检测仪器直接对管道泄漏做出响应，无论输气管道是在运行还是不在运行的状态下都能进行检测。而无损检测和声发射技术等涉及到的检测属于间接检测的方式，主要通过管道中声波、压力波、涡流、流量等物理参数和物质平衡关系对管道进行检漏。

2.5.2 在引进先进设备检测技术方面，在国际市场上已经有许多符合管道泄漏检测的设施设备。例如纹影成像技术检测法、智能爬行检测方法、嗅觉传感器技术、气体检测法、探地雷达等涉及的先进设备。这些设备可以提升检测的效率，节省时间并且安全性能比较高、精准度也比较高、使用和安装都比较方便，操作相对简易等。另外，值得注意的是运用先进的检测技术始终要对站场关键薄弱部位进行全面的跟踪检测，跟踪人员要注意充分利用这些先进的技术。

通过引进先进的管线检测技术以及先进的设备检测技术，我国输气管道泄漏事故的发生率也必定会降低。

3 结语

输气管道发生泄漏不仅会造成经济的损失，还会造成人员的伤亡，更为严重的是会对我们生活的环境产生极大的影响。例如过去发生的一些因输气管泄漏引发的爆炸事故等，输气管泄漏的问题应当得到重视，针对发生泄漏的原因采取预防措施，进而减少泄漏事故的发生。本文涉及的相关防止输气管泄漏的方法和措施并不全面，相信随着社会的发展和进步，防止输气管泄漏的技术会越来越先进，输气管道的运行会越来越顺畅。

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