天然气管道基础下沉造成弯曲变形的风险分析

耿培森

摘要：天然气管道在长期运行过程中，由于架空段会受到地质基础下沉的影响会造成弯曲变形的情况。天然气管道如果发生严重的弯曲变形，会产生開裂失效的可能性，对天然气管道的运输造成安全隐患，甚至可能会发生天然气泄漏问题，不但会引发较大的火灾和爆炸事故，很可能会对周边的居民和操作人员造成致命危险。另外如果天然气管道发生开裂，不但会对企业造成较大的经济损失，还会对社会造成严重影响。因此有必要对基础下沉造成弯曲变形的管道进行测量，分析变形因素并提出合理的改进措施，提高天然气管道的运行效率。

关键词：天然气管道;基础下沉;风险分析

通过管道来运输天然气是一种比较安全的输送方式，但是由于各种人为因素、材料自身因素和自然环境的因素导致管道的失效时间比较短，所以往往会发生一些失效事故。另外，天然气管道也会因为基础下沉而造成弯曲变形，导致管道出现损坏。天然气本身就是一种易燃易爆品，一旦发生管道失效事故就会对人体和环境造成一定的危害性，虽然管道公司已经做出相关的维护措施，但是还是有一些意外因素出现，造成天然气管道失效。另外，因为天然气管道比较长，每段所发生的风险都不会相同，所以就需要指定一种天然气管道进行风险分析，在进行风险分析之前一定要收集各种对天然气管道的影响因素。

1 风险分析

风险评价技术最早开始于美国，随着该技术的不断发展和研究逐渐运用到化学工业和天然气管道输送等方面。每个行业对于风险评价技术的运用都不会相同，所以对天然气长输管道定量风险评价技术应该借鉴其他行业的相关数据，来制定适合自己的风险评价技术。

在天然气管道运行的过程中往往会出现管道失效的情况，之所以出现管道失效主要分为三种情况其中包含：穿孔、泄漏、断裂等方面。通过对国外的天然气管道失效数据可以发现在天然气事故中：断裂占1%-8%，穿孔占15%-35%，泄漏占40%-80%。其中发现造成这些管道失效的原因就是由于管道受到基础下沉而发生的弯曲变形，因此，需要分析管道弯曲变形的原因，并提出改进措施可以有效提高管道的使用寿命。

2管道变形情况

管道应力分析需要提供管道变形准确的数据，在检验过程中需要使用到水平仪和精准仪对管道进行弯曲变形测量，针对弯头焊缝方向进行变形测量。根据架空直管道弯曲变形中最大部位开始测量，可以发现管道受到地基下沉的影响较大，对该部位进行应力分析，通过建立管道模型，可以发现应力分析范围包括架空铺设管道以及相连接的埋地管道，可以有效得出管道在发生弯曲变形时所受到的应力情况。

3管道变形原因分析

管道在铺设过程中，由于周围环境的影响会导致地质基础下沉，管道在设计阶段对地质基础下沉预估不足，以及在施工阶段没有按照相关要求进行施工、监督人员检查经验不足，造成管道发生沉降变形的主要原因。

管道埋地区为软土地质。通过对地质基础下沉的管段进行土壤分析，可以发现基础下沉落差严重。铺设在软土地上的埋地管道，由于地基的承受压力发生明显变化，会导致管道与地基一起发生沉降。

管道在设计阶段并没有考虑到管道周围土壤的地质条件就对管道进行铺设，对地质沉降严重程度预估不足，对于选装弹簧吊架不合理，因此会造成管道在长时间运行过程中会发生弯曲变形的现象。

当地质基础发生沉降时，埋地管道会随着地基一起沉降，而架空段支架的基础由于进行了加固，架空管道在支架的约束下，并没有随着埋地管道一起参加，因此架空管在埋地管沉降过程中受到向下的压力，导致管道发生弯曲变形。

施工单位在进行管道安装过程中并没有按照相关的施工要求进行施工，或者是由于监督检查人员经验不足，管教带投入使用以后，弹簧吊架限位插销人为拔出，导致弹簧吊架并没有发挥作用，形成刚性支架，使管道发生沉降变形。

4天然气管道基础下沉的风险分析

天然气管道基础下沉造成的弯曲变形会对居民、环境等的危害。造成危险的主要来源就是天然气管道在长期使用后因为弯曲变形对管道所造成的伤害，比如，管道破裂。管道公司一定要利用现有的工程经验进行风险评价技术分析，进一步对各种危险因素进行分析，列出不同的风险概率值。常见的方法主要包含：失效模式、影响分析、危急分析等，选择较大的风险来源进行修正和防护，危险出现后对居民的人身安全和自然环境造成影响，所以相关单位一定要把危险识别做的更加全面，这样才能尽可能的避免风险事故的发生，如果危险识别做的不够全面就造成管道公司把精力浪费在没有用处的地方，这样就大大降低了管道的安全性。

在风险分析中主要包含失效概率计算和失效后果计算。其中失效概率计算的方法主要有统计法和解析法，统计法主要是收集一些历史性的失效数据进行风险分析，然后得出某种危险在以往中所发生的频率，并且通过该数据得出频率预测将来所发生的危险;解析法不能能够很好地解释天然气管道的风险，所以解析法不能计算天然气的失效概率，因此只能用统计法来计算天然气的失效概率。

当天然气管道由于弯曲变心而导致泄漏和爆炸后所产生的后果可以利用事件树来进行分析。天然气出现泄漏首先要考虑的就是对人体的伤害，其次是对环境的危害。对人体的伤害又可分为短期伤害、长期伤害、死亡或者对人体表面的伤害，比如烧伤和呼吸问题。对环境的危害主要分为对大自然生态系统的危害，比如影响水资源，破坏地质环境和污染空气等。

5结束语

通过对受地基沉降影响的管道进行弯曲变形测量，在有限元应力分析过程中对变形原因进行分析，并提出相应的改进措施。在实际应用过程中，如果发现管道发生弯曲变形，应当立即停止使用，对管道弯曲变形的部位进行维修或者更换以后才能够进行使用，并且需要加强设计、施工、监督等单位的规范要求，建立压力管道安全管理措施，加强巡线检查制度，定期对管道进行检修工作。

参考文献：

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