天然气管道运行中常见设备故障及处理对策

2022-12-18王立国

现代工业经济和信息化 2022年8期

王立国

（建湖中石油昆仑燃气有限公司，江苏盐城 224700）

引言

由于天然气纯度高，点燃后不向外界排硫化物等有害气体，目前已被广泛应用。天燃气在开采后需要进行压缩，产生高压气后运输到燃气输出站点再进行缓释，通过压缩气体可以提高其运输效能，解决市民的用气需要。但是，由于运输天燃气的管线内部受到的压强很大，如果发生断裂或者其他破坏，会导致燃气外泄，甚至可能引发安全事故。因此，加强天然气管道运行的安全管理工作，具有十分重要的现实意义。

1 天然气管道运行中常见的设备故障原因

1.1 管材质量不合格

天然气管道作为天然气的装载体，在进行天然气运输的过程中，天然气管道的管壁必须承受非常大的压强，若管道材质不合格，将会导致重大的运行故障[1]。天燃气管通常采用钢制金属材料，并且要达到一定的标准，才能在管道施工中使用。但是有些施工公司为了节省施工成本，而采用了不合格的金属材料管道，造成了在燃气运送过程中，管线无法耐受较大压强，而产生管线断裂的情况。在天然气管线施工过程中，需要搜集施工地的地质情况信息，合理编制铺设计划，并严格按照施工要求进行施工，否则将导致管线设备故障问题。

1.2 管材氧化或腐蚀

由于受大气环境等因素的影响，天燃气管会出现氧化和腐蚀现象，给燃气运输的稳定性带来危害。首先，施工环境复杂是天然气管铺设过程的一大特点，且主要部分都遍布于城市郊外地区，在暴雨、强风等气候的影响下，管材很容易发生化学氧化和锈蚀[2]。同时，钢材在发生变质后会变得比较松散，空气就很容易流入内部，逐渐加剧管线的破损。其次，由于燃气管线运输距离很大，必须采用金属焊接方式来延长管线，在连接部位的外部也会设置金属螺钉进行紧固，但是由于金属螺钉是和一般燃气管线材料完全不同的金属零部件，会在外部环境的作用下发生锈蚀，严重危害管线输气安全。最后，有些地区靠近城市周边的天然气管线安装深度比较浅，由于动物啃食或人类的活动，管线在运行过程中逐渐形成渗漏。

1.3 焊接接口不顺畅

通常，天然气管线是先在厂房内连接好，再运送到施工地进行管线安装施工。在焊接过程中，由于员工操作失误，会产生焊接故障。首先，在管线焊接时会受工艺技术的影响，接缝处的填充料补给不足，会造成焊缝接口不均匀，在管线长时间工作的状况下，会出现燃气泄露。燃气管线在连接完工之后，还会用螺钉进行二次紧固，部分焊缝不细致的问题无法被及时发现，给后期的输气管理工作埋下隐患。在某些受地形影响急转弯的地方，由于天然气管线的焊接数量众多，不同的焊接间隔距离也很小，因此，很易发生焊接节点故障的情形。

1.4 运行环境不稳定

为提升天然气的输送质量，就必须通过压缩机压缩后再输送。而压缩机在运行中，往外输出压缩空气时会发生不平衡的状况。由于某些地方的空气脉动强度较大，管道侧面形成的气压较大，造成管线的喘振状况。而很多连结在管线上的零部件，在不平稳的工作环境下，会出现松动等故障，对燃气的管线输送造成了干扰，甚至导致设备失灵。此外，由于燃气管线在运行中因振动形成的一部分尘埃和粉末会直接吸附到管壁上，在较高压力的撞击下，管壁也会发生损坏，从而导致管线的使用寿命减少，使用成本增加。

2 加强天然气管道运行安全管理的具体措施

2.1 提升管材的防腐防锈处理效率

通过分析可知，天然气输送中常常出现管道质量问题和管道氧化腐蚀问题。为减少天然气管线的腐蚀氧化状况，在管线加工时必须加强管道的防腐防锈处理。要从制作管线的原料选用上入手，选用硬度较强、机械加工性能好的钢材，为天然气管线运输奠定坚实的基础。在对管道进行钻孔和机械加工时，也要注重规范化操作，避免由于人为操作造成管壁损伤。

在燃气管线使用过程中，内壁腐蚀现象相当严重，电化学腐蚀是造成内部腐蚀的主要原因，在燃气运输管线的维护过程中应重点解决电化学腐蚀问题。此外，燃气运输管线外壁锈蚀会缩短管线使用寿命，运输管线所处的环境对管壁锈蚀产生很大的影响，因此，对于部分运输管线锈蚀严重区域，宜采取改变地区自然条件甚至空气环境等方法，减少对燃气运输管线的侵蚀影响[3]。

避免电化学腐蚀的最主要办法就是阴极保护作用措施，在一般情况下，阴极保护作用措施就是在燃气输送管线中接入足够容量大小的直流电流，直流电流在接入后将输送管线内的表面极性改变，以最大限度降低管线内部腐蚀时电池正负极的电位差，使化学反应腐蚀电流阈值逐步降低，进而对燃气输送管线内部产生良好的防护效果。另一个常用的阴极保护办法是在天然气运输管线表面涂刷相应的防腐蚀涂料。两种方法有机组合，延长天然气运输管线距离，并最大限度提高对燃气管线的防护。

添加缓蚀剂也是防止腐蚀的一种方法，在中国地区酸性天然气田及集输管线都要定时进行缓蚀剂涂膜作业，以缓解锈蚀速度。但在采用缓蚀剂前，要针对当地土壤条件以及燃气管线的实情，选用比较合适的缓蚀剂，并使用最少量的缓蚀剂以实现管线运输时最大化的防腐蚀功效。由于缓蚀剂使用时容易对输送管线的表面特性产生负面影响，因此，应该针对管线的材料和强度参数等针对性地选用不同种类的缓蚀剂。对于改变土壤腐蚀环境方面，人们可以通过在燃气管线埋设周边的土壤环境中，通过脱水方法或者调整土壤结构pH 值的方法，最大限度减少对管线敷设周围土层的侵蚀影响，从而有效保障燃气运输管线的结构安全性。但总的来说，通过改变腐蚀环境减少燃气运输管线的受侵蚀程度，从而延长管线使用寿命的方法，由于局限性过大，实际操作成本也相对较高，而且具体的实施效益很可能不理想，因此，仅在部分特殊地区采用。

2.2 做好天然气管道的设计优化

在天然气管道设计中，要做好各种信息资料的收集，包括天然气管道类型、气候条件、设计年限和技术隐患等。根据有关的收集资料，不断优化天然气管道设计，突出设计管理能力。在设计安装层面，要发挥信息整合效果，做好设计分析和安装技术控制，整合各种设计资源，突出设计能力。要建立多层次的设计方案优化校核机制，从不同的校核和分析视角，消除设计方案的隐患。建立实际安装设计评价思维，以实际天然气管道安装流程和技术应用为分析基础，对设计方案全面评价，调整不合理的隐患，做好设计管控。

1）在天然气管线和压缩机相连接的地方，容易因压缩机工作时产生巨大振动而引起不平衡的状况，因此，必须将降低振动危害作为重点工作，并采用科学的方法延长天然气管线的使用寿命。在管道相连处设置减振缓冲设备，以减小压缩机振动对天然气管线的传输效应，确保连接牢固，降低管线振动。

2）工程设计技术人员在对天然气管线的联接口进行设计时，也应巧妙运用流体力学基本原理，通过对联接支点位置的合理设计，以使管线保持相对稳定的状况。

3）适时给压缩机的轴承添加润滑油，以使其转动更加平稳顺畅。在压缩机正常工作时，安检工作人员要对其振动频率、幅度等参数加以评估，一旦发现管路运输压力增大，应立即做出减震处理。

2.3 加强对天然气管道施工的过程管理

1）天然气管道安装应以全面细化的制度作为指导，明确责任范围，加强监管力度，保障制度内容合理，对天然气管道安装具有较高的指导作用。

2）在天然气管道安装过程中要做好监督管理，依照监督制度对有关作业人员的行为全面监督评价，有关监督人员要对各个监督环境进行现场监督指导，提升监督管理水平，保障监督工作顺利开展。

3）天然气管道安装过程中做好进度管理工作，能提升管道安装的成本控制能力和进度管理优势。依据进度管理计划，提前做好有关材料、设备、人员的调配，可有效推进天然气管道不同安装作业阶段的施工任务，各项工作稳步实施，提升组织协调能力和施工进度管理水平，保障施工计划顺利实施。

4）天然气管道安装作业过程中，要发挥更加到位的安装控制能力，提升安装水平。

2.4 加强管道运行的安全管理

在天然气管道设计安装以及运行维护中，要建立全面的安全规章制度，做好安全管控，突出安全管理水平。要设立必要的安全管理机构，对各项安全管理目标有效落实，依靠管理流程，高效完成安全管理计划。同时，应采取有效的天然气管道应急措施，防止安全事故发生。

1）在日常管理工作中，要严格执行管理制度，确保每个员工都能能认真工作，并进行每日管理工作记录。在管道装配流程中，工程人员不能走过场，而要把每一项技术参数都落实到位。

2）当天然气经过管线运送到气站时，气站人员必须及时做好置换处理，以保证气体在储存过程中的安全。

3）在出现交通事故时，要尽快断开所有气源，立即封闭交通事故现场和附近危险性地区，并尽快撤出、疏散在场人员，设立警告标识，设法保护相邻装备、设施，及时关停附近所有火源、电源，以避免产生静电火花。同时，将易燃易爆物质及时移离危险范围，以避免事故扩大并造成次生灾难。设立警戒线并划定安全范围，对交通事故现场和附近地区开展易燃物质调查、有毒气体调查、大气环保监控和气象预报，在必要时对附近社区发布特别警告，及时制订火灾事故紧急救护预案（灭火、堵漏等)，并负责落实，在场救护工作人员要进行人身保护，防止灼伤、中毒等危害。