油氣儲(chǔ)運(yùn)長輸管線安裝缺陷與事故處理分析

孫殿民 李云云

新地能源工程技術(shù)有限公司 河北廊坊 065001

天然氣已經(jīng)成為我們社會(huì)的重要能源之一。相對完善的天然氣管網(wǎng)為社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供了強(qiáng)有力的保障。然而，天然氣本身具有易燃易爆的特點(diǎn)，這一特點(diǎn)帶來的隱患不容忽視。天然氣長輸管道輸送距離較長[1]。雖然管道運(yùn)輸?shù)陌踩韵鄬Ω哂谄渌\(yùn)輸方式，但在運(yùn)輸過程中一旦發(fā)生泄漏，將造成極其惡劣的社會(huì)影響，對人民生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成重大威脅?，F(xiàn)階段，我國主要采用不停輸和壓力封堵技術(shù)對輸氣管道進(jìn)行維護(hù)和維修。在此背景下，加強(qiáng)相關(guān)技術(shù)的研究，提高該技術(shù)的應(yīng)用效果，已成為重點(diǎn)工作內(nèi)容之一。

1 保證長輸管線運(yùn)行可靠性的意義

現(xiàn)階段，國家社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民日常工作生活日益依賴天然氣和石油資源[2]。但從現(xiàn)階段實(shí)際發(fā)展情況看，我國東西部化石燃料分布不均，東部經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)對化石燃料資源需求量大，但資源儲(chǔ)量較少；西部地區(qū)儲(chǔ)量豐富，但由于東西跨度大，油氣資源運(yùn)輸困難，也使得東部地區(qū)開發(fā)所需的油氣資源仍需依賴進(jìn)口。為了擺脫這一困境，國家不斷加大投資力度，推進(jìn)東西油氣輸送項(xiàng)目建設(shè)。同時(shí)，國家相關(guān)政治綱領(lǐng)提出了合理規(guī)劃和建設(shè)能源儲(chǔ)備設(shè)施，加強(qiáng)油氣資源儲(chǔ)備和調(diào)控能力，進(jìn)而提高國家能源安全建設(shè)要求。為促進(jìn)我國東北、西部和海上油氣資源運(yùn)輸戰(zhàn)略的實(shí)施，有效促進(jìn)我國油氣資源供應(yīng)格局的協(xié)調(diào)發(fā)展，油氣儲(chǔ)運(yùn)長輸管道工程的重要性將繼續(xù)提高。

考慮到天然氣和石油資源的易燃易爆特性，一旦油氣資源泄漏，在明火情況下很容易導(dǎo)致嚴(yán)重火災(zāi)或爆炸事故。因此，在實(shí)際開發(fā)過程中，中國將油氣資源歸為重點(diǎn)監(jiān)管的化學(xué)危險(xiǎn)品。根據(jù)中國相關(guān)法律法規(guī)的火災(zāi)危險(xiǎn)性分類標(biāo)準(zhǔn)，石油資源中的原油和成品油分為三類，天然氣分為A類和B類物質(zhì)。由于原油和成品油都是揮發(fā)性的，屬于易燃易爆物質(zhì)，天然氣泄漏后會(huì)迅速擴(kuò)散到大面積。一旦濃度超標(biāo)，在擴(kuò)散過程中遇到點(diǎn)火器，將導(dǎo)致重大安全事故。此外，封閉管道內(nèi)的油氣資源燃燒也會(huì)引發(fā)大爆炸，對周圍人員和工作人員的生命安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。

此外，考慮到油氣物質(zhì)揮發(fā)后毒性高，且受油氣物質(zhì)熱膨脹特性的影響，一旦長距離油氣儲(chǔ)運(yùn)管道安裝誤差造成大量油氣泄漏，它可能會(huì)危害周圍人的健康。泄漏的油氣會(huì)刺激人體呼吸系統(tǒng)，導(dǎo)致中毒或窒息，嚴(yán)重危及公民生命安全。由此可見，油氣資源儲(chǔ)運(yùn)長輸管道安裝質(zhì)量的重要性。因此，在擴(kuò)大油氣儲(chǔ)運(yùn)規(guī)模、配置油氣資源的同時(shí)，更應(yīng)注意控制油氣長距離儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施的安裝質(zhì)量，防止重大安全事故的發(fā)生，確保人民生命財(cái)產(chǎn)不受損害，自然環(huán)境不受污染。

2 長距離油氣儲(chǔ)運(yùn)管道安裝缺陷

2.1 焊接人員綜合素質(zhì)及管理缺陷

在油氣儲(chǔ)運(yùn)長輸管道的安裝過程中，更重要的安裝作業(yè)是焊接作業(yè)，長輸管道的安裝工藝和質(zhì)量要求對焊接作業(yè)的質(zhì)量提出了更高的要求，這也對焊接人員的焊接操作水平提出了更高的要求。但由于從事該項(xiàng)工作的員工綜合素質(zhì)參差不齊，現(xiàn)場作業(yè)管理中未做好焊接人員資質(zhì)的嚴(yán)格考核，6個(gè)月以上未進(jìn)行焊接作業(yè)的未進(jìn)行復(fù)試[3]。管理工作僅通過記錄其新信息進(jìn)行。焊工數(shù)量管理不到位，增加了焊接質(zhì)量檢查的難度，無法保證長輸管道的安裝和焊接質(zhì)量。

2.2 焊接設(shè)施管理缺陷

正是由于焊接作業(yè)對長輸管道安裝質(zhì)量的重要性，對焊接設(shè)備和工具提出了更高的要求。但是，如果焊接作業(yè)現(xiàn)場存在管理不善的問題，造成混亂，焊接設(shè)備的管理和維護(hù)不落實(shí)，焊接作業(yè)中設(shè)備發(fā)生故障的概率很高，這將影響焊接作業(yè)的順利開展，導(dǎo)致焊接質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的問題。此外，未能保證焊接設(shè)備的資金投入，導(dǎo)致焊接設(shè)備未能及時(shí)更新和維修，以及未能做好焊接設(shè)備的檔案、記錄和管理，將無法有效預(yù)防設(shè)備故障，不能及時(shí)有效地診斷和處理設(shè)備故障。

2.3 管線安裝中的焊接問題

油氣管道安裝過程中需要進(jìn)行大量的焊接工作，焊接質(zhì)量是關(guān)系到管道安全的重要環(huán)節(jié)。施工過程必須嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行，每個(gè)焊接接頭必須有明顯的標(biāo)記。施工現(xiàn)場管理混亂，焊接設(shè)備管理不到位，導(dǎo)致焊接設(shè)備故障，導(dǎo)致油氣管道安裝質(zhì)量故障。施工單位未派專人對焊接設(shè)備進(jìn)行保養(yǎng)，設(shè)備保養(yǎng)未認(rèn)真落實(shí)并做好記錄。焊接設(shè)備一旦出現(xiàn)問題，將給油氣運(yùn)輸帶來嚴(yán)重的安全隱患。

管道焊接材料對管道焊接也有重要影響。施工單位對焊接材料管理不到位，造成工程浪費(fèi)，成本增加，材料供應(yīng)商產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)不嚴(yán)，焊接材料產(chǎn)品質(zhì)量不合格，影響工程質(zhì)量?，F(xiàn)場材料儲(chǔ)存管理未單獨(dú)放置，設(shè)施放置不當(dāng)造成原材料潮濕浪費(fèi)。

管道安裝期間工人的素質(zhì)也參差不齊。有些焊工沒有通過正式考試，也沒有取得專業(yè)證書。施工過程中必須嚴(yán)格、徹底檢查，確保焊接工人持證上崗[4]。正在制定相關(guān)培訓(xùn)計(jì)劃，將在6個(gè)月內(nèi)進(jìn)行培訓(xùn)，以提高焊接工人的技能，焊接工作的交接也應(yīng)嚴(yán)格記錄，并在焊接位置打印完成日期和編號，以供日后驗(yàn)證。

2.4 基礎(chǔ)施工人員的管理

焊接在油氣儲(chǔ)運(yùn)長輸管道建設(shè)中起著重要作用。目前，我國已經(jīng)對油氣儲(chǔ)運(yùn)長輸管道施工中的焊接工人提出標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)要求。但是在施工現(xiàn)場，大多數(shù)焊接工人的焊接技術(shù)不高，專業(yè)素質(zhì)較低。此外，對從事長輸管道的焊接人員沒有進(jìn)行嚴(yán)格檢查。施工現(xiàn)場的焊接工人大多文化程度低，不具備相關(guān)安全知識，缺乏對焊接人員的管理。因此，在管道焊接過程中，工人沒有按照焊接施工工藝作業(yè)，無法保證油氣儲(chǔ)運(yùn)長距離管道安裝的質(zhì)量，很容易發(fā)生油氣泄漏，造成安全事故。

2.5 管道安裝及施工材料管理缺陷

這一缺陷不僅反映在施工單位為了節(jié)約成本，故意選用不符合標(biāo)準(zhǔn)的管道材料，沒有做好管道材料的質(zhì)量檢驗(yàn)，而且沒有做好現(xiàn)場管道材料的儲(chǔ)存，這降低了它們的質(zhì)量，影響了施工質(zhì)量。此外，對于安裝作業(yè)中較重要的焊接作業(yè)，使用的焊接材料不符合標(biāo)準(zhǔn)，焊接原材料的儲(chǔ)存和差異放置沒有做好，焊接材料使用后沒有放回原位，造成焊接材料和設(shè)備的腐蝕和受潮，也將直接影響管道焊接和安裝的質(zhì)量。

3 油氣儲(chǔ)運(yùn)長輸管道事故處理辦法

目前，我國油氣長輸管道的安裝缺陷主要集中在焊接工程管理不善、管道材料質(zhì)量差等方面。由于施工現(xiàn)場相對復(fù)雜，施工單位在實(shí)際工作過程中對焊接設(shè)備管理體系的管理重視程度較低，施工人員對設(shè)備維護(hù)管理的重要性認(rèn)識不足，這導(dǎo)致焊接設(shè)備在施工過程中發(fā)生故障的概率很高。受施工工期緊迫等實(shí)際情況的影響，存在施工人員使用問題設(shè)備進(jìn)行焊接的情況，大大降低了油氣長輸管道安裝的可靠性。同時(shí)，施工單位焊接人員專業(yè)素質(zhì)水平參差不齊也是管道安裝缺陷的主要原因[5]。部分人員具有專業(yè)資質(zhì)，部分人員未經(jīng)過科學(xué)系統(tǒng)的專業(yè)技能考試或?qū)I(yè)焊接證書，導(dǎo)致管道各部位焊接質(zhì)量存在明顯差異，影響管道運(yùn)行的可靠性。

由于長距離油氣儲(chǔ)運(yùn)管道需要埋地敷設(shè)，實(shí)際條件對管道材料的防腐等性能有極高的要求。但是，為了降低施工成本，我國一些施工單位沒有按照國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選擇建筑材料，導(dǎo)致管道可能無法承受惡劣的地下環(huán)境，造成泄漏事故。我國也曾發(fā)生過油氣管道因建筑材料質(zhì)量不符合工程設(shè)計(jì)要求而發(fā)生油氣穿孔和泄漏的相關(guān)案例。據(jù)有關(guān)資料，此次油氣泄漏造成5噸原油泄漏，油氣管道停運(yùn)24小時(shí)以上。原油泄漏對周邊地區(qū)造成嚴(yán)重危害，對自然環(huán)境造成嚴(yán)重污染。例如，周圍3100平方米的魚塘受到影響，大量魚苗死亡。目前，除了加強(qiáng)焊接工程管理，提高管道建筑材料質(zhì)量管理外，我國在油氣長輸管道維修技術(shù)方面也有較高的研究投入。目前，常見的事故處理技術(shù)主要有不間斷輸送和壓力封堵技術(shù)、焊補(bǔ)技術(shù)等。下文將以某油田原油外輸管線搶修施工為例對不停輸帶壓封堵技術(shù)原理及應(yīng)用方式進(jìn)行分析。

3.1 不間斷停機(jī)和壓力封堵維護(hù)

油氣輸送發(fā)生故障時(shí)，可采用不間斷輸送和壓力密封維修技術(shù)進(jìn)行事故處理和維修。這種事故處理和維護(hù)方法主要是在發(fā)生事故故障的管道兩端連接一段旁通管道，采用壓力開啟技術(shù)，以促進(jìn)旁通管道內(nèi)天然氣的輸送，最后采用壓力密封技術(shù)封堵有問題的管道，然后在里面進(jìn)行緊急維修工作。然而，這種維護(hù)技術(shù)比較復(fù)雜，需要投入較高的成本。目前，中國國內(nèi)已經(jīng)有很多企業(yè)能夠完美地實(shí)施這項(xiàng)技術(shù)。因此，在維護(hù)運(yùn)輸管道時(shí)，應(yīng)綜合考慮各種因素，最終決定使用的技術(shù)。

3.2 焊補(bǔ)工藝

如果長距離油氣儲(chǔ)運(yùn)管道出現(xiàn)問題，也可以采用焊接修復(fù)技術(shù)對管道進(jìn)行修復(fù)。目前，我國油氣長輸管道的焊接修復(fù)主要采用堆焊、補(bǔ)焊和焊接鋼套管的方法[6]。然而，在采用焊接修復(fù)技術(shù)修復(fù)有問題的儲(chǔ)運(yùn)長輸管道時(shí)，由于低溫氣流在運(yùn)輸管道中連續(xù)流動(dòng)，對焊接熱影響很大。由于溫度的影響，管道內(nèi)的焊接結(jié)果達(dá)不到理想的修復(fù)效果。此外，在焊接修復(fù)中采用了加壓焊接技術(shù)。由于該技術(shù)的強(qiáng)大壓力，很容易將管道燒穿或開裂。

3.3 停止運(yùn)輸并更換管道

目前，當(dāng)中國油氣儲(chǔ)運(yùn)長輸管道出現(xiàn)問題時(shí)，最簡單的解決辦法是停止現(xiàn)有管道的運(yùn)輸，切斷現(xiàn)有管道，安裝新的運(yùn)輸管道，更換現(xiàn)有管道，從源頭上解決管道問題。但目前我國油氣輸送管道較為單一。如果使用該解決方案，將影響下游用戶對石油和天然氣的使用。因此，這種最簡單的處理方法通常不會(huì)經(jīng)常使用。

3.4 進(jìn)行有效的防腐和保溫

油氣管道試壓后，為了提高管道的使用壽命和油氣輸送的安全性，通常采用在管道外壁加保護(hù)層的方法。在添加防腐保護(hù)層后，可將侵蝕與外界隔離，達(dá)到防腐隔熱的效果。石油瀝青的防腐使用相對簡單、廉價(jià)，但會(huì)污染環(huán)境。目前，環(huán)氧煤瀝青防腐材料已用于管道防腐。防腐層施涂前必須除銹，管道表面必須清理干凈，除銹后涂底漆，然后纏繞玻璃布，再施涂防腐層。為保證防腐質(zhì)量，必須在涂層完全固化后進(jìn)行埋地作業(yè)。

4 結(jié)語

長距離油氣儲(chǔ)運(yùn)管道的安裝質(zhì)量直接影響到我國發(fā)展所需資源的供給?，F(xiàn)階段，由于焊接和管道材料缺陷引起的油氣資源泄漏是影響管道運(yùn)行可靠性的主要原因。因此，在實(shí)際工作過程中，除了加強(qiáng)預(yù)防工作外，管理部門還應(yīng)根據(jù)輸油輸氣管道維護(hù)改造的需要，重視堵管工藝和設(shè)備的開發(fā)，從而有效提高不停輸壓力封堵技術(shù)的應(yīng)用效果，為提高油氣長輸管道的運(yùn)行可靠性提供有力保障。