天然气站场管道安全问题与检验分析

摘要：天然气站场管道设备作为天然气输气管道系统的重要组成部分，承担着输气管道系统的枢纽和心脏作用，一旦发生管道结构疲劳断裂失效，甚至泄漏爆炸，后果不堪设想。因此，站场管道安全问题一直是国内外学者和管道运营企业关注和研究的热点。基于此，文章从安全管理与风险评价的角度出发，通过找出管道设备潜在的失效机理和安全缺陷问题，诊断管道设施系统的安全状况和功能性能。以为后期的合理的维修、更换和改造提供基础，以避免安全事故的发生，使其能在风险可接受的前提下尽可能延长使用寿命。

关键词：天然气站场；输气管道；安全问题；检验优化

1站场输气管道安全问题与管道检验发展研究现状

目前我国在天然气管道风险评价和安全问题管控方面的实践经验较少，同时由于管道运行管理经验不够成熟，完整的失效数据库还没有健全和完善起来，但己逐步开始开展数据的积累及完善评价技术的研究。导致天然气输送管道失效的原因主要可以分为两大类：一类是由管道外部因素引起的，例如：管道外防腐层的破损、外部环境的变化等。另一类则是由管道内部因素引起的，从检测方法的分类来说，可分为管道外检测和管道内检测。顾名思义，外检测就是从管道外部进行检测，其目的是检测管道外防腐层是否破损以及管道外腐蚀情况。而内检测则侧重检测变形、裂纹及管道内腐蚀情况等。

2天然气站场管道的特点与安全问题

2.1天然气站场管道的特点

 (1)地下构筑物与各类市政管道(包括电力、排污、水务及通讯等)过多，干扰严重；(2)管道元件较多，如各类仪表、安全阀、截止阀及法兰等较多；(3)管道管径不大且尺寸类型较多，管道长度短；(4)管道与动设备直接连接，存在压力波动；(5)因站场面积受限，为了满足工艺要求，管道敷设密集且存在多层敷设及交叉；(6)因产能需求的扩张，站场多数经过多次改造和扩建，站内管道系统缺乏设计一致性和系统性；(7)相对于石化企业的工业管道而言，介质来源单一；(8)多数老站场的埋地管道无设置阴极保护装置，且有大量的避雷接地装置。

2.2天然气站场管道安全问题

2.2.1天然气泄漏安全问题

通常情况下，出现天然气泄漏问题主要是由设计原因和管道材质原因导致的。一方面，设计人员在进行管道设计时，疏忽了对压力、流量以及其他因素对管道影响的考虑，容易出现天然气泄漏造现象，而导致站场发生事故；另一方面，由于管材材质问题，长时间出现管线的管壁被腐蚀而导致变薄，最终泄漏。天然气出现泄漏很容易导致火灾爆炸，加上站场管道设备之中存储大量天然气，一旦出现天然气泄漏会造成不可估量的损失。

2.2.2压力超标引发的安全问题

天然气站场管道具有压力高的特点，需要加强对其输送中压力的监控。工作人员一旦在设备的操作过程中出现失误，就会存在引发管线超压的情况，进而给站场带来灾难。结合相关实践中存在的问题总结，如由于站场中的收球筒处理不当，导致筒内压力急剧上升，一旦没有及时控制，存在引发爆炸的危险。同样，如果站场相关设备出现故障也会引发安全事故，必然会接连引发站场内其他相关问题，如出现可燃品的爆炸及燃烧等，造成的危险难以控制。

2.2.3人为因素造成的安全问题

天然气站场内有大量的设备，这些设备的正常运行和维护需要人为控制与操作。例如手动阀门，需要工作人员依照相关规划和实时数据进行合理操作。另外，天然气站场是24小时不停运行的，在轮班的过程中，员工极易疲劳，导致设备操作不当，引发意外事故。

3天然气站场管道安全分析与检验方案优化

3.1天然气站场管道失效可能性分析

以安全风险检验相关理论、同类设备的平均失效频率数据和对历年天然气站场管道安全问题的统计为基础，同时结合天然气站场管道的特点和损伤机理，从设备运行影响因素、管道管理影响因素、超标缺陷影响因素等多方面进行分析。

管道设备的安全性影响因素可以从站场条件、寒冷天气运行、地震活动、工艺稳定性、工艺连续性、安全阀、管道建造规范、寿命周期、安全系数、振动监测等多方面进行分析。其中站场条件的安全影响因素主要为站场管理总体能力、临时维修和小修能力、防腐措施的例行维护、站场管理员对设备维护的重视程度、站场布局与结构是否允许随时进行维修和检验活动。寒冷天气的安全影响因素主要为冰雪堆积导致小管径管段的变形或者断裂、低温影响监测系统和设备的正常运行。地震活动安全影响因素主要为地震活动对设备的损坏程度。

工艺稳定性的安全影响因素主要为管道和设备是否包括特别高的操作温度或压力、工艺是否在站场或其他行业出现过任何重大安全问题、管道是否涉及特殊材料、工艺的控制系统能否满足安全标准要求等。工艺连续性的安全影响因素主要为计划停机或非计划停机造成装置系统停止运行，增加装置系统的失效概率。安全阀的安全影响因素主要为延期维护，致使安全阀失效。管道建造规范的安全影响因素主要为管道设备是否满足规范的最新版本要求。管道寿命周期安全影响因素主要为管道投入运营到了后期失效概率急剧增加。振动监测安全影响因素主要为振动引起承压部件的侵蚀和磨损程度。

管理水平的安全影响因素主要为安全生产责任制、工艺安全信息、工艺危害性分析、安全检查、变更管理、操作规程、安全作业、人员培训、检验和维护、投用前的安全检查、应急措施、事故调查、安全生产管理系统评价等内容是否有落实。

对管道而言，一般发现缺陷会由当地特种设备研究院依据相关规程对其进行风险评级。如发现超标缺陷，则进行使用评价和剩余寿命测算，对于严重的缺陷才会要求立即维修更换。管道超标缺陷的安全影响因素主要为高温、疲劳、特殊介质作用环境导致管道出现超标缺陷。

3.2天然气站场管道安全检验方案优化

经过以上分析可以得出天然气站场管道中可能存在的安全影响因素很多，为了避免出现这种安全问题，需要进行管道在线检验方案的优化，降低管道风险的失效概率。通过有限的检验费用投入的情况下，使用更有效的检测技术方法、调整检验的周期和频次以及增加抽查的比例对高风险部位进行检验和关注。对于低风险的部位可在可接受风险的范围内适当降低检验的投入，以此调整检验方案的有效性。

3.2.1优化检验范围的选择

如可借助现代风险评价方法进行分析和计算，区分出站内工艺管道系统的高风险管段、一般风险管段和低风险管段部分。常用的风险评价方法有安全检查表法、失效模式及后果分析法、专家评分法、故障树分析法、陶氏化学火灾、爆炸指数法、基于风险的检测等，需要根据想要达到的评价目的和评价对象的特点进行合理选择。

3.2.2检验技术及其有效性

在进行检验方案制定时，需要结合可能出现的破坏形式、防腐层、操作温度和内部缺陷的能力等对对检验技术有效性的影响。目前常见的天然气管道检验方法有目视检验、超声测厚、渗透检测、磁粉检测、射线检测、在线声发射监测等。不同的检验方法对各种破坏形式的检验有效性不同，如：目视检测对减薄、焊缝裂纹、尺寸变化和鼓泡效果较好；超声导波检测对减薄、微裂纹/微孔形成效果较好；磁粉检测对焊缝裂纹效果较好。

4结语

站场担任着对天然气汇集、储存、加工处理以及输送等任务，其特点就是站场重型设备多、工艺流程多样、管道布置复杂、管道元件多。由于受到站场工艺管道内介质的多样性和外界环境变化等因素的影响，工艺管道会出现不同程度的损伤和腐蚀，这也成了威胁天然气集输站场安全的重要因素，如何保障站场管道的安全运行对上下游能源供应十分关键，站场管道的安全运行关键一步是站场燃气管理的检验方案优化，能最终实现检验资源的分配优化，避免管道检验不足和过度检验的情况。