天然气站场压力容器及管道作业风险控制分析

摘要：在一般长输天然气站场中，为了提升天然气的存储量，会采取低温设备来对液态天然气进行存储，而液态天然气遇到热会气化为气态，在液态形式下，天然气对于其低温加压设备与管道的使用要求都相当高，这样很容易造成一定的安全风险。同时天然气气态状态本身就属于易燃易爆气体，随着各个天然气站点的逐渐增多，位置偏远，工作量相对较大，这也在一定程度上提高了其本身的安全隐患。

关键词：天然气；站场；压力容器；管道作业；风险控制

1.长输天然气站场管道的特点和在线检验分析

1.1站场管道的特点

天然气站场的管道和长输管道是整个天然气输气管道系统的重要组成部分。其中站场的管道属于输气管道系统的核心与枢纽，负责调压、计量和净化与冷却等重要功能。相对于长输管道来讲，天然气站场管道在设计层面上都会采取比较复杂的结构，并且其内部的构件也相对较多，如弯头、三通等元器件，这样也直接导致了长输管道经常会出现应力局部集中的情况。同时站场管道系统中也包含一些露空、埋地管道以及一些工艺撬块等构件，由此所组成的管道密度较大，元器件也相对较多，敷设过程十分复杂。

针对天然气站场管道分析，其主要特点包含以下内容：（1）有过多的地下构筑物和市政管道，在具体施工期间受到的干扰相对较多。（2）各种管道的元器件相关较多，如安全阀、仪表、截止阀和法兰等构件。（3）管道管径相对较小但是尺寸类型相对较多，其与动设备以直接方式进行连接，存在一定的压力波动情况。（4）因为站场面积的限制，为了满足相关的设计工艺要求，管道敷设的相对较为密集，交叉与多层敷设的情况较多。（5）因为产能的增加需求，站场可能存在多次改建与扩建的情况，整个站内的管道系统缺少系统性和一致性的设计。

1.2站场管道在线检验分析

天然气的站场管道检验主要包含定期和在线两种检验形式，其中在线检验也被称为在役检验，是指在管道不具备停机的条件下依旧采取一系列先进的检测技术来对管道进行检验。由于天然气站场内的管道结构相对较为复杂，管径小、尺寸差异大，难以实现智能内检测的方法，一般会采取无损的外部检测方法来了解管道的实际情况，但是这种检验有效性相对较低。其包含两种关系检验内容。

（1）管道检验与风险的关系。在管道投入使用之后其发生失效的概率随着时间的变化可被分为初始、正常和失效三个阶段。其中在失效阶段事故发生的概率会逐渐提高，主要是因为腐蚀、损伤或者是母线的材质劣化等问题的长期累积降低了整体导管的性能和承载力，加快设备老化与报废的速度。

（2）管道在线检验与风险的关系。根据我国质量检验检疫总局在2018年所发布的特种设备安全技术规范中关于工业管道的检验标准，其对于全面停机管道的检验周期进行了详细要求。其规定在管道使用3年之后进行首次定期检验，随后需要根据管道安全的实际情况来做好检验的周期安排。随着时间的推移，管道风险也在逐渐增加，其可能超出可接受的风险范围。管道在首次停机检验的风险情况，在首次检验期间可以发现管道一些潜在的问题和风险，随后针对于这些风险可以在管道安装过程中以维修或是更换的方式来减少风险。而随着管道继续的投入运行时间增加，其风险也会随之增加。但是如果在两次停机检验过程中进行了在线检验，并且能够检测出一定的问题和风险隐患，在进行整修和整改后可以将失效风险降低，并且将其控制在下一次停机检验的可接受范围内。

2.天然气站场压力容器作业风险分析

在天然气站场中如收发球筒、旋风/过滤分离器、排污罐等都是常见且典型的压力容器。而最为常见的作业内容包含收发球作业、分离器的清理和内部附件更换等。由于作业情况的不同，对于其进行整体分析也存在一定的复杂性。所以对于一些不同的作业内容需要作出共性的风险分析和评估，求同存异，对于一些同类的风险可以采取一些更加简洁、规范及可靠的安全作业措施。这对于整个管道和压力容器的运行安全有着十分重要的指导意义。

3.天然气站场管道作业安全控制措施

3.1防控火源

一般在天然气站场内所引起爆炸的火源主要有电、化学、热和机械火源四种形式，而输气站则很少存在热火源。

（1）对于机械火源的防护主要还是从作业的工具和方式来进行，首先可使用防爆工具，其次需要使用非金属制作一些经常碰撞和摩擦的部分，最后需要做好冷却、润滑和隔离等方面的工作内容。这三种方法可独立使用也可组合使用。

（2）电火源的防护主要需从作业目标与方式出发，一为人体和工具所释放的静电，二为设备接地良好，且操作气体的介质流速被控制在5m/s以下。

3.2湿式作业

一般的湿式作业主要用在阻燃和降尘等工作中，并且对于含硫天然气管道中可能存在的FeS粉末可以起到物理化学作用，避免自燃的情况发生。且其所产生的硫化氢气体可以微溶于水，形成“氢硫酸”，该物质能够和水中的氧进行缓慢的化学反应，产生不溶于水的单质硫，便于物质的去除。

3.3置换吹扫

为了防止天然气管道的爆炸，在作业期间做好内部天然气和空气的混合也是置换的必要目的。目前所采取的置换方法主要有以下两种。

（1）大气压力稀释置换法。在容器和系统的一端引入氮气，这时系统内的空气以及其他气体就会被置换到另一端的大气中，在大气压力的作用吹扫系统。但是该方法存在死角，在一些局部的区域不能彻底进行气体置换。但是这种操作可以采取一次或者是相同几次来实现系统内的气体与氮气混合的目的，其中所使用的置换纯氮气量可以利用下面公式进行计算：N=loge(Co/Ct)，其中，N表示导入氮气的总容量；Co表示整个系统初始的状态含量；Ct表示系统内最后的状态含量。如果初始状态的氧含量为21%，在吹扫后的氧含量为1%，那么需要3.045倍的氮气容器才能够置换完成。

（2）压力循环置换法。在容器或系统的一端引入氮气，促使系统内的压力提升到容器允许的压力范围，这时的空气和其他气体会与氮气混合，被置换排放到另一端的大气中，利用高于大气的压力进行重复吹扫。但是该方法缺点就是需要耗费的置换介质量较多，操作步骤较多，比较复杂。但是该方法可以根据容许的操作压力和吹扫后所需要的纯度来进行一次和几次的系统内吹扫，被稀释后的操作可以利用下面公式进行计算。Ct=Co/Pn，其中，n表示导入氮气之后充压后排放的次数；Co表示初始状态的含量；Ct表示系统最后的状态含量；P表示每一次对于系统充压之后的压力。

3.4强制通风

在天然气输气站场中所存在的强制通风设备主要是轴流风机，部分生产的房屋中直接加装轴流风机，将其与测温和可燃气体进行探头连锁。并且对于一些输气厂区内可采取大功率、防腐与防爆型的轴流风机，以此来实现场地内有效的对流通风效果。

3.5实时监测

现阶段的天然气站场内主要选择固定式可燃气体检测仪、便携式单一气检仪和可燃气体检测仪三种设备作为监测主要设备形式。这三种设备可以分别实现区域性的可燃气体监测连锁报警、个人便携监测告警以及单点的检测数据采集等工作。在实时监测过程中还需要注意多点和多次的进行检测，取样和动火的时间间隔可以被控制在30min以内，坚决杜绝死角，减少安全风险的影响。

4.结论

综上所述，为了全面保障长输天然气站场的安全运行，在对其压力容器和管道进行作业期间，可以根据管道的型号和压力容器的特点来选择适合的方法进行检测，在作业过程也需要采取针对性的保障措施，在保障作业安全的基础上方可使天然气站场长期稳定的发展与运营。