天然气管道可靠性设计方法概述

天然气管道可靠性设计方法概述

文鹏  ,徐玉龙

博思特能源装备（天津）股份有限公司  天津市   301712

摘要：长输管道作为具有安全优势的一种运输形式，是长距离输送天然气的重要运输方式。但基于天然气长输管道在投入使用中可能受到的来自于自然、管材质量和其他人为因素的影响，需要在设计天然气长输管道工程中革新设计理念，有效避免现阶段管道工程设计中存在的设计质量参差不齐、项目管理资源相对紧缺、设计理念墨守成规、设计质量管理相对滞后等一系列问题，从设计阶段即保证天然气长输管道工程的质量。本文对天然气管道可靠性设计方法进行阐述，优化设计质量管理过程。

关键词：天然气；长输管道；工程设计；设计策略

中图分类号：TE973                文献标识码：A

引言

随着我国经济的快速发展，天然气用量的不断增加，输气管线的建设和铺设日益增多，同时也给输气管线的安全运行带来了严峻的问题。比如，随着城市建设的加速，天然气管道被大量占用、人为破坏、环境腐蚀等原因，天然气管道的高压易燃易爆、管线长、交叉复杂、分布广等因素更是给天然气输送管道运行带来严重安全隐患。为了保证输气管线的安全和质量，保证输气的稳定性，保障人民的生命和社会发展，必须对输气管线的安全和质量进行科学、有效的管理。输气管线的安全和质量控制，不仅是保证安全平稳输气的一种有效途径，也是我国天然气管线建设和生产运行的一个重要环节。

1 天然气管道泄漏的原因分析

1.1 设计方面的原因

设计上的问题主要是由于管线和管线设计中的一些问题，造成了管道泄漏。一般而言，天然气管线必须穿越河流、沼泽地、沙丘等复杂地形，而这些区域的土壤环境差异很大，所以在进行管线规划时要综合考虑，如果设计不当，就会引起管线的泄漏。

1.2 管道施工中质量监管不到位

长输管道施工的推进需要以科学且完善的监管体系为保障，长输管道建设过程中所使用管道建材应具有较高的强度、良好的抗腐蚀性，并能够对恒温温度加以维持。也就是说，在施工过程中需要提高技术稳定性，加强质量监督管理，这是长输管道施工得以顺利推进的前提。但实际上，当前天然气长输管道施工中缺乏完善的监督管理体系，现有管理不够严格，导致管道施工质量难以得到保障。

1.3 自然腐蚀原因

目前，所有的天然气管道都是经过防腐和保温的，而在钢管的外层，则是一层防腐层，每一层都有各自的寿命。一旦超过了使用寿命，那么它的防腐蚀性能就会降低，从而导致泄漏。另外，由于地下管线周边土壤中微生物、酸碱等因素比较复杂，或者有很强的杂散电流，都会引起管线的腐蚀和泄漏。更严重的是，如果钢管防腐涂层的施工质量不合格，也就是钢管在包覆层之前，除锈、刷底漆、干燥等工艺处理不当，导致外层防腐层有缺陷，从而加速腐蚀，从而导致泄漏。另外，由于管线附近的树木受其根部的影响，会造成防腐层的损坏，从而发生泄漏。

2 天然气管道可靠性设计方法

2.1 确定输气站工艺

输气站的天然气分离器、过滤器选择标准是具备较高的除尘效率、有较强的耐磨损性和较长的使用寿命，分离器、过滤器能配合供气压力使用，保证天然气机械杂质低于规定要求。计量装置应当遵循准确、稳定、范围广、占地面积小的原则选择如气体超声流量计、气相色谱分析仪。流量控制阀应当在保证压差适应范围大、自主调节性能好、安全可靠的前提下进行选择和配置。流程阀则适宜选用球阀和气动球阀两种类型。在确定输气站管道时需要考虑到输气首站天然气的温度和天然气对于管道的腐蚀情况，再根据沿线地质、水文、行政等相关资料优先选择安全可靠性更强的钢管钢级。如管线需要穿越地形复杂的路段则适宜选择直缝埋弧焊钢管，最终形成不同分输站、首末站不同管径、不同钢级以及不同要求的管道设计方案。另外，还需要根据线路穿越情况设计管道外防腐蚀的相关方案，避免如灌木、鱼塘、内沙碎石或潮湿多雨天气对基岩露头管道线路的腐蚀影响。

2.2 工程设计安全管控策略

在地质勘察报告、与所采集水文信息基础上，合理规划天然气长输管道线路，做好施工选址工作，尽可能避开复杂的区域，还应该提前开展模拟施工作业，综合评估施工安全风险，采取有效预防措施，以规避风险源。开展深化设计与施工图审核工作，及时发现与解决所存在的设计问题、图纸碰撞与专业碰撞问题，为工程施工质量与安全提供必要保障。

2.3 安全生产标准化考评技术

天然气企业在安全生产管理过程中，要完善内部考核制度，在进行绩效考核时，不能简单地运用统一的标准进行考核，要建立监督模式，避免出现碍于人情和关系而影响考核结果的现象。而且绩效考核要多元化地开展，打破传统单一的考核模式，要考核员工的综合素质，从而优胜劣汰，为优秀员工创造良好的发展空间。另外，在实施考核的过程中，一定要依据各个部门的工作性质、员工的心理期望来制定任务标准，使得这些标准蕴含的奖励能够吸引员工的注意，这样员工才能够改变工作态度，积极投入到工作中来，进而提高安全生产管理的质量。

2.4 确定合理工程技术

基于天然气长输管道工程的既有特点还需要在进行管道工程设计时优先参考国内外先进的或成熟的相关技术，根据实际情况做技术分析和技术应用，具体可应用如卫星遥感技术、安全排查与监测等技术进行强化设计或升级设计。如卫星遥感技术可主要运用在天然气长输管道工程的前期勘察与数据获取方面，利用大数据终端系统、无人机、BIM技术等进行地质情况的勘验，最大程度上节约设计时间并提高设计的精准度。同时也可以利用大数据监测、排查等相关技术手段，与管道下设、安全隐患排查管理、长输管道维护防腐建设等结合在一起，设计人员可以将一系列设计数据、运行标准输入在系统之中，利用微探测或热成像等的数据升级手段使其及时发出报警，传送至相关施工作业人员或安全管理人员的终端设备之中，并配合相关位置的成像或监控设备初期分析问题产生的基本原因，使设计指导下的施工与工程投入使用更加数字化、高效化。

2.5 采取有效防腐措施，有效控制风险问题

天然气管道防腐作业阶段，需要重视补口防腐处理，正确使用防腐剂，以无溶剂的环氧树脂底漆具有良好的适用性。依照管道补口施工标准及要求出发，预先对管道进行除锈处理，一般应用石英砂，待除锈后对表面进行喷砂操作，之后方可进行补口。在补口施工中应妥善打磨聚乙烯层，对补口进行仔细搭接，依照作业要求出发，对焊口实施预热处理，明火加热器在这一方面发挥着重要作用，以确保管道补口作业得以顺利有序推进。

3 结束语

天然气长输管道工程建设的推进，需要就各项因素开展综合分析，保证施工质量与效率，降低施工对于周围环境的影响，有助于促进工程最大化经济效益的实现。因此在天然气长输管道施工中，应合理选择线路，并提升管道焊接水平，采取有效防腐蚀措施，确保管道施工与周围环境具有适应性，保障天然气长输管道工程建设水平，促进其使用功能的有效发挥。

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