管道泄漏的研究

管道泄漏的研究

摘要:本文主要从以下几个方面对管道泄漏进行详细说明,一:管道泄漏的探测;二:泄漏产

生的原因及危害;三：泄露产生的原因;四: 管道泄漏抢险与环境恢复技术的创新及应用。

一管道泄漏探测

伴随着政府、企业及社会对燃气管道安全及环保的日益重视，燃气管道的安全巡检，尤其是泄漏检测越来越显得重要。目前国内外的便携式检漏仪都是近距离探头式检测。将探头置于有燃气的环境中，与燃气直接接触。在实际检测中，常遇到管道或设施难以到达，甚至不能到达（例如高速公路、大门紧锁的院落、悬在桥梁下的管道、花圃中、河流上方、高楼外立管、房间里面、或其它很难接近的地点等等）的情况，给燃气管道安全带来隐患。针对这一现象，合肥朗伯光电传感技术有限公司联合中科院研究开发出MLD-15A-SD便携式天然气泄露激光遥感探测仪。

天然气泄漏激光遥感探测仪是基于近红外二极管激光吸收光谱的新型高灵敏度测量仪器，选择了甲烷分子的强吸收谱线，不受其它气体成分的干扰，其有效检测距离达34 m。测量时，可将激光探测仪指向待测区域，如管道后的反射物、地表等，探测仪接收到通过泄漏气团反射回的激光束来测量反射路径上的甲烷气体的积分吸收浓度。该仪器的技术目前处于世界一流水平，具有易于携带、使用方便、灵敏度高的优点。 特征：

? 可实现远距离遥测，也可以透过玻璃进行检测，有效检测距离达34m ? 选择甲烷分子孤立的强吸收谱线，不受其它气体成份的干扰 ? 极高的探测灵敏度和快速的时间响应（响应时间仅需0.1秒） ? 检测的积分浓度和强度可通过手持柄上的液晶（LCD）显示 ? 蜂鸣器和红灯报警

? 背包加手柄式，仅重2.0kg，可便携巡检，也可装在车上进行车载式巡检；

? 可广泛用于各种天然气输送管道泄漏检测、天然气场站环境泄漏检测

二泄漏产生的原因及危害

管道运输是五大运输方式之一（铁路、公路、水运、空运、管道），是石油和天然气产品的主要运输方式，是国家的能源动脉，因此，安全是油气管道的生命。

泄漏是影响油气管道安全的主要因素。管道的腐蚀穿孔、突发性的自然灾害(如地震、滑坡、河流冲刷)以及人为破坏等都会造成管道泄漏乃至破裂，威胁到长输管道的安全运行。 按损失程度的不同，泄漏可分为小漏(低于正常流量的3％)、中漏(在正常流量的3％～10％以内)、和大漏(超过正常流量的10％)三种。

产生泄漏的原因可能千差万别。例如，小漏(或称为“砂眼”)通常发生于管道金属被周围介质腐蚀破坏时。埋地管线由于受土壤中电化学过程的作用，金属逐渐受到破坏，导致管壁上出现锈点和蜂窝，逐渐扩展到管道的全部壁厚。在土壤腐蚀的情况下，管壁穿孔速度可达6～7mm/年。发生泄漏的原因还可能是在管道施工过程中管道金属受到损伤，而在试压时又未

能及时发现，这些呈小裂纹状的损伤在管线内外压力的作用下逐渐发展，从而导致出现砂眼或破裂。管线的工作压力过高，产生水击压力波，也可能使管线超压造成金属损伤和破裂。 我国有大部分油气管道的运行时间已超过二十年，管道强度和涂层完整性都已进入危险期，整个油田管网已进入事故高发期，据统计，我国油田管道穿孔率为0.66次/(km.a)左右。近年来，由于原油价格上涨，国内不法分子受利益驱动疯狂地在输油管道上打孔盗油，严重干扰了正常的输油生产，给油田造成了巨大的经济损失。例如，胜利油田油气集输公司仅在1999年10月一个月内就发生盗油破坏泄漏点13处，损失原油数千吨，直接经济损失200多万元。虽然采取了加大巡查力度，重奖举报考或发现泄漏及时封堵等措施，但收效甚微。长距离输油管道盗油事件也时有发生，且呈蔓延之势。例如中洛输油管道严重时每年发生盗油泄漏事故达300余起之多，给管道造成了严重的经济损失，同时造成了严重的环境污染。

三管道泄露产生的原因

1由施工质量而引起的漏气事件

由施工质量而引起的漏气事件主要有以下几种：①管材、管件质量不过关，随时间推移密封不严。②管材、管件焊接质量不合格，焊接参数和焊接方法不正确。③管沟开挖深度不够，或回填土中有砾石，受外力碾压损伤管道。因此加强工程建设各个阶段的过程验收显得尤为重要，尤其是 PE燃气管道的焊接更是重在过程，需旁站监理。人为破坏主要体现在其他施工单位在未了解地下管网分布的情况下盲 目施工甚至违章施工，使燃气管道受到损坏，进而引发突发事故。这个问题在潜江市表现得比较突出，潜江市 2005年先后发生的3起燃气泄漏事件的主要原因都是采用挖掘机开挖和夜间、阴雨天违章施工，损坏燃气管道，造成大量漏气。

管道都有使用年限，超龄需要更新或维修，甚至抢修。由于地下土质的酸碱度不一，有的腐蚀性较强。有的管道防腐层做得不好 ，导致管壁大量穿孔达不到使用年限，经常需要抢修，有时是局部处理有时就需要整体换管。 2PE燃气管道突发泄漏的抢修

将受损管道损伤部位清理干净，将待熔接部位的表面氧化层刮掉，根据情况确定是否需要采取局部停气或降压处理。将修补马鞍牢固安装在刮掉氧化层的管道上，要注意与管道保持垂直, 调好焊接参数 (如焊接电压、焊接时间等)，进行焊接。冷却后检漏。紧急情况下，对于较小的漏洞也可采用木楔子临时封堵。待作业坑内的残留气体散掉(浓度在爆炸极限以外)，用抹布除去管壁上的泥土和杂物，然后进行马鞍修补或换管作业。 带气换管方式适合于外径 ≤110 mm的 PE管。有时管道破损严重，采用修补方式无法达到预期效果只好采用夹扁断气进行局部换管。带气换管是对换管管段两端进行夹扁断气处理，对其他管段保持供气，通常需2台夹管器进行断气，靠近阀门时也可省去 1台夹管器。聚乙烯是一种热塑性塑料，具有较好的强度和柔韧性，另外在工程实际应用中，夹扁操作是用来抢修或换新管，这种操作的时间一般不长。从聚乙烯材料的应力应变曲线可知，对聚乙烯管道在短期内进行夹扁操作，当应力撤除后，聚乙烯管道基本能恢复原来的形状，对力学性能影响不大。以末端的枝状管道为例，带气换管的操作步骤将普通人员疏散到安全区域。划定警戒区，在警戒区内严禁明火，严禁无关人员人内；作业区内严禁使用非防爆型的机电设备及仪器、仪表，如录像机、对讲机等；根据情形确定是否采取强制通风措施，清除积聚燃气。 作业人员穿戴绝缘鞋、绝缘服，开挖工作坑，当特殊地段工作坑深度超过1．5 m时，应设置支撑，为夹管和焊接作业提供空间保证,将夹管器置于距管道损伤处 1 m左右处，缓缓夹紧夹管器，待压至限位块后将夹管器锁死。将带气管道末端放散口打开，以避免可能形成的带压熔接。截去含有破损处的管段，测好截去管段的长度。利用一段新管段和两个电熔

套筒，用焊接死口的方式完成熔接。待焊口冷却后，缓缓打开夹管器，同时进行 新管段的置换，待置换合格后，关闭放散口。此时夹管器方可全部打开，对新焊口检漏。 回填土方，做好警示标志，通知用户用气。

这种方法适合于外径≥1 10 mm的抢修换管或末端带气接管。PE管封堵装置带气接管技术是一项比较新的技术，随着 PE管道的广泛使用，PE管 道封堵装置已被列入 PE管道维护抢修的必备设 备，它可保证在不问断供气的情况下对管道进行抢修。其操作过程和“夹扁断气”基本相似，只是利用封堵装置代替夹管器。封堵装置主要部件有阀箱、钻孔机、封堵机和堵头机 ：① 阀箱：由上阀体、下阀体、闸阀等组成。其主要功能为：在 PE管道上定位；作为钻孔、封堵、封盖等工序的操作平台；闸阀的启、闭用于工序问的转换；提供必需的旁路通道口。钻孔机：由钻杆、钻筒、钻头等组成，其功能是钻孔,封堵机：由堵杆、折叠式半圆密封件等组 成。其功能是在抢修时封堵施工管段的两端。 堵头机：由操纵杆、堵头等组成。其功能是在完成抢修施工后，对钻孔处进行密封处理。 通常末端带气接管，采用 1台封堵装置；如果环状管网带气换管，可采用2台封堵装置；如需不问断供气，可用 2台封堵装置加旁通耐压软管的方式操作。封堵装置操作步骤为： 选用合适的过渡接头、熔接鞍形管件，打压检漏，并将阀箱安装在管道上。将钻孔机安装在阀箱上，按照钻杆标记对管子上部进行钻孔。卸下钻孔机，将封堵机安装在阀箱上，进行封堵操作。在被隔离的 PE管段施工或抢修完成后，卸下封堵机，将堵头机安装在阀箱上，在开孔处装上堵头,卸下堵头机，拆除阀箱及过渡接头，旋上保护盖并检漏。 上述带气开孔、封堵作业过程必须严格遵守《城镇燃气设施运行、维护和抢修安全技术规程》(cJJ 51_2001)中有关安全规定，并应注意：开孔前应对焊接到管道上的管件和组装到管道上的阀门、开孔机等部件进行整体试压；撤除封堵机前，封堵头两侧应压力平衡；接管作业时应将待作业管段有效接地；每台封堵装置操作人员不得少于2人，做到互相安全监护等。 3突发泄漏的应对措施

向社会公开燃气公司的抢险、报修电话，设立24 h专人值守电话，接报警电话人员必须准确地记录故障地点、事态大小，并要求用户在燃气公司人员到达现场前做好临时监护,报修电话的值守人员要及时准确地将信息汇报给值班领导，并根据事态大小，确定是否需要与消防、医院、110巡警中心建立联动,建立巡线检漏制度，采用先进的检漏方法，做到防患于未然。巡线人员要十分清楚辖区内管道，尤其是控制阀门的位置，并具备紧急关阀的能力，做到在抢险工程车赶到现场之前，能快速切断气源。我公司根据几次突发事件的处理经验，为每个巡线工随身配备了专用的开阀工具，做到了单人能快速打开阀井盖并关闭阀门，切断气源，在后来的突发泄漏事件处理中发挥了显著作用.燃气公司应配备专用的抢险工程车，应满足以下要求：材料备件、焊接机具、备用电源应随车配置；安全防护用品(如防护面罩)、消防器材、防爆器具等随车配备；其他必备辅件如防爆照明灯、警示带、铁锹、手锯、棉纱等应配备齐全。

四管道泄漏抢险与环境恢复技术的创新及应用

输油管道泄漏抢险与环境恢复技术的创新及应用近年来，伴随着国民经济的快速增长，迎来了我国管道建设的高速发展。随着规模的日益扩大，相应的管道泄露事故发生机率不断增多。在一些地方，由于客观和人为因素影响，导致输油管道泄露事故屡有发生，不仅造成大量油品外泄形成直接经济损失和严重的环境污染，同时由于缺少适用高效的抢险机具，仅凭人工和部分机械方法，使抢险效率低，环境恢复质量差，有的甚至引发了次生事故，造成了恶劣

的政治影响。事故抢险作为管道完整性管理的重要组成部分，对输油管道泄漏抢险和环境保护机具研制及技术创新已成为当前一项重要课题。 一、管道破裂可能的原因

1、机械失效。造成机械失效的可能情况是，在施工中，由于使用了质量不高的管材或者管材由于老化原因发生结构退化（磨损及裂纹），以及施工本身的质量问题。总体上，管道年代越久远，发生机械失效的可能性越大。 2、由于管道内外防腐不当，腐蚀破裂。

3、误操作。包括系统故障和人为失误，也包括缺乏充分的维护。

4、第三方活动导致管道破坏，无论是意外的、故意的（例如打孔盗油）偶发事件，或者对管道产生影响的自然灾害，包括地表沉降、洪水、泥石流、腐蚀和地震等。

从因管道破裂造成油品外泄的粗略统计来看，由于近年来科技进步，新建管道材质、防腐以及施工质量大幅提升，机械失效的机率降低；新技术的应用和管理水平提高，人为误操作机率也大幅下降；自然灾害虽偶有发生，但机率不高。造成管道破裂泄露的主要原因是第三方活动，可占到泄漏量的70—80%以上，由此可见，加强管护工作是我们控制事故的重中之重。

二、管道油品泄露的特征

长输管道运输的特点是压力大和输送量大，一旦管道发生破裂就会造成大量的油品外泄，外泄油品将会顺着地势自然流淌，其流向可能聚集在低凹的地面，也可能会到达溪流、湖泊、水库和江河当中，一旦油品泄露进入正在流淌的小溪或河流中，就会被冲走，扩散到更加广大的区域，进而导致更加严重的后果。同时，由于管道在运行中破裂形成的外泄油柱高，喷的远，特别是地处山区，油流进河的机率最高。管道一旦破裂泄露，轻则大面积污染土壤，破坏植被，重则进河污染河流水源。如果动作迟缓，控制不当，还容易引发次生事故，甚至酿成恶劣的政治影响。事故预防、事前控制固然重要，但一旦事故发生，如何迅速有效的控制污染面和回收油品，将损失降到最小的限度，应当认真对待和加以研究。

三、油品泄露回收方法

1、机械方法。这类方法包括所有依赖于使用撇油器、油栏、泵或者重型机械做出的反应。机械筑坝、撇油器收油，事故控制速度快、效率高，但体积大、笨重，对于地形复杂的地方鞭长莫及，力不从心。该方法仅适应伴行公路良好的地段。

2、人工方法。这类方法包括：人工筑坝或拦油栅拦油、吸油棉吸油或生活用具撇油，或者用采用将受污染的土壤坑埋等。该方法效率低，人油直接接触，对人体健康有影响，容易造成二次污染，环境恢复效果不理想，控制不好还容易引发次生事故。特别是油一旦进了河，采用筑坝拦油，则水涨油高，污染面增大，一旦垮坝，势必造成更大灾害和后果。如果采用拦油栅拦油，拦油栅容易被水冲击下沉，油翻过拦油栅继续下流，达不到拦油效果。

3、沟坑排放。当油品外泄时，采用修筑水坝或排放坑的方法来储存泄露油品，用泵清除或将储存油抽走，防止流入河流或者其他水体。该方法在干枯的沟或河道上作业，是一种最有效的方法。

4、就地焚烧。这种方法指在受到污染的位置点火和焚烧油品。应当指出的是，该方法是在如不采取果断措施会引发更大灾害，并确保泄露点及周围已处理好，污染现场因燃烧而不会引发次生灾害的情况下，不得已而为之的措施。通常情况不宜采用，因为就地焚烧对人或设施都有危险，还会严重的污染空气和浪费资源。

5、生物降解。指将泄漏油品与土壤进行混合，引入可以分解油品、降低浓度的细菌，同时允许自然力进一步降低油品毒性。必须在受严格控制的范围内使用。费用高，处理周期长，

通常较少使用。

上述方法是目前国内外通常采用的抢险和环保措施。机械方法虽好但体大量重，不利于搬运，在一些特殊的地理环境下无法运输，使其正常功能的发挥受到限制，直接影响到抢险的效率和效果。而我国绝大部分管线走向往往是地理环境复杂且无道路伴行或距公路较远，这就在客观上要求我们必须拥有一套反应速度快，搬用便捷，效率高和环境恢复效果好的机具，才能应对各种复杂环境状态下的事故抢险与环境保护。 为了克服现有高效抢险机具的不足，我们在多年的事故抢险实践中，研发了一套组合式河流原油回收器和便移式吸油器，并在多次的事故抢险中使用，取得了良好的效果。 组合式河流原油回收器是针对原油、成品油外泄后进行回收和环境清洁的一套专利产品，采用防爆和组合设计，由发电机、回收器、组合拦油管（油水分离器）、清洗机四部分组成。与现有技术相比具有如下特点：全过程由人操作机械作业，彻底告别了人油接触的纯人工收油方法。

1、采用预制工具拦截油流，“拦油放水”效果好，无需大型机具和设备等配合。陆地和河流均可使用，一机多能。

2、体积小、重量轻，一部小型皮卡车可将全套设备装载，单件设备也可由一人或两人搬运至人可到达的地方。

3、采用组合设计，便于安装，三人在10分钟内可完成设备安装架设。

4、效率高。工作效率是人工方法的十一倍。12—15人即可完成一般大型事故油品回收和环境清洁任务。

5、抢险成本大幅降低，总成本仅为其他方法的2—3%。

6、人油脱离接触，不仅有利于工作人员的身体健康，而且大大降降低了劳动强度。 8、不会造成二次污染，环境清洁彻底，生态恢复效果好。

9、抢险时间大大缩短，引发次生灾害的机率降低，安全系数增加。 10、由于不使用大型设备或筑坝拦油，所以不破坏环境的自然原貌。 11、、设备操作简单，便于保养维修。

12、油品回收率高，97%以上外泄油可以得到回收。 四、组合式河流原油回收器的工作原理和使用方法 （一） 外泄河流油品回收和污染面清洁 1、外泄河流油品回收

将每根1.5米长的可浮圆管经组对并架设在宽于河水面上，由于圆管底部低于水面10—20mm，基本不影响河水通过，而浮在水面的油品由于比重差异就会被拦截住，达到了“拦油放水”的效果。随着上游浮油顺水不断下流，栏管前的油位不断增高，由于拦管上开设的进油槽下沿仅高于水面3—5mm，当油位高于水面3—5mm时，浮油就会自然流进进油槽，达到了“拦水放油”和油水分离的效果，油经拦油管流至回收器储油箱，启泵可将油外输回收。

2、污染面清洁

污染面清洁及环境恢复是整个抢险工作的重要组成部分。当泄露点被封堵后，即可用清洗机通过压力水对泄露点周围的污染面顺油自然流向冲洗，将浮油冲赶进河，依次将水面和河岸浮油不断赶冲至拦油管进而彻底回收。 （二）陆地外泄油品回收和污染面清洁 1、 陆地外泄油品回收

陆地回收和河流回收使用的是同一套设备，其方法更为简单。 在事故泄露现场，选择一个低凹点并人工开挖一个1.2*1.2*0.6m大小的方坑，并敷设防渗塑料膜，将事故现场周围泄露油用人工方法引流至挖好的坑内，把与回收器泵进口连接的

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