長輸管道安全技術(shù)

1、第五章 長輸管道安全技術(shù) 主講人：1西氣東輸圖例2陜京線靖邊站35.1 概述1、長輸管道的分類承受內(nèi)壓 輸送介質(zhì) 長輸管道是指產(chǎn)地、儲(chǔ)存庫、使用單位之間的用于運(yùn)輸商品介質(zhì)的管道。 管道材料 真空管道、中低壓管道、高壓管道、超高壓管道 燃?xì)夤艿?、蒸汽管道、輸油管道、工藝管道?碳鋼管道、低合金鋼管道、不銹鋼管道、有色金屬管道（如銅管道、鋁管道等）、復(fù)合材料管道（如金屬復(fù)合管道、非金屬復(fù)合管道和金屬與非金屬復(fù)合管道等）和非金屬管道 2、 輸氣管道技術(shù)發(fā)展特點(diǎn) （1）增大管徑； （2）高壓輸送；（3）廣泛采用內(nèi)涂層減阻技術(shù)，提高輸送能力；（4）采用高鋼級(jí)管材； （5）完善調(diào)峰技術(shù)；（6）提高壓縮機(jī)組

2、功率 43、 長輸管道的安全問題 （1）儲(chǔ)運(yùn)介質(zhì)危險(xiǎn)有害因素分析（2）儲(chǔ)運(yùn)工藝危險(xiǎn)有害因素 長輸管道不僅距離長、輸送壓力高、工藝復(fù)雜、介質(zhì)量大，而且輸送的介質(zhì)具有易燃、易爆危險(xiǎn)性（除煤漿等固體漿料）。在設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行管理過程中，可能存在設(shè)計(jì)不合理、施工質(zhì)量問題、腐蝕、疲勞、管道水擊等因素，可能造成輸油泵、壓縮機(jī)、儲(chǔ)罐、閥門、儀器儀表、管線等設(shè)備設(shè)施及連接部位泄漏而引起火災(zāi)、爆炸事故。 、長輸管道安全管理與監(jiān)察 中石油所屬的中石天管道局、中石化所屬的中國石化管道儲(chǔ)運(yùn)公司；中海油所屬的中海石油天然氣及發(fā)電有限責(zé)任公司。中國石油天然氣管道局下設(shè)東北輸油管理局、西北管道建設(shè)指揮部、北京天然氣集輸公司

3、、中原輸氣公司、塔里木輸油氣股份公司、秦皇島輸油公司、北京輸油公司等輸油氣單位，四川石油管理局下設(shè)的輸氣處，管理著四川盆地內(nèi)的天然氣管道。中國石化管道儲(chǔ)運(yùn)公司下設(shè)輸油管理處，管理其旗下在全國各地的輸油管道。國內(nèi)管道企業(yè) 55.2 長輸管道泄漏事故的預(yù)防與控制1、長輸管道泄漏事故統(tǒng)計(jì)第三方損傷包括 無意破壞 有意破壞 在建設(shè)和施工時(shí)開挖、爆破或機(jī)械操作導(dǎo)致管道意外損壞 打孔盜油、盜氣 盜取管道的防腐層，管道儀器儀表、閥門或附屬設(shè)施 打孔盜油事件從1996年的29起，發(fā)展到了2002年的1387起。累計(jì)損失1.13萬噸原油，引發(fā)火災(zāi)18起，直接經(jīng)濟(jì)損失1.1億元 62、長輸管道泄漏事故致因分析設(shè)計(jì)

4、原因施工缺陷5.2 長輸管道泄漏事故的預(yù)防與控制管道腐蝕 管道選線、選址的不合理；工藝流程、設(shè)備選型的不合理；材料設(shè)備選型不合理以及管道強(qiáng)度計(jì)算的失誤 焊接缺陷，防腐層補(bǔ)口、補(bǔ)傷的質(zhì)量缺陷，管溝開挖及回填的質(zhì)量不過關(guān)以及穿跨越質(zhì)量問題 腐蝕既有可能大面積減薄管道的壁厚，從而導(dǎo)致過度變形和破裂，也有可能直接造成管道穿孔，或應(yīng)力腐蝕開裂，引發(fā)漏油、漏氣事故 第三方損傷 自然災(zāi)害 設(shè)備故障錯(cuò)誤操作 安全隱患，長期存在運(yùn)行初期集中出現(xiàn)管材缺陷73、泄漏事故的預(yù)防與控制5.2 長輸管道泄漏事故的預(yù)防與控制（1）加強(qiáng)安全質(zhì)量管理，嚴(yán)把設(shè)計(jì)、施工質(zhì)量關(guān)（2）加大監(jiān)察巡查力度，嚴(yán)控第三方破壞（3）加強(qiáng)科學(xué)檢測(cè)

5、，防治管道腐蝕（4）建立應(yīng)急預(yù)案體系，降低事故損失，減少污染（5）科學(xué)運(yùn)行，強(qiáng)化管道和設(shè)備維護(hù)82010年7月16日18時(shí)許，大連大孤山新港，中石油大連輸油管道發(fā)生爆炸起火91011大連輸油管道爆炸火災(zāi)事故原因 國際儲(chǔ)運(yùn)公司是中國石油大連中石油國際事業(yè)公司(80%股份)與大連港股份公司(20%股份)的合資企業(yè)，成立于2005年9月，注冊(cè)資金1億元人民幣。國際儲(chǔ)運(yùn)公司原油罐區(qū)的日常運(yùn)營和檢維修工作由中國石油天然氣股份有限公司大連石化分公司負(fù)責(zé)。國際儲(chǔ)運(yùn)公司原油罐區(qū)內(nèi)建有20個(gè)儲(chǔ)罐，庫存能力185萬立方米；周邊還有其他單位大量原油罐區(qū)、成品油罐區(qū)和液體化工產(chǎn)品罐區(qū)，儲(chǔ)存原油、成品油、苯、甲苯等危險(xiǎn)

6、化學(xué)品。事故當(dāng)天，新加坡太平洋石油公司所屬30萬噸“宇宙寶石”油輪在向國際儲(chǔ)運(yùn)公司原油罐區(qū)卸送最終屬于中油燃料油股份有限公司(中國石油控股的下屬子公司)的原油；中油燃料油股份有限公司委托天津輝盛達(dá)石化技術(shù)有限公司(以下簡稱輝盛達(dá)公司)負(fù)責(zé)加入原油脫硫劑作業(yè)，輝盛達(dá)公司安排上海祥誠商品檢驗(yàn)技術(shù)服務(wù)有限公司大連分公司(以下簡稱祥誠公司)在國際儲(chǔ)運(yùn)公司原油罐區(qū)輸油管道上進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)。所添加的原油脫硫劑由輝盛達(dá)公司生產(chǎn)。事故單位基本情況 事故簡要經(jīng)過 12事故簡要經(jīng)過 7月15日15時(shí)30分左右，“宇宙寶石”油輪開始向國際儲(chǔ)運(yùn)公司原油罐區(qū)卸油，卸油作業(yè)在兩條輸油管道同時(shí)進(jìn)行。20時(shí)左右，祥誠公司和輝盛

7、達(dá)公司作業(yè)人員開始通過原油罐區(qū)內(nèi)一條輸油管道(內(nèi)徑0.9米)上的排空閥，向輸油管道中注入脫硫劑。7月16日13時(shí)左右，油輪暫停卸油作業(yè)，但注入脫硫劑的作業(yè)沒有停止。18時(shí)左右，在注入了88立方米脫硫劑后，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員加水對(duì)脫硫劑管路和泵進(jìn)行沖洗。18時(shí)8分左右，靠近脫硫劑注入部位的輸油管道突然發(fā)生爆炸，引發(fā)火災(zāi)，造成部分輸油管道、附近儲(chǔ)罐閥門、輸油泵房和電力系統(tǒng)損壞和大量原油泄漏。事故導(dǎo)致儲(chǔ)罐閥門無法及時(shí)關(guān)閉，火災(zāi)不斷擴(kuò)大。原油順地下管溝流淌，形成地面流淌火，火勢(shì)蔓延。事故造成103號(hào)罐和周邊泵房及港區(qū)主要輸油管道嚴(yán)重?fù)p壞，部分原油流入附近海域。事故暴露出以下主要問題 一是事故單位對(duì)所加入原油

8、脫硫劑的安全可靠性沒有進(jìn)行科學(xué)論證。二是原油脫硫劑的加入方法沒有正規(guī)設(shè)計(jì)，沒有對(duì)加注作業(yè)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)，沒有制定安全作業(yè)規(guī)程。三是原油接卸過程中安全管理存在漏洞。指揮協(xié)調(diào)不力，管理混亂，信息不暢，有關(guān)部門接到暫停卸油作業(yè)的信息后，沒有及時(shí)通知停止加劑作業(yè)，事故單位對(duì)承包商現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)疏于管理，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)護(hù)不力。四是事故造成電力系統(tǒng)損壞，應(yīng)急和消防設(shè)施失效，罐區(qū)閥門無法關(guān)閉。另外，港區(qū)內(nèi)原油等危險(xiǎn)化學(xué)品大型儲(chǔ)罐集中布置，也是造成事故險(xiǎn)象環(huán)生的重要因素 13事故原因：在“宇宙寶石”油輪已暫停卸油作業(yè)的情況下，輝盛達(dá)公司和祥誠公司繼續(xù)向輸油管道中注入含有強(qiáng)氧化劑的原油脫硫劑，造成輸油管道內(nèi)發(fā)生化學(xué)爆炸。145

9、.3 長輸管道的腐蝕與防護(hù)、管道的腐蝕失效電化學(xué)腐蝕當(dāng)水膜基本為中性時(shí)，鋼鐵與吸附在管道表面溶有氧氣的水膜構(gòu)成原電池。負(fù)極 Fe - 2e = Fe2+ （鋼鐵溶解） 正極 2H2O + O2 + 4e = 40H （吸收氧氣）當(dāng)水膜為酸性時(shí)，鋼鐵與吸附在管道表面溶有 CO2等的水膜構(gòu)成原電池。負(fù)極 Fe - 2e = Fe2+ （鋼鐵溶解） 正極 2H+ + 2e = H2 （析出氫氣）化學(xué)腐蝕微生物腐蝕 應(yīng)力腐蝕 鐵與氧化劑之間的氧化還原反應(yīng) 形成氧濃差電池腐蝕 , 代謝產(chǎn)物引起腐蝕 (SCC）是指金屬及其合金在拉應(yīng)力和特定介質(zhì)的共同作用下引起的腐蝕開裂。這種開裂往往是突發(fā)性、災(zāi)難性的，會(huì)

10、引起爆炸、火災(zāi)等事故，因而是危害最大的腐蝕形式之一。 應(yīng)力腐蝕形式有：管道內(nèi)硫化物引起的SCC、管道外壁高pH堿性土壤中的SCC和管道外壁近中性土壤中的SCC等。它們的共同特點(diǎn)是必須同時(shí)具備三個(gè)條件，即腐蝕環(huán)境、敏感的管材和拉應(yīng)力的存在。 電流干擾腐蝕 界面狀態(tài) 直流雜散電流 交流雜散電流 外防腐層與鋼制管道間界面粘接狀態(tài) 15鋼的點(diǎn)腐蝕 鋼的銹蝕16、管道的腐蝕防護(hù)長輸管道陰極保護(hù) 主動(dòng)防護(hù)措施 外加電流法是利用外部直流電，通過輔助電極向被保護(hù)體施加電流，使被保護(hù)體成為電化學(xué)反應(yīng)陰極的陰極保護(hù)方法。犧牲陽極法是利用活潑的合金與被保護(hù)體電連接，向被保護(hù)體提供電流，使被保護(hù)體成為電化學(xué)反應(yīng)陰極的

11、陰極保護(hù)方法。犧牲陽極法+外加電流法原理直流電源埋地陽極金屬管道外加電流法犧牲陽極（鎂、鋁、鋅等金屬）金屬管道犧牲陽極法原理17長輸管道陰極保護(hù)原理 18兩種方法的對(duì)比19被動(dòng)防護(hù)措施 、管道的腐蝕防護(hù)防腐絕緣保護(hù)層結(jié)構(gòu)鋼管內(nèi)底層內(nèi)中間層管內(nèi)背層（襯里）外底層漆管外中間膠層管外背層管外保溫層管外保護(hù)層防腐涂層的作用隔離管道土壤絕緣，切斷電流防水20防腐絕緣保護(hù)層的結(jié)構(gòu)21防腐絕緣保護(hù)層的結(jié)構(gòu)22鋼管環(huán)氧底漆共聚物膠聚乙烯背層被動(dòng)防護(hù)措施 舉例23管道的腐蝕防護(hù)系統(tǒng)參比電極電源系統(tǒng)243、管道防腐層的檢測(cè)管道在埋入地層前，應(yīng)采用電火花檢漏儀（又叫電火花探傷儀）對(duì)防腐覆蓋層進(jìn)行檢漏，以確定被檢查管

12、道防腐覆蓋蓋層破損的具體位置 埋入地下的管道 的檢測(cè)當(dāng)被檢查的防腐絕緣層有破損、裂紋、夾層或者材料本身有變質(zhì)等缺陷時(shí)，檢查到相應(yīng)的位置時(shí)就會(huì)發(fā)生放電，從而準(zhǔn)確地確定絕緣不合格的位置。 電流法 電阻法 原理：絕緣層破壞后，具有導(dǎo)電性能 4、管道腐蝕狀況檢測(cè)超聲波檢測(cè)法， 漏磁檢測(cè)法直流電壓梯度法（DCVG法PEARSON(PS)皮爾遜檢測(cè)法密間隔電位法檢測(cè)（CIPS）法管地電位(自然、保護(hù)電位)檢測(cè)法2526275.4 長輸管道泄漏探測(cè)技術(shù)直接檢測(cè)方法人工巡視管道與周圍環(huán)境 氣體濃度檢測(cè) 噪音監(jiān)測(cè) 放射性示蹤 沿管道敷設(shè)探漏電纜 管道泄漏后的表現(xiàn)特征地面 地下 管道流體地面間接監(jiān)測(cè)方法 熱紅外成像法 探地雷達(dá)法 氣體成像 聲學(xué)法 水力參數(shù)檢測(cè) 壓力、泵的電機(jī)電流變化檢測(cè) 管道輸量平衡 負(fù)壓力波法 壓力梯度法 管內(nèi)智能爬機(jī) 285.5 長輸管道的維修安全長輸管道的維修作業(yè)停輸維修作業(yè)不停輸維修作業(yè) （帶壓堵漏）危險(xiǎn)源油、氣安全措施油、氣的堵與清 目的：變有油氣動(dòng)火無油氣動(dòng)火清導(dǎo)出管內(nèi)油氣、氺驅(qū)、清洗、吹掃、檢測(cè)停輸維修作業(yè)堵關(guān)閉上、下游閥門；或 采用各種方法堵塞上下管道，如封堵器 不停輸維修作業(yè) （帶壓堵漏）安全措施 精心組織 隊(duì)伍機(jī)具 2. 降低輸量，降低管內(nèi)壓力3