天然气管道泄漏分析及动态处理技术

【摘要】本文主要围绕着天然气管道的泄露问题展开分析，探讨了天然气管道泄露的主要原因，进而论述了动态处理天然气管道泄露的技术，以期可以为天然气管道运行提供建议。

【关键词】天然气管道；泄露；动态处理

中图分类号：F407文献标识码： A

一、前言

目前，天然气管道使用过程中，泄露问题依然存在，如果不能够采取有效的措施来处理泄露问题，天然气使用效果将会大大折扣，所以，分析天然气管道的动态处理技术非常有必要。

二、天然气管道产生泄漏的现象分析

在现阶段的技术条件支持下，天然气管道是否会发生泄漏问题，不但与天然气管道自身质量相关，同时也与周边环境有着显著的相关性关系。天然气气田或气体处理厂距离勇气的中心城市和工业企业较近，因此，需要通过长输管道或其他途径将商品天然气安全、平稳、源源不断的输送给用户。一般而言，陆上及近海天然气的输送都采用管道方式；而对于跨洋长距离天然气的输送，当铺设管道难于实施时采用液化天然气（LNG）方式。

1.天然气管道常出现泄漏的区域

结合实践工作经验来看，天然气管道比较常出现泄漏的区域有以下几个方面：

（一）连接部位；

（二）冲刷部位；

（三）填料部位。

2.天然气泄漏的原因

进一步从理论角度上分析，会导致上述区域出现天然气泄漏问题的原因还表现在：

（一）由于天然气管道密封垫片压紧力不足，导致法兰结合面上出现粗糙度失衡的问题，最终导致法兰面与垫片之间的密合度不够，引发天然气的泄漏。多将此种泄漏现象称之为界面泄漏；

（二）在天然气管道密封垫片的内部，由于其内部存在一定的微小间隙，导致压力介质在管道传输过程当中可能会通过此区域，并导致天然气管道出现渗透性的泄漏问题；

（三）受到安装质量因素的影响，导致密封垫片可能出现过度压缩、或者是比压不足的问题，同样会引发天然气管道表现出不同程度上的泄漏问题。

三、天然气长输管道泄漏传统定位检测

如果能够及时发现泄漏，确定泄漏点，可有效地减轻事故造成的损失和危害。目前己有多种检测管道泄漏的方法，其中根据测量分析的媒介不同可分为直接检测法与间接检测法。

1、直接检测法

是指直接用测量装置对管线周围的介质进行测量，判断有无泄漏产生。最常用的是空气取样法，此法测量装置有火焰电离检测器和可燃气体监测器。

2、间接检测法

是指根据泄漏引起的管道流量、压力等参数及声、光、电等方面变化进行泄漏检测。

（一）体积或质量平衡法

体积或质量平衡法是直接利用己有的测量仪表,如流量计、温度计、压力表等，连续检测管道，并发现微小泄漏。

（二）压力梯度法

通常压力分布呈斜直线，根据漏点前后直线斜率的变化，判断泄漏点位置。压力梯度法需要在管道上安装多个压力检测点，而且仪表精度及间距都对定位结果有较大的影响。

3、互相关分析法

以上、下两站的传感器接收到的随机信号建立互相关函数。根据所接收的两信号的特征，得出互相关函数值的变化。一般说来当没有泄漏发生时，互相关函数的值在零值附近；发生泄漏后，互相关函数之间很显著变化，以此检测泄漏。

四、天然气管道泄漏动态处理方法

目前,我国用于处理天然气输送管道泄漏采用的方法是“注剂式带压密封技术”。即将密封注剂强行注射到夹具与泄漏部位部分外表面所形成的密封空腔内,迅速地弥补各种复杂的泄漏缺陷,在注剂压力远远大于泄漏介质压力的条件下,泄漏被强行止住,密封注剂自身能够维持住一定的工作密封比压,并在短时间内由塑性体转变为弹性体,形成一个坚硬的、富有弹性的新的密封结构,达到重新密封的目的。注剂式带压密封技术机具总成包括:夹具、接头、注剂旋塞阀、高压注剂枪、快装接头、高压输油管、压力表、压力表接头、回油尾部接头、油压换向阀接头、手动液压油泵等组成,如图1所示。该技术的特点是:不用停产、停气,属于在线修复技术;安全可靠,适用于易燃易爆介质泄漏的处理;适应性强,无需对泄漏部位进行处理,不破坏原有的密封结构;具有良好的可拆性;可处理泄漏介质的最高温度为800℃,最低温度为-186℃,最高泄漏介质压力为30MPa。

1.法兰泄漏的处理方法

天然气输送管道上的法兰多设在压缩机的出入口、容器出入口及阀门连接部位等。法兰泄漏处理过程如下:

（一）法兰泄漏测绘。法兰泄漏的测绘包括泄漏法兰的外圆直径;泄漏法兰的连接间隙,至少要测量4个点;泄漏法兰副的错口量;泄漏法兰外边缘到其连接螺栓的最小距离。泄漏法兰副的宽度;泄漏法兰连接间隙的深度;泄漏法兰连接螺栓的个数和规格。

（二）钢带围堵法。当两法兰之间的连接间隙不大于8mm,输送的天然气压力小于2.5MPa时,可以采用钢带围堵法进行动态密封作业。供这种钢带拉紧器使用的钢带厚度为0.5mm,宽为25mm。钢带拉紧器用于法兰动态密封作业安装后情况,目前钢带拉紧器所使用的钢带已有商品出售。

（三）凸形法兰夹具法。凸形法兰夹具是“注剂式带压密封技术”中应用最广泛的一种夹具。根据我国目前法兰夹具的设计及现场应用情况,这种凸形法兰夹具又可分为标准法兰夹具、偏心法兰夹具、异径法兰夹具、局部法兰夹具、孔板法兰夹具等等。用户可根据天然气管道泄漏法兰的尺寸、两法兰的连接间隙、两法兰的同轴度来设计选择。

图1机具总成示意图

2.直管段泄漏的处理方法

天然气直管段上泄漏多发生在焊缝或管道的薄弱环节处。

（一）直管泄漏的测绘。直管泄漏需要测绘的现场数据有:泄漏管道的外径;泄漏直管的错口量;泄漏缺陷的几何尺寸;检查并记录泄漏部位管道的壁厚,必要时应进行壁厚检测,以便在夹具设计时采取相应的保护措施,避免在动态密封作业时发生失稳现象。

（二）直径较小管段泄漏的处理。泄漏管道的直径小于DN80,可以设计方形夹具进行动态密封作业。

（三）直径较大管段泄漏的处理。泄漏管道直径大于DN80时,则应当设计制作圆形夹具。

（四）大管径局部泄漏的处理。该法只密封天然气管道泄漏区域的有效部分。

（五）直管螺纹连接泄漏的处理。该法是利用G形卡子的特殊功能来实现的。具体步骤是,首先将G形卡子固定在螺纹泄漏部位的外表面上,用G形卡子上的顶丝顶紧,然后通过顶丝的内孔,用约3mm的长钻头钻透管壁,引出天然气后,安装高压注剂枪,然后按程序进行作业即可。

3.弯头泄漏的处理方法

在天然气输送管道中,常用的有90°弯头、45°弯头、90°异径弯头及180°弯头。

（一）弯头泄漏的测绘。弯头泄漏需要测绘的现场数据有:泄漏弯头的外径;泄漏弯头的内外弯曲半径,确定弯头的形式;泄漏缺陷的几何尺寸。

（二）直径较小弯头泄漏的处理。泄漏弯头直径小于DN80,可以设计整体弯头夹具进行动态密封作业。

（三）直径较大弯头泄漏的处理。泄漏弯头直径小于DN100,可以设计焊制弯头夹具进行动态密封作业。

4.三通泄漏的处理方法

在天然气输送管道中常用的有等径三通、异径三通弯头、等径四通、异径四通。

（一）三通泄漏的测绘。三通泄漏需要测绘的现场数据有:泄漏三通的外径,应测三处,主管两处,支管一处,分别记录为D、D′和D″;泄漏缺陷的几何尺寸b。

（二）直径较小三通泄漏的处理。泄漏三通直径小于DN80,可以设计整体三通夹具进行动态密封作业。

（三）直径较大三通泄漏的处理。泄漏三通直径小于DN100,可以设计焊制三通夹具进行动态密封作业。四通泄漏处理的方法与三通相似。

五、结束语

综上所述，天然气管道泄露问题的出现会大大影响天然气管道的使用效果，也会造成各种安全隐患，所以，今后要更加重视天然气管道的泄露问题，有针对性的进行解决。

【参考文献】

[1]骆正山，王小完.基于天然气泄漏的危害性分析及应用[J].灾害学.2009（01）：42

[2]史文文.LNG气化站的风险评价及预警系统的构建[D].哈尔滨工业大学.2010，77-80