前言
??????? 隨著經(jīng)濟的發(fā)展，我國的石油的生產(chǎn)已經(jīng)遠遠不能夠滿足我國經(jīng)濟的發(fā)展需求，石油是經(jīng)濟的發(fā)展命脈，目前，我國的石油進口總量已經(jīng)達到石油總產(chǎn)量的30%左右，致使石油長距離的運輸成為必然，石油運輸安全成為石油進口大國或內(nèi)石油穩(wěn)定的重要保障，本文圍繞我國石油運輸中的輸油站場安全性展開闡述，對我國周邊可能潛在的運輸布局加以關(guān)注
??????? 1、管道與設(shè)備強度試壓和嚴密性試驗。
??????? 近些年來，由石油管道問題引起的各種事故頻發(fā)，石油管道的運輸問題在媒體的曝光下也得到了越來越廣泛的關(guān)注，解決石油運輸管道的安全隱患儼然已經(jīng)成為整個石油安全問題中非常重要的一環(huán)。
??????? 首先我們來介紹一下輸油管道系統(tǒng)，輸油管道系統(tǒng)即用于運送石油及石油產(chǎn)品的管道系統(tǒng)，主要由輸油管線、輸油站及其他輔助相關(guān)設(shè)備組成，是石油儲運行業(yè)的主要設(shè)備之一，也是原油和石油產(chǎn)品最主要的輸送設(shè)備，與同屬于陸上運輸方式的鐵路和公路輸油相比，管道輸油具有運量大、密閉性好、成本低和安全系數(shù)高等特點。輸油管道的管材一般為鋼管，使用焊接和法蘭等連接裝置連接成長距離管道，并使用閥門進行開閉控制和流量調(diào)節(jié)。輸油管道主要有等溫輸送、加熱輸送和順序輸送等輸送工藝。管道的腐蝕和如何防腐是管道養(yǎng)護的重要環(huán)節(jié)之一。目前輸油管道已經(jīng)成為石油的主要輸送工具之一。
??????? 建設(shè)這些重大的長輸管道,需要更加安全和有效的施工工藝。為了保證輸油管道系統(tǒng)的安全，我們必須做好一系列對輸油管道系統(tǒng)的檢測措施，爭取在問題發(fā)生前找出危險源所在。
??????? 而檢測輸油管道系統(tǒng)最有效以及最直接的方法就是進行強度試壓和嚴密性試驗。
??????? 管道在建成后必須經(jīng)過強度試壓和嚴密性試壓，方可投產(chǎn)。管道強度試壓的目的一是驗證管道的整體強度，能否承受管道以后運行的壓力。二是為提高管道輸量和管道輸送能力提供試驗依據(jù)。
??????? 試壓,是對管道施工質(zhì)量、材料性能、管道整體性的一次綜合檢驗。目前國際上普遍使用壓力容積曲線法進行水壓試驗,將水壓試驗的壓力提高至管材最小屈服強度值的1.0～1.1倍,而國內(nèi)還未應(yīng)用此方法,不少新建管道仍用空氣做管道的強度試壓介質(zhì),落后當(dāng)代水壓試驗技術(shù)40年。
??????? 嚴密性試驗主要是檢測輸油管道在漏氣方面存在的問題，嚴密性試驗就是泄漏試驗。
??????? 強度試驗的試驗壓力高，但時間短，它是為了保證在壓力急升等突發(fā)情況下管道的承受能力；嚴密性試驗的試驗壓力低，但時間長。因為有些細小的泄漏是需要長時間才能發(fā)現(xiàn)的。它是為了保證在長時間工作狀態(tài)下管道不泄露。
??????? 強度試壓過程中有很多注意點，下面我們來大概介紹以下強度試壓和嚴密性試驗。
??????? 一、 試壓的目的：
??????? 輸氣管道在建成后必須經(jīng)過強度試壓和嚴密性試壓，方可投產(chǎn)。管道強度試壓的目的一是驗證管道的整體強度，能否承受管道以后運行的壓力。二是為提高管道輸量和管道輸送能力提供試驗依據(jù)。管道水壓試驗過程能夠暴露和消除管道中的缺陷，從而保證管道運行的安全，管道水壓試驗的強度越高，能夠暴露出的管道缺陷越多，暴露出的缺陷尺寸也越小。國外曾對各種等級的管道進行了大量的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，結(jié)果證明，暴露缺陷集中的試壓強度在90%~110%之間，而試壓強度再高也無意義。嚴密性試驗是為了驗證新建的管道是否存在泄漏點。
??????? 國外應(yīng)用范圍最廣的ASME B31.8《輸氣和配氣系統(tǒng)》中規(guī)定，最高試驗壓力除以1.25即為最高允許操作壓力，因此試壓強度越高，管道的操作壓力也越高。
??????? 二、試壓介質(zhì) ：
??????? 管道強度試壓介質(zhì)分為空氣和水兩種。采用水進行管道分段強度試壓，在管道存在缺陷而在試壓中出現(xiàn)泄漏或破裂時，由于水具有不可壓縮的特性，管道內(nèi)試壓介質(zhì)的減壓速度大于管道的開裂擴展速度，管道能夠迅速止裂，不會造成大段破裂和嚴重的次生災(zāi)害，因此把水作為目前進行管道試壓的首選試壓介質(zhì)。而采用壓縮空氣進行分段強度試壓，在管道出現(xiàn)泄漏或破裂時，由于管道內(nèi)介質(zhì)的減壓速度小于管道的開裂擴展速度，在管道止裂韌性不能滿足止裂要求時會造成管道的大段破裂和嚴重的次生災(zāi)害，因此采用空氣試壓時鋼材必須要滿足韌性要求，而且試壓強度較低。 國內(nèi)外輸氣管道的相關(guān)設(shè)計、施工、安全標準規(guī)范在試壓介質(zhì)的選擇上，從保證試壓安全的角度，要求強度試壓優(yōu)選考慮水作為試壓介質(zhì)；在試壓工作受到水源供應(yīng)、環(huán)境及自然條件限制情況下，對一、二級地區(qū)的管道允許采用空氣進行強度試壓；三、四級地區(qū)由于人口密集，一般要求采用水進行強度試壓。?
??????? 我國的《輸氣管道設(shè)計規(guī)范》和美國《輸氣管道設(shè)計系統(tǒng)》（ASME B31.8）標準中，仍然保留了對一、二級地區(qū)允許采用空氣進行強度試壓的規(guī)定；同時對三、四級地區(qū)提出了可以采用空氣進行強度試壓的相關(guān)條件和要求，規(guī)定試驗壓力為設(shè)計壓力的1.1倍?！睹绹?lián)邦管道安全法規(guī)》中對三、四級地區(qū)的管道氣壓試驗，要求管道的試驗壓力不超過管材屈服強度的0.4～0.5倍
??????? 三、試壓強度? ：
??????? 在進行強度試驗時，首先要結(jié)合管道的線路特點，確定最高試驗壓力和最低試驗壓力，試驗壓力的選取對山區(qū)管道更為重要。?
??????? 1、我國輸氣管道的試壓強度水平：目前國內(nèi)輸氣管道的試壓標準遵循的是SYJ 4001-90《長輸管道線路工程施工及驗收規(guī)范》 ，即一、二、三、四地區(qū)等級分別采用1.1、1.25、1.4、1.5倍的設(shè)計壓力，相應(yīng)的環(huán)向應(yīng)力分別達到0.792、0.75、0.7、0.6倍SMYS。規(guī)范還規(guī)定最高試壓壓力所造成的管壁所承受的環(huán)向應(yīng)力不大于管材最低屈服強度的90%。近年來，隨著忠武、西氣東輸?shù)却笮洼敋夤艿赖慕ㄔO(shè)，尤其是山區(qū)管道的試壓工作面臨的實際困難，推動了國內(nèi)試壓技術(shù)的進步。由于這些管道沿線地形地貌復(fù)雜多變，對于地形起伏較大的地段，為利于達到試壓目的并減少段落劃分，降低現(xiàn)場施工難度和工作量，借鑒了國際同類管道的施工經(jīng)驗和做法，提高了對最高試壓壓力的限制，采取了“低點的管道環(huán)向應(yīng)力不得超過鋼管最低屈服強度的0.95倍”的段落劃分原則，在一定程度上提高了試壓壓力。?
??????? 2、國外輸氣管道的試壓強度水平? ：國外的輸氣管道試壓規(guī)范對最低試壓壓力的規(guī)定大體相同，對于最高試壓強度，只有加拿大的CSA-Z662-99標準中規(guī)定了最大強度試驗壓力以水作介質(zhì)時產(chǎn)生的環(huán)向應(yīng)力為110%SYMS，以氣體作介質(zhì)時產(chǎn)生的環(huán)向應(yīng)力為95%SYMS，其他標準中都沒有對此做出明確規(guī)定，而是讓業(yè)主根據(jù)將來管道運行的可能自行確定。事實上，國外大部分管道在試壓時的最大試壓壓力都在100%SYMS左右，有的甚至超過了110%SYMS，稱為超強度試壓，經(jīng)過了高強度的試壓過程，管道中絕大部分的固有缺陷都會暴露出來。
??????? 四、試壓前準備與管道試壓：
??????? 準備工作：試壓用的壓力表必須經(jīng)過校驗，并在有效期內(nèi)使用。壓力表的精度不低于1.5級，量程為0～10MPa，表盤直徑為150mm，最小刻度為每格讀數(shù)0.05Mpa。在試壓中至少使用2塊壓力表,打壓端及末端(排氣端)各一塊,在其余方便加壓力表處也應(yīng)加設(shè)壓力表。電動試壓泵應(yīng)開關(guān)靈活，其工作壓力應(yīng)能滿足試驗壓力的要求。加壓泵、壓力表應(yīng)安裝在試驗段下游端部與管道軸線垂直的支管上。堵板必須有足夠的強度，試壓過程中，堵板不能變形，與管道的接口處不能漏水。
??????? 管道試壓：根據(jù)管道進水口的位置和水源距離，設(shè)置打壓泵，接通上水管道，安裝好壓力表，監(jiān)視系統(tǒng)的壓力下降。檢查全系統(tǒng)的管道閥門關(guān)閉狀況，觀察其是否滿足系統(tǒng)或分段試壓的要求。連通上水流程向管線內(nèi)注水，在管道最高點安裝放空閥，管道注滿水待水溫一致管道內(nèi)的空氣排完后，關(guān)閉放空閥門，試壓泵車開始進行水壓試驗。升壓：水壓試驗前，應(yīng)多次進行初步升壓試驗方可將管道內(nèi)的氣體排盡，當(dāng)且僅當(dāng)確定管道內(nèi)的氣體排盡后，才能進行水壓試驗。出現(xiàn)下列3種情況表明管道內(nèi)的氣體未排干凈，應(yīng)繼續(xù)排氣：A、升壓時，水泵不斷充水，但升壓很慢；B、升壓時，壓力表指針擺動幅度很大且讀數(shù)不穩(wěn)定；C、當(dāng)升壓至80%時，停止升壓，打開放水閥門，水柱中有“突突”的聲響并噴出許多氣泡。升壓時要分級升壓，每次以0.2Mpa為一級，每升一級檢查后背、管身及接口，當(dāng)確定無異常后，才能繼續(xù)升壓。水壓試驗時，后背頂撐和管道兩端嚴禁站人。水壓試驗時，嚴禁對管身、接口進行敲打或修補缺陷，遇有缺陷時，應(yīng)作出標記，卸壓后才能修補。整體管線水壓試驗按以下程序進行，并做好試壓記錄。水壓試驗先升至試驗壓力的30%（2.25MPa），穩(wěn)壓15min。穩(wěn)壓期間對管道進行檢查，無異常現(xiàn)象繼續(xù)升壓至強度試驗壓力的60%（4.5MPa），穩(wěn)壓15min后，無問題繼續(xù)升壓至試驗壓力（7.5MPa），穩(wěn)壓15min，待壓力平衡穩(wěn)定后，試壓巡檢人員沿線檢查管道有無滲漏，在30min內(nèi)，無滲漏、變形、無壓降，1小時內(nèi)壓降小于0.05MPa為合格。強度試驗合格后，緩慢降壓至嚴密性試驗壓力7.5MPa，進行嚴密性試驗在30min內(nèi)無滲漏，1小時內(nèi)壓降小于0.05MPa為合格。試壓設(shè)備和試壓管道50m范圍內(nèi)為試壓禁區(qū)。試壓禁區(qū)設(shè)專人把守，禁止非試壓人員進入。管道試壓過程中，請業(yè)主、監(jiān)理及有關(guān)技術(shù)監(jiān)督部門到現(xiàn)場進行監(jiān)督，試驗合格后填寫試壓記錄并請各方簽字確認。3水壓試驗如不符合設(shè)計要求，派人沿線檢查是否有焊口漏水,在確定焊口無問題時,組織技術(shù)人員進行原因分析，確定是否由于氣溫/陽光照射等原因造的壓力降。若是由于焊口問題,將試壓管段兩端放空閥門打開進行放空，修補漏點后重新進行試驗及試驗結(jié)果確認。
??????? 在石油管道與設(shè)備強度試壓和嚴密性試驗過程中，我們必須注意以下幾點：
??????? （1）輸油管道必須進行強度試壓和嚴密性試驗，但在試壓前應(yīng)先設(shè)臨時清管設(shè)施進行清管，并不應(yīng)使用站內(nèi)設(shè)施。
??????? （2）穿跨越大、中型河流、國家鐵路、一、二級公路和高速公路的管段，應(yīng)符合國家現(xiàn)行標準《原油和天然氣輸送管道穿跨越工程設(shè)計規(guī)范》SY/T 0015.1.2-98的規(guī)定，應(yīng)單獨試壓，合格后再同相鄰管段連接。
??????? （3）清管器收發(fā)裝置應(yīng)同線路一同試壓。
??????? （4）壁厚不同的管段應(yīng)分別試壓。
??????? （5）用于更換現(xiàn)有管道或改線的管段，在和原有管道連接前應(yīng)單獨試壓，試驗壓力不應(yīng)小于原管道的試驗壓力。同原有管道連接的焊縫，應(yīng)采用射線探傷進行100％的檢查。
??????? （6）試壓介質(zhì)應(yīng)采用水。在人煙稀少、寒冷、嚴重缺水地區(qū)?？勺们椴捎脷怏w作為試壓介質(zhì)，但管材必須滿足止裂要求。試壓時必須采取防爆安全措施。
??????? （7）輸油干線的一般地段，強度試驗壓力不得小于設(shè)計內(nèi)壓力的1.25倍；大中型穿跨越及管道通過人口稠密區(qū)和輸油站，強度試驗壓力不得小于設(shè)計內(nèi)壓力的1.5倍，持續(xù)穩(wěn)定時間不得小于4h；當(dāng)無泄漏時，可降到嚴密性試驗壓力，其值不得小于設(shè)計內(nèi)壓力；持續(xù)穩(wěn)定時間不得小于4h。當(dāng)因溫度變化或其他因素影響試壓的準確性時，應(yīng)延長穩(wěn)壓時間。采用氣體為試壓介質(zhì)時，其強度試驗壓力為設(shè)計內(nèi)壓力的1.1倍，嚴密性試驗壓力等于設(shè)計內(nèi)壓力。當(dāng)采用強度試驗壓力時，管道任一點的試驗壓力與靜水壓力之和所產(chǎn)生的環(huán)向應(yīng)力不應(yīng)大于鋼管的最低屈服強度90％。
??????? （8）分段試壓合格的管段相互連接的碰死口焊縫，必須按規(guī)范規(guī)定采用射線探傷進行100％的檢查。全線接通后可不再進行試壓
??????? 2、石油管道設(shè)計和安全管理
??????? 輸油管道
??????? 顧名思義就是利用管道來進行油和氣的儲存與運輸。在石油工業(yè)內(nèi)部它是聯(lián)接產(chǎn)、運、銷各環(huán)節(jié)的紐帶。隨著我國經(jīng)濟建設(shè)及科學(xué)技術(shù)的高速增長，輸油管道的發(fā)展規(guī)模不斷擴大，輸油管道設(shè)備在油氣儲運上地位也日益顯著。加強輸油管道設(shè)備的安全管理與維護，是改善油氣儲運工作條件，提高儲運質(zhì)量和經(jīng)濟效益的保障。
??????? 一、輸油管道安全的重要性
??????? 當(dāng)輸油管道通過人口稠密的地區(qū)或接近重要設(shè)施時，大火及爆炸將造成生命、財產(chǎn)的巨大損失，在邊遠的荒漠、山區(qū)，往往因消防力量不足或水源較遠等條件限制，滅火困難。輸油管道的站場和油庫的罐區(qū)集中儲存著大量油品裝卸操作頻繁引發(fā)火災(zāi)的危險因素很多。輸油管道的這些事故會造成人員傷亡和直接經(jīng)濟損失以及上游的油氣田和下游的工礦企業(yè)停工減產(chǎn)的間接損失。輸油管道事故還可能污染環(huán)境給公共衛(wèi)生和環(huán)境保護帶來較長時間的負面影響。在社會日益重視公眾安全和環(huán)境保護的背景下油氣管道系統(tǒng)的安全受到了更為廣泛
??????? 的關(guān)注。 長距離輸油管道是大口徑、長距離、高壓力的大型管道系統(tǒng)，是國家能源供應(yīng)大動脈和國民經(jīng)濟的重點工程，肩負著為國民經(jīng)濟健康快速發(fā)展提供能源保障的重要責(zé)任。它們的安全運行有重大的社會和經(jīng)濟意義。在全球經(jīng)濟一體化發(fā)展和我國加入WTO的形勢下提高安全管理水平已成為提高企業(yè)的綜合效益及競爭能力、進入國際市場的重要手段。
??????? 二、我國油氣管道的安全形勢
??????? 我國已建成油氣管道4萬多公里其中東部許多管道運行已接近或超過20年逐步進入后期事故多發(fā)階段。由于建設(shè)當(dāng)時的技術(shù)經(jīng)濟條件所限設(shè)計、施工水平、材料缺陷、多年運行的損傷等原因管道安全存在不少隱患。近年來隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展城市及城鎮(zhèn)建設(shè)、廠礦及交通設(shè)施建設(shè)也日益頻繁違章施工傷害管道、違章建筑占壓管道的事件增多。第三方故意破壞引發(fā)的管道泄漏事故呈上升趨勢更給管道系統(tǒng)的安全造成嚴重威脅。2003年底在蘭成渝成品油管道的廣元段因打孔盜油造成汽油噴射泄漏的惡性事故就是典型的例子。 由于上述原因我國油氣管道事故率比發(fā)達國家要高很多倍。據(jù)統(tǒng)計，近30年來歐洲、前蘇聯(lián)、美國的輸氣管道事故率(單位次/(千公里〃年))分別為0.42、0.46、0.60總平均值大致為0.5。我國四川地區(qū)12條輸氣管道的事故率為4.3。西歐17國輸油管道泄漏事故率2000年為0.25。我國東北和華北地區(qū)輸油管道運行以來粗略統(tǒng)計事故率要超過2.0。
??????? 近年新建成的西氣東輸管道、蘭成渝成品油管道、陜京輸氣管道及建設(shè)中的陜京二線、大西南成品油管道和計劃建設(shè)的西部原油、成品油管道等都是大口徑、長距離、高壓力的大型管道系統(tǒng)是西部大開發(fā)的重點工程它們的安全運行對國民經(jīng)濟有重大意義。這些管道經(jīng)過沙漠、高山通過濕陷性黃土區(qū)域及多條地震斷裂帶。沿線地形地貌復(fù)雜地質(zhì)災(zāi)害類型多、頻率高。2004年投產(chǎn)的甬滬寧原油管道及建設(shè)中的沿江輸油管道等都是建在人口及城鎮(zhèn)最密集的華東沿海地區(qū)。這些管道一旦泄漏或發(fā)生火災(zāi)爆炸事故將產(chǎn)生重大損失及惡劣影響。當(dāng)前形勢下油氣管道安全的重要性和緊迫性更為突出。增強安全生產(chǎn)意識提高安全管理水平保障油氣管道安全運營是擺在我國儲運工程技術(shù)人員和管理人員面前的重要任務(wù)。
??????? 三、輸油管道事故原因與后果分析
??????? 下面根據(jù)事故統(tǒng)計資料分別對輸油管道的危害因素及事故后果進行分析。
??????? (一)輸油管道事故統(tǒng)計分析
??????? 表10.1列出了西歐和美國19711995年輸油管道事故統(tǒng)計數(shù)據(jù)的原因分類。
??????? 表10-1西歐及美國輸油管道的事故統(tǒng)計(1971-1995年)
??????? ?外力損傷?腐蝕?機械損傷?操作失誤?自然災(zāi)害?其他?
??????? 西歐?33%?30%?25%?7%?4%?1%?
??????? 美國?34%?33%?18%?2.5%?4.5%?8%?
??????? 由管道事故率統(tǒng)計可見歐美國家輸油管道事故原因主要是外力損傷、管材及管件的機械損傷、腐蝕其次是操作失誤、自然災(zāi)害等。 外力損傷中一種指由于外部的活動如工業(yè)、道路建設(shè)、爆破、開挖、管道施工、維修等活動引起的意外損壞另一種是第三方惡意損壞例如近年我國發(fā)生的打孔盜油事件屬于這種。管材及管件的機械損傷往往是由材料損傷或施工損傷引發(fā)除了管壁變形、凹陷等引起的泄漏外較多事故發(fā)生在閥門、法蘭等
??????? 管件上站場內(nèi)的泄漏較多集中在這些部位。管道內(nèi)、外腐蝕引起的泄漏事故中輸油管道外腐蝕次數(shù)及總泄漏量都占主要位臵。腐蝕事故多發(fā)生在管子的焊道、管道穿(跨)越處、錨固及防腐層補口處的管段上因為這些部位都易于產(chǎn)生管材損傷、應(yīng)力集中、焊接缺陷及防腐層破損。自然災(zāi)害主要是由于地震、塌方、泥石流、洪水、雷擊等造成的管道損壞。 輸油管道大量泄漏的主要原因是管子開裂。按管子開裂孔徑的尺寸從小到大排序一般分為針孔、裂縫、漏口、裂口、斷裂等幾種。開裂孔徑、面積越大平均泄漏量越大。
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