前言
??????? 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國的石油的生產(chǎn)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能夠滿足我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需求，石油是經(jīng)濟(jì)的發(fā)展命脈，目前，我國的石油進(jìn)口總量已經(jīng)達(dá)到石油總產(chǎn)量的30%左右，致使石油長距離的運(yùn)輸成為必然，石油運(yùn)輸安全成為石油進(jìn)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(yùn)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(yùn)輸布局加以關(guān)注
??????? 1、管道與設(shè)備強(qiáng)度試壓和嚴(yán)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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)輸方式的鐵路和公路輸油相比，管道輸油具有運(yùn)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(jìn)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(hù)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(jìn)行強(qiáng)度試壓和嚴(yán)密性試驗。
??????? 管道在建成后必須經(jīng)過強(qiáng)度試壓和嚴(yán)密性試壓，方可投產(chǎn)。管道強(qiáng)度試壓的目的一是驗證管道的整體強(qiáng)度，能否承受管道以后運(yùn)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(jìn)行水壓試驗,將水壓試驗的壓力提高至管材最小屈服強(qiáng)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(qiáng)度試壓介質(zhì),落后當(dāng)代水壓試驗技術(shù)40年。
??????? 嚴(yán)密性試驗主要是檢測輸油管道在漏氣方面存在的問題，嚴(yán)密性試驗就是泄漏試驗。
??????? 強(qiáng)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(yán)密性試驗的試驗壓力低，但時間長。因為有些細(xì)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(qiáng)度試壓過程中有很多注意點，下面我們來大概介紹以下強(qiáng)度試壓和嚴(yán)密性試驗。
??????? 一、 試壓的目的：
??????? 輸氣管道在建成后必須經(jīng)過強(qiáng)度試壓和嚴(yán)密性試壓，方可投產(chǎn)。管道強(qiáng)度試壓的目的一是驗證管道的整體強(qiáng)度，能否承受管道以后運(yùn)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(yùn)行的安全，管道水壓試驗的強(qiáng)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(jìn)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(qiáng)度在90%~110%之間，而試壓強(qiáng)度再高也無意義。嚴(yán)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(qiáng)度越高，管道的操作壓力也越高。
??????? 二、試壓介質(zhì) ：
??????? 管道強(qiáng)度試壓介質(zhì)分為空氣和水兩種。采用水進(jìn)行管道分段強(qiáng)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(kuò)展速度，管道能夠迅速止裂，不會造成大段破裂和嚴(yán)重的次生災(zāi)害，因此把水作為目前進(jìn)行管道試壓的首選試壓介質(zhì)。而采用壓縮空氣進(jìn)行分段強(qiáng)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(kuò)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(yán)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(qiáng)度較低。 國內(nèi)外輸氣管道的相關(guān)設(shè)計、施工、安全標(biāo)準(zhǔn)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(qiáng)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(jìn)行強(qiáng)度試壓；三、四級地區(qū)由于人口密集，一般要求采用水進(jìn)行強(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)中，仍然保留了對一、二級地區(qū)允許采用空氣進(jìn)行強(qiáng)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(jìn)行強(qiáng)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(qiáng)度的0.4～0.5倍
??????? 三、試壓強(qiáng)度? ：
??????? 在進(jìn)行強(qiáng)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(qiáng)度水平：目前國內(nèi)輸氣管道的試壓標(biāo)準(zhǔn)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(dá)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(qiáng)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(jìn)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(dá)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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)度，只有加拿大的CSA-Z662-99標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了最大強(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)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(yùn)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(qiáng)度試壓，經(jīng)過了高強(qiáng)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(zhǔn)備與管道試壓：
??????? 準(zhǔn)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(qiáng)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(jìn)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(jìn)行水壓試驗。升壓：水壓試驗前，應(yīng)多次進(jìn)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(jìn)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(yán)禁站人。水壓試驗時，嚴(yán)禁對管身、接口進(jìn)行敲打或修補(bǔ)缺陷，遇有缺陷時，應(yīng)作出標(biāo)記，卸壓后才能修補(bǔ)。整體管線水壓試驗按以下程序進(jìn)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(jìn)行檢查，無異?，F(xiàn)象繼續(xù)升壓至強(qiáng)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(qiáng)度試驗合格后，緩慢降壓至嚴(yán)密性試驗壓力7.5MPa，進(jìn)行嚴(yán)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(jìn)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(jìn)行監(jiān)督，試驗合格后填寫試壓記錄并請各方簽字確認(rèn)。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(jìn)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(jìn)行放空，修補(bǔ)漏點后重新進(jìn)行試驗及試驗結(jié)果確認(rèn)。
??????? 在石油管道與設(shè)備強(qiáng)度試壓和嚴(yán)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(jìn)行強(qiáng)度試壓和嚴(yán)密性試驗，但在試壓前應(yīng)先設(shè)臨時清管設(shè)施進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)《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(dú)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(dú)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(jìn)行100％的檢查。
??????? （6）試壓介質(zhì)應(yīng)采用水。在人煙稀少、寒冷、嚴(yán)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(qiáng)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(qiáng)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(yán)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(zhǔn)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(qiáng)度試驗壓力為設(shè)計內(nèi)壓力的1.1倍，嚴(yán)密性試驗壓力等于設(shè)計內(nèi)壓力。當(dāng)采用強(qiáng)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(qiáng)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(jìn)行100％的檢查。全線接通后可不再進(jìn)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(jìn)行油和氣的儲存與運(yùn)輸。在石油工業(yè)內(nèi)部它是聯(lián)接產(chǎn)、運(yùn)、銷各環(huán)節(jié)的紐帶。隨著我國經(jīng)濟(jì)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(kuò)大，輸油管道設(shè)備在油氣儲運(yùn)上地位也日益顯著。加強(qiáng)輸油管道設(shè)備的安全管理與維護(hù)，是改善油氣儲運(yùn)工作條件，提高儲運(yùn)質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)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(yuǎn)的荒漠、山區(qū)，往往因消防力量不足或水源較遠(yuǎn)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(jì)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(hù)帶來較長時間的負(fù)面影響。在社會日益重視公眾安全和環(huán)境保護(hù)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(jì)的重點工程，肩負(fù)著為國民經(jīng)濟(jì)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(yùn)行有重大的社會和經(jīng)濟(jì)意義。在全球經(jīng)濟(jì)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(jìn)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(yùn)行已接近或超過20年逐步進(jìn)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(jì)條件所限設(shè)計、施工水平、材料缺陷、多年運(yùn)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(jì)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(yán)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(dá)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(yùn)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(yùn)行對國民經(jīng)濟(jì)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(qiáng)安全生產(chǎn)意識提高安全管理水平保障油氣管道安全運(yùn)營是擺在我國儲運(yùn)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(jìn)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(jī)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(jī)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(jī)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(bǔ)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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