馬劍  解青波

北京華油國際物流工程服務(wù)有限公司

我國目前已基本形成了“西油東送、北油南運、西氣東輸、北氣南下、海氣登陸”的管網(wǎng)格局。由于早期技術(shù)水平有限、管道腐蝕、第三方破壞、自然災害等原因，各種管道突發(fā)事故不斷發(fā)生。數據顯示，美國的油氣管道事故率為0.5次/千米/年，歐洲為0.2次/千米/年，而我國則約為3次/千米/年。不僅如此，我國的管道應急搶險技術(shù)與國外相比也存在較大差距。

快速搶修鋪路技術(shù)

油氣管道發(fā)生事故后要求應急搶險設備能快速進(jìn)場(chǎng)，開(kāi)展維搶修工作。長(cháng)輸油氣管道沿途地形復雜，地質(zhì)條件變化多樣，在沼澤或泥濘地帶，大型維搶修施工機械（如挖掘機）進(jìn)入現場(chǎng)都需要大型吊裝設備吊裝鋼板鋪路。

國外研制的輕便型承壓板具有質(zhì)量輕、耐壓性好等特點(diǎn)。輕便型承壓板長(cháng)6米，寬1.2米，厚200～600毫米，承重30噸以上，板與板之間采用軟連接，可折疊，易于操作，一款標準板重量2～3公斤/平方米左右，板材上配有防滑紋（如圖1所示）。搶險時(shí)采用這種輕便型鋪路板能有效節省施工費用，并大大縮短搶險設備進(jìn)入現場(chǎng)的時(shí)間。

圖1 沼澤路面輕便型鋪路板

防爆打磨和冷切割技術(shù)

傳統的防腐層去除方法是乙炔火焰燒烤和手工砂輪打磨。手工砂輪打磨工作效率低，且打磨過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生大量火花，在應急搶修工作中會(huì )產(chǎn)生安全隱患。青島“11.22”輸油管道泄漏爆炸事故的直接原因就是現場(chǎng)搶險人員采用液壓破碎錘在暗渠蓋板上打孔破碎，產(chǎn)生撞擊火花，引發(fā)暗渠內油氣爆炸。

“水刀”切割技術(shù)是目前比較安全的切割技術(shù)之一，它利用超高壓技術(shù)可以把普通的自來(lái)水加壓到250～400MPa，然后再通過(guò)內孔直徑約0.15～0.35毫米的寶石噴嘴噴射形成速度約為800～1000米/秒的高速射流，俗稱(chēng)水箭。該水箭具有很高的能量，可用來(lái)切割軟基性材料。如果再在水箭中加入適量的磨料，則幾乎可以用來(lái)切割所有的軟硬材料�？梢詫θ魏尾牧线M(jìn)行任意曲線(xiàn)的一次性切割加工，且切割時(shí)不產(chǎn)生熱量和有害物質(zhì)，材料無(wú)熱效應（冷態(tài)切割）。但其顯著(zhù)缺點(diǎn)是，切割設備要求有足夠的水源供應，不利于處于荒漠或山區等惡劣自然條件下的管道維搶修工作。

目前國外研制出了一種新型打磨、切割工具（如圖2所示），由特種材料制成，在切割、打磨及PE剝離作業(yè)中不產(chǎn)生火花，取得了DNV國際防爆認證。該切割設備在作業(yè)過(guò)程既不產(chǎn)生引爆條件，也不受周?chē)�環(huán)境影響，安全而方便。

圖2  防爆打磨工具

管道補強和堵漏技術(shù)

管道補強修復技術(shù)是確保油氣管線(xiàn)安全運行的重要技術(shù)措施。目前國內主流的管道補強方法是采用纖維復合材料配合樹(shù)脂進(jìn)行修復補強。這種修復補強技術(shù)是利用纖維復合材料在纖維方向的高強度特性，借助粘接樹(shù)脂，在服役管道外邊包覆一個(gè)復合材料修復管道層，來(lái)恢復缺陷管道的服役強度。它的優(yōu)點(diǎn)是施工工藝簡(jiǎn)單，且不需要在服役管道上進(jìn)行焊接，無(wú)電火花產(chǎn)生，無(wú)明火施工，避免了管壁焊穿和發(fā)生氧脆、冷脆的風(fēng)險性。

碳纖維和玻璃纖維是目前國內主流的補強材料，碳纖維抗拉強度大，抗蠕變性好，但抗沖擊性和韌性較差，且碳纖維導電，對施工安全會(huì )帶來(lái)一定威脅。而玻璃纖維雖然絕緣，但抗疲勞性和抗蠕變性能較差。兩種材料都有不足之處。

美國杜邦公司研制出的新型復合材料“凱夫拉”（如圖3所示），是一種有機芳綸復合材料，密度低、強度高、韌性好、耐高溫、易于加工和成型�？捎糜诤�腐蝕、裂紋、機械損傷、焊縫缺陷、幾何缺陷和材質(zhì)缺陷管道的修復補強。無(wú)論是單點(diǎn)缺陷補強，還是整體管段缺陷補強，均可采用。 除此之外，還可用于對無(wú)缺陷管道的提壓增強，例如在自然條件改變導致管道安全系數需要增加和管道運行壓力需要提高等情況下，都可以用這種材料進(jìn)行增強處理，其適用溫度為-30℃~250℃，可適用于常溫、高溫、內腐蝕、外腐蝕、陸上、水下、直管、彎管、三通等環(huán)境中80MPa以下壓力。

圖3  凱夫拉芳綸纖維管道補強爆破實(shí)驗

圖4 油氣管道柔性帶壓快速堵漏套具

北京華油國際物流工程服務(wù)有限公司在凱夫拉纖維的基礎上，自主研發(fā)了油氣管道柔性帶壓快速堵漏套具（如圖4所示）。該套具可以對不同管徑直管段、彎頭、焊縫、變徑等部位的泄漏進(jìn)行應急堵漏，適用于直徑小于50毫米、壓力不大于10MPa的泄漏。其最大的特點(diǎn)是，可以實(shí)現在帶壓工況下快速完成對管道泄漏部位的封堵。該產(chǎn)品已經(jīng)中石油管道應急搶險中心、西部管道公司、西氣東輸公司、中海油工程服務(wù)有限公司等多家單位現場(chǎng)試驗，堵漏效果良好。

天然氣回收技術(shù)

在管線(xiàn)上進(jìn)行維搶修、改擴建、改線(xiàn)換管、更換閥門(mén)等作業(yè)時(shí)，都要進(jìn)行天然氣放空操作。目前我國的天然氣放空技術(shù)一般是將天然氣直接燃燒或排放，這不僅造成巨大的經(jīng)濟損失，而且對自然環(huán)境和人身安全具有威脅。國外的天然氣回收技術(shù)發(fā)展目前已比較成熟，可以替代或加速管道計劃性放空。以運行壓力10MPa、閥室間距30千米的天然氣管道為例，其具體做法是：首先關(guān)閉目標管段的上游閥室截斷閥，利用下游管道壓縮機快速將截斷閥至壓縮機之間的管道天然氣壓力抽至5~7MPa，然后將目標管段的下游閥室截斷閥也關(guān)閉，在下游截斷閥兩側安裝并啟動(dòng)移動(dòng)式車(chē)載壓縮機（即管道天然氣回收車(chē)），將目標管段內的天然氣壓縮到下游管線(xiàn)中�？紤]到時(shí)效性，一般將管段內的天然氣壓力回收至1~2MPa即可。管道內剩余的天然氣可以采用冷放空或熱放空處理。有時(shí)為了以最快的速度清空管道內的天然氣，回收和放空可以同時(shí)進(jìn)行。

天然氣回收技術(shù)的關(guān)鍵是天然氣回收車(chē)，歐美國家很多先進(jìn)的管道運營(yíng)公司應用天然氣回收車(chē)已有多年時(shí)間。法國燃氣公司使用的天然氣回收車(chē)由12缸750千瓦每分鐘1400轉的燃氣發(fā)動(dòng)機驅動(dòng)，配備自動(dòng)運作的控制系統，可在零下40至35℃的環(huán)境溫度下工作。整車(chē)長(cháng)13.5米，寬2.6米，高4.6米，重量42噸。圖5為法國燃氣管道天然氣回收現場(chǎng)。

國內壓縮機廠(chǎng)家現階段還不具備生產(chǎn)長(cháng)輸管道用移動(dòng)式回收車(chē)的能力，所能生產(chǎn)的井口注氣移動(dòng)式壓縮機，一般功率較小，不能滿(mǎn)足管道天然氣大量回收的要求；而國產(chǎn)同功率壓縮機體積較大，尤其是寬度往往超過(guò)7米，移動(dòng)性差，不適合公路運輸。

圖5 法國燃氣管道天然氣回收現場(chǎng)

管道滲漏檢測技術(shù)

泄漏檢測是管道安全運行的關(guān)鍵和重要保障。國內目前采用的油氣管道泄漏檢測方法有流量平衡法、光纖傳感器法、負壓波法、GPS時(shí)間標簽法、超聲波技術(shù)測定流量法、SCADA系統法、管道動(dòng)態(tài)模型法等。我國管道智能檢測水平和國外還有較大差距，主要表現在定位不準確、檢測精度不夠等方面。北京華油國際物流工程服務(wù)有限公司引進(jìn)的國外先進(jìn)的滲漏檢測器（如圖6所示），可以通過(guò)收集特定的超聲波信號和多頻道光譜分析，能夠對很小的滲漏進(jìn)行識別和定位。當壓力不小于5MPa時(shí)，可以檢測到6.8L/H的泄漏量，并給出誤差為±1m的精準定位。對于鋪設在地下的管道，由于周?chē)�的介質(zhì)都是土壤和水，其他物體發(fā)出的噪音可能會(huì )影響檢測，但由于多光譜分析的存在，這些區域的檢測將不再受噪聲的影響。相對于其他檢測系統，這種檢測器抗干擾能力更強，靈敏度更高，定位更準確。

圖6  滲漏檢測器及頻譜數據分析

作者：馬劍，北京華油國際物流工程服務(wù)有限公司副經(jīng)理。

《管道保護》2016年第6期（總第31期）