天然氣站場常見泄漏的原因與治理技術(shù)

天然氣站場常見泄漏的原因分析與治理技術(shù)探討摘要：本文首先對天然氣站場設(shè)備和其連接形式進行簡要介紹，在此基礎(chǔ)上根據(jù)現(xiàn)場實際總結(jié)出4種天然氣站場主要的泄漏形式，對每種泄漏的原因從理論和實際兩方面進行了分析，并對每種泄漏指出相應(yīng)的處理措施,文后提出8條解決天然氣站場泄漏問題的建議。關(guān)鍵詞：天然氣站場

泄漏

分析

研究1

前言

天然氣作為一種潔凈的能源，越來越受到人們的青睞。在整個集輸系統(tǒng)中，天然氣站場在整個輸氣工藝中占很大的比重，是非常重要的環(huán)節(jié),其可靠性在很大程度上決定影響整個管輸系統(tǒng)的安全。天然氣站場的設(shè)備多，流程復(fù)雜，密封點多，泄漏的概率大。站場天然氣一旦泄漏，小則影響正常生產(chǎn)，大則造成人員傷亡、環(huán)境嚴(yán)重污染、爆炸等惡性事故，造成巨大經(jīng)濟損失。近幾年，天然氣站場的泄漏、穿刺事件時有發(fā)生，嚴(yán)重影響安全生產(chǎn)。天然氣站場的事故，除了違規(guī)操作，大多由于泄漏引起的，我們要給予足夠的關(guān)注和重視。2

常見泄漏的種類

一般天然氣計量站場的設(shè)備主要有分離器(有立式和臥式兩種)，收、發(fā)球筒、閥門(包括：球閥、旋塞閥、閘閥等)、匯氣管、管線(主要有正常外輸管線、放空管線、排污管線等)。其它的如變送器(溫度變送器、壓力變送器等)、清管球通過指示器、溫度表、壓力表等，這些設(shè)備和儀器、儀表之間的連接形式主要是法蘭連接、焊接和螺紋連接。在天然氣站場，最常漏氣的位置就是靜密封點處，如法蘭、螺紋接口處的，但管線穿孔泄漏也時有發(fā)生，主要是管線彎頭處，特別是排污管線和放空管線的彎頭處，在線路上最常見的泄漏是由第三方破壞和管道穿孔引起的。根據(jù)現(xiàn)場實際常見的泄漏有以下幾種：(1)法蘭之間的泄漏；(2)管道泄漏；(3)螺紋泄漏；(4)閥門泄漏。3

常見泄漏的原因分析與處理措施3.1

法蘭間泄漏

法蘭連接是天然氣管道和設(shè)備連接的主要形式，其泄漏也是天然氣站場泄漏的最為主要的形式。法蘭密封主要是依靠其連接的螺栓產(chǎn)生的預(yù)緊力,通過墊片達(dá)到足夠的工作密封比壓,來阻止天然氣外漏。對于天然氣管道，由于其輸送介質(zhì)具有腐蝕、高壓以及輸送過程中產(chǎn)生的振動等特點引起天然氣管道法蘭密封失效,造成泄漏。天然氣站場法蘭泄漏主要有以下原因：

(1)密封墊片壓緊力不足，法蘭結(jié)合面粗燥,安裝密封墊出現(xiàn)偏裝，螺栓松緊不一,兩法蘭中心線偏移。這種泄漏主要由于施工、安裝質(zhì)量引起的,主要發(fā)生在投產(chǎn)施壓階段；

(2)由于脈沖流、工藝設(shè)計不合理,減振措施不到位或外界因素造成管道振動,致使螺栓松動,造成泄漏；

(3)管道變形或沉降造成泄漏；

(4)螺栓由于熱脹冷縮等原因造成的伸長及變形，在季節(jié)交替時的泄漏主要是由這種故障引起的。

(5)密封墊片長期使用，產(chǎn)生塑性變形、回彈力下降以及墊片材料老化等造成泄漏,這種泄漏在老管線上比較常見。

(6)天然氣腐蝕，造成泄漏，這種情況比較少見,但由于墊片和法蘭質(zhì)量問題可能產(chǎn)生此種泄漏。

對于法蘭泄漏，一旦發(fā)現(xiàn)，應(yīng)采取相應(yīng)的措施及時處理，否則會造成刺漏，嚴(yán)重影響安全生產(chǎn)。對于法蘭泄漏，首先通過降壓和放空采用重新擰緊螺栓得方法進行處理。對于采用這種方法處理效果不好的，根據(jù)生產(chǎn)情況分別加以處理：如果可以停輸，則關(guān)閉泄漏處兩邊閥門，進行放空置換后更換新墊片，重新擰緊。對于不可停輸?shù)模瑒t要及時采用法蘭堵漏技術(shù)進行處理。根據(jù)現(xiàn)場使用情況，為了減少泄漏，法蘭墊片最好根據(jù)法蘭結(jié)構(gòu)使用纏繞式金屬墊片、金屬圓環(huán)墊片或金屬八角墊片。3.2

管道泄漏

夾渣、氣孔、未焊透、裂紋等焊接缺陷引起的泄漏，隨著焊接技術(shù)的發(fā)展和施工質(zhì)量以及檢測手段的提高，這種焊接缺陷逐漸減少。3.2.2

腐蝕引起的泄漏

天然氣站場管道引起腐蝕的原因很多，常見的有：①周圍介質(zhì)引起的均勻腐蝕

這種腐蝕造成的泄漏主要出現(xiàn)在老管線上，隨著時間的推移，管線內(nèi)外壁一層層的腐蝕而剝落，最后造成大面積的穿孔，最終造成管道泄漏事故的發(fā)生。⑦應(yīng)力引起的腐蝕

金屬材料的應(yīng)力腐蝕，是指在靜拉伸應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)的共同作用下，使應(yīng)力集中處產(chǎn)生破壞。這種腐蝕危害性較大，一般在沒有先兆的情況下，能夠迅速擴展產(chǎn)生突然斷裂，發(fā)生嚴(yán)重的泄漏事故。③氧和水引起的腐蝕

氧和水的存在是造成管道內(nèi)部腐蝕的主要原因之一。鋼管中焊有鐵元素，它和與水和氧發(fā)生化學(xué)作用，最后生成三氧化二鐵，并放出氫氣，造成管道內(nèi)部腐蝕。

減少水的措施：做好施工期的管理工作和投產(chǎn)時的清管工作。投產(chǎn)時，對管道進行干燥處理；做好運行期的脫水和脫氧工作。④硫和細(xì)菌引起的腐蝕

天然氣中含有硫化氫等硫化物，在運輸時和管道反應(yīng)，生成硫化鐵，并在管內(nèi)活化劑(氧氣)的作用下，產(chǎn)生腐蝕，其反應(yīng)如下：

管道中還有一種細(xì)菌存在，這種細(xì)菌叫硫酸鹽還原菌，它一般附著于管線的內(nèi)表面，利用硫酸鹽類進行繁殖。管道硫酸鹽的生成反應(yīng)式如下：

上式中的硫酸鹽在還原菌的作用下，生成腐蝕生成物四氧化三鐵，反應(yīng)如下：⑤氫引起的腐蝕

目前，除去H2S的技術(shù)較高，但由于輸送壓力的提高，造成硫化氫的分壓提高，從而使HIC(氫脆)更為突出。

其產(chǎn)生的機理如下：

(1)天然氣中所含的硫化氫遇水形成硫和氫的離子；

(2)鐵奪取H的正電荷，形成Fe2+以及H原子；異

(烈3)生成硫暴化鐵送

H璃原子的體積膜很小,根據(jù)尖分壓的大小左向鋼中擴散甘。H原子首選先聚集于非宿金屬夾雜物駁，氣孔及偏才析中。在存越留處，H原宮子變成氫分歌子，體積增筍大20倍，總體積增大的強過程中，存般留處壓力急軋劇增大，如碧超過金屬開么裂應(yīng)力時，爭造成裂紋擴句展：如在內(nèi)高表面，形成邪鼓泡，在內(nèi)勁側(cè)則形成平勤行于金屬表疲面的裂紋。惜同時，H原陡子與鋼中不輩穩(wěn)定的碳化默物起反應(yīng)生齡成CH每4旅，造成鋼局愿部脫碳，C海H賤4罷在缺陷或品蘇界處聚集，芹產(chǎn)生大量的龍品界裂紋和氣鼓泡，使鋼撓材變得松、將脆，最后造雀成破毀。龍鵲⑥問其他常見的拌還有原電池廊腐蝕、品界崗腐蝕等。嗽隙

沖刷引起徑的泄漏脂

由掙于沖刷原因耕造成站場泄學(xué)漏的事故較梁多，比較容際易出現(xiàn)此類社故障的部位班是管道彎頭紫，特別是流慘速較快的彎庭頭處，造成臨這種泄漏主筍要有以下幾欺個原因：跌鼓①莫從加工角度遣來說，對于嚼沖壓成型和彈冷煨、熱煨備成型的彎頭鑄，彎曲半徑突最大的一側(cè)如存在著加工姨減薄量：憶任②旗天然氣流速青較快，流經(jīng)礦彎頭時，對穿管壁產(chǎn)生較科大的沖刷力畫，在沖刷力愚的作用下，詢管壁金屬不悠斷地被帶走勝，壁厚逐漸巧變薄，最后哈造成泄漏。蒼

對戴于下游站場殃的彎頭，由裙于上游的硫避化鐵鐵粉等笨雜質(zhì)跟隨管秀線到達(dá)下游機，這些雜質(zhì)習(xí)的存存，加幼速了磨損速涼度。天然氣舊站場排污管量線靠近排污宜池的彎頭最忙容易穿孔，財這也是因為勿排污管線排血污頻繁、氣丙質(zhì)臟，靠近罵排污池的氣蘇流速度非常潔快，造成磨冷損嚴(yán)重，因切而造成穿孔高泄漏。此種康情況已經(jīng)在李多個站場都彩發(fā)生過，應(yīng)混給予重視。最榴③段調(diào)壓閥的閥涌體也是容易陶被刺壞的地怕方?；?/p>

預(yù)拳防措施：塌啄①龜周期性清管貝，減少硫化汪鐵鐵粉：菌壩②頃根據(jù)下游用雕氣量做好管況道末端氣量象的儲存，尤正其在冬季大倒氣量來臨之走前，以備用衰氣充分，避下免氣流速度斜過快，導(dǎo)致偉管道里邊揚剖塵，造成很膊大的磨損。奶救③蘿做好設(shè)計，霞彎頭厚度要究加厚。怪唯

振動引起茄的泄漏贏

管戶道的振動使石法蘭的連接吐螺栓松動，告墊片上的密睡封比壓下降皂，振動還會蛙使管道焊縫東內(nèi)缺陷擴展約，最終導(dǎo)致脹嚴(yán)重的泄漏旬事故。運

天嚇然氣管道振直動的成因陜墳①刃管線內(nèi)壓力延脈動引起管須道的振動吩

氣峽流的脈動是梨引起滅然氣淡管道振動的綁最主要的原奸因，存長輸度天然氣管道幼上常用壓縮盆機給大然氣妻加壓，壓縮堅機周期性地弱、間歇地進概氣和排氣，孤結(jié)果引起管秒路內(nèi)氣流壓紋力的脈動，晨當(dāng)脈動氣流聰存管線內(nèi)傳兄播碰到彎頭董、變徑管、您匯管以及肓籌板等時，管卸道系統(tǒng)受到掛周期性的激灘振力，在激她振力的作用機下引起管道臟及其附屬設(shè)箏備的振動。階茄②洞壓縮機的振生動引起管線哲的振動隱

當(dāng)咱壓縮機工作物時，由于活惹塞組存在往乎復(fù)慣性力及喪力矩的不平遞衡、旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)戴慣性力及力掏矩的不平衡艷、連桿擺動部慣性力的存快在以及機器偵重心的周期述性移動等各期種復(fù)雜合力吸的作用，使徒壓縮機工作姥時產(chǎn)生機械陡振動，從而男引起和其相葉連的管道的億振動。毅田③差風(fēng)力引起的消振動恰

當(dāng)合裸露的管子蘭在受到風(fēng)力農(nóng)時，會產(chǎn)生摧卡曼渦流效矮應(yīng)，引起管篇子的振動。否所謂卡曼渦琴流足指當(dāng)流妥體垂直于管要子流動時，撥在管子的背追面將產(chǎn)生有席規(guī)則的渦流五，因而出現(xiàn)蜓交替的橫向新力，稱為卡枯曼渦流。姿限④塌共振引起管課道劇烈振動跌

當(dāng)遭激振力的頻魚率和管道以園及設(shè)備的固宜有頻率相同丹時，會引起筑管道和設(shè)備閥強烈的振動懼。如：卡曼闊渦流的頻率穴、脈動流的柴頻率以及壓贈縮機的振動難頻率和管道棉的固有頻率蓮相同時，會王產(chǎn)生共振，伙有可能引起第管子和設(shè)備芬的破毀。小

管損道減振可以撲通過兩條途之徑來解決：跌①糊控制管流的譯壓力脈動。醬②澆調(diào)整管系的敏結(jié)點，改變嘉固有頻率，脂減少振動，員避免產(chǎn)生共蝕振。屬3.3

螺催紋泄漏煮

目豪前，天然氣乏站場常采用捧用的API殘錐管螺紋連插接，錐管螺遍紋包括圓螺前紋、偏梯形雨螺紋，設(shè)計局錐度為1/喚8(半徑方勢向)，其密營封是由內(nèi)、限外螺紋嚙合負(fù)的緊密程度駛決定的。由戶于結(jié)構(gòu)設(shè)計汁的原因，嚙妄合螺紋間存旁在一定的間銷隙。圓螺紋份主要在嚙合冰螺紋齒頂和砌齒底形成螺猛旋彤通道，療偏梯形螺紋良主要在嚙合套螺紋導(dǎo)向面國間，以及螺揮紋齒頂和齒煤底之間存在耽螺旋形通道于。由于泄漏蟻通道的存存小，嚴(yán)重影響那了API螺斃紋的密封性摟。在名義尺茂寸下，圓螺興紋齒頂和齒抓底之間的間睬隙為沖0.076贈2mm細(xì)，偏梯形螺歷紋在齒導(dǎo)向危面的間隙為然0.025綱mm坐，遠(yuǎn)大于天業(yè)然氣分子直吊徑。所以從瓜本質(zhì)上講，屢API螺紋釣不具備密封葛能力,其密共封性是通過部使用螺紋脂榮坦的一些固喊體物質(zhì)(如囑銅、鉛、鋅辦和石墨等)育來堵塞這些瘡?fù)ǖ纴慝@得凍的，或通過貝表面處理(虜如鍍銅、鋅碑、錫等軟金崗屬)來減小咬間隙。要提聾高密封性能百，必須有足吹夠大的接觸迎壓力和足夠鉤小的螺紋間危隙。溫度變慢化時，螺紋陸連接部位可讓能發(fā)生應(yīng)力關(guān)松弛，也可占能造成接觸崗壓力下降，涉使密封性能逮下降，振動顏也造成螺紋多連接變松。稱

管腎螺紋密封的奮泄漏跟使用體的密封材料絹有直接關(guān)系補。我國普遍嫌使用鉛油麻惡絲、聚四氟厚乙烯膠帶密啦封。鉛油麻介絲等溶劑型臺填料在液態(tài)庫時能填滿間恰隙，固化后找溶劑揮發(fā)，員導(dǎo)致收縮龜歸裂，而且耐箱化學(xué)性能差專，很容易滲反漏。聚四氟頂乙烯膠帶不距可能完全緊陰密填充，調(diào)崇整時容易斷見絲，易堵塞賠管路閥門，漫而且聚四氟詠乙烯和金屬往磨擦系數(shù)低隸，管螺紋很搭容易松動，挑密封效果也高不是很好。架為了減少螺都紋連接泄漏珠，可采取以對下措施：蘋墊①盤建議采用具慶有彈性密封捉環(huán)結(jié)構(gòu)的螺懶紋連接；探辭②贊對于主干線禮連接的地方從，建議采用扁焊接：標(biāo)3.4

閥娛門泄漏衫她閥門由于受哭到天然氣的猛溫度，壓力宇、沖刷、振酷動腐蝕的影咸響，以及閥辱門生產(chǎn)制作鞏中存在的缺刃陷，閥門在叼使用過程中丟不可避免的掙產(chǎn)生泄漏，飼常見的泄漏膜多發(fā)生在填瓜料密封處、腫法蘭連接處橋、焊接連接蛋處、絲口連眼接處及閥體窯的薄弱部位所上。聲

(益1)連接法六蘭及壓蓋法數(shù)蘭泄漏，這矛種泄漏一般旬通過在降壓拿的情況下，管通過擰緊螺踏栓得以解決掙；測

(碌2)焊縫泄伐漏：對于焊偵接體球閥，猜有可能存在嫩焊接缺陷，伏出現(xiàn)泄漏，拘這種泄漏很艇少見。兄

(然3)閥體泄撞漏：閥體的猾泄漏主要是般由于閥門生蜂產(chǎn)過程中的黑鑄造缺陷所認(rèn)引起的，當(dāng)喚然，天然氣中的腐蝕和沖工刷造成閥體翼泄漏，這種贏泄漏常出現(xiàn)穿在調(diào)壓閥上挨。哲

(苗4)填料泄陵漏：閥門閥轟桿采用填料時密封結(jié)構(gòu)處冶所發(fā)生的泄娛漏，長時間聰使用填料老熟化、磨損、璃腐蝕等使其落失效，通過垃更換填料或收擰緊能夠得藏以解決。梯

(建5)注脂嘴樣的泄漏；惜

一夢般是由于單識向閥失效造蝴成的，存壓遺力不高的情雕況下注入密彩封脂可得到助解決。忠

(藥6)排污嘴改泄漏，一旦跳發(fā)現(xiàn)及時更蜻換。國4

結(jié)束語奉諷天然氣站場明由于泄漏引忠起的事故時孤有發(fā)生，造幟成嚴(yán)重的后漁果，為了使右天然氣站場將的泄漏得到金有效的控制棍，減少泄漏深，筆者認(rèn)為賭要從設(shè)計和些管理兩方面托入手，才能伙取得較好的獄效果。福4.1

變撇法蘭連接和鍛螺紋連接為轟焊接，減少忌漏起點和靜盜密封點端

目辣前，新建管隨線的主要閥水門都采用焊他接形式，這青當(dāng)然要在閥踐門的質(zhì)量有計保證的情況癢下進行，對鏟主干線相連甜的壓力表、西變送器以及拼干線截斷閥詠的根部閥都順應(yīng)采用焊接蚊。英4.2

冗獄余設(shè)計句

對嚼排污管線和切放空管線來痰說，景好采癢用雙閥設(shè)計盜，用一閥保維證密封，用柜另一閥用來陪截流。同時財管線和彎頭易，尤其是彎氧頭因該采取高冗余設(shè)計。古4.3

加挑強日常巡檢效、維護和管悠理攤?cè)?1)堅持梅兩小時巡檢私制和點檢制企。急怕(2)巡檢繡時對靜密封咽點重點進行恨檢查。皮4.4

站柏場建立可燃惰氣體報警系款統(tǒng)，一旦出住現(xiàn)泄漏，可姿及時進行報驕警。房4.5

采婆用先進技術(shù)佩對站場設(shè)備涂和管線進行悲檢查棚

(湊1)采用無到損檢測和聲炭發(fā)射技術(shù)對紋站場管道、覽分離器以及波收發(fā)球筒進訪行全面檢測財；圍

(謹(jǐn)2)對站場奸關(guān)鍵及薄弱住的位置