安全工程-天然氣管道安全性分析及泄露檢測(cè)研究論文

本科論文摘要天然氣作為新興的石油產(chǎn)物與現(xiàn)在人們的日常生活及社會(huì)發(fā)展息息相關(guān)，天然氣是一種相對(duì)于之前的燃燒能源更加安全、環(huán)保的可燃燒性氣體?，F(xiàn)如今國(guó)家大力發(fā)展天然氣石油天然氣產(chǎn)業(yè)代替煤氣等燃燒能源。而天然氣主要輸送手段就是天然氣管道，雖然天然氣相對(duì)于煤氣等更加安全、環(huán)保，但是天然氣管道一旦出現(xiàn)泄露情況，依舊會(huì)發(fā)生中毒、燃燒、爆炸等非常嚴(yán)重的事故。所以作為天然氣主要輸送工具的天然氣管道安全性極其重要，只有先保證天然氣管道的安全性才能進(jìn)一步保證天然氣的安全性。本文從天然氣的性質(zhì)進(jìn)行分析，確認(rèn)天然氣管道的材質(zhì)要求。對(duì)天然氣管道施工檢測(cè)的工藝流程，所處位置的環(huán)境條件，地理位置情況進(jìn)行危險(xiǎn)有害因素分析，確認(rèn)工程項(xiàng)目可行性，對(duì)施工及檢測(cè)過程運(yùn)用安全檢查表法進(jìn)行重大危險(xiǎn)源辨識(shí)。進(jìn)行工程項(xiàng)目中運(yùn)用到的無損檢測(cè)方法研究，對(duì)比不同檢測(cè)方法的優(yōu)缺點(diǎn)，確定工程項(xiàng)目中的主要檢測(cè)方法，同時(shí)為保證工程質(zhì)量達(dá)標(biāo)，保護(hù)施工及檢測(cè)人員安全，制訂完善的安全管理制度及安全控制措施。關(guān)鍵詞:天然氣管道；無損檢測(cè)；危險(xiǎn)源辨識(shí)AbstractAsanewoilproduct,naturalgasiscloselyrelatedtopeople'sdailylifeandsocialdevelopment.Comparedwiththepreviouscombustionenergy,naturalgasisamoresafeandenvironmentallyfriendlycombustiblegas.Nowadays,thestatevigorouslydevelopsnaturalgas,oilandnaturalgasindustrytoreplacegasandotherburningenergy.Themainmeansofnaturalgastransmissionisnaturalgaspipeline.Althoughnaturalgasissaferandmoreenvironmentallyfriendlythangas,oncethenaturalgaspipelineleaks,itwillstillhavepoisoning,burning,explosionandotherveryseriousaccidents.Therefore,thesafetyofnaturalgaspipeline,asthemainmeansofnaturalgastransmission,isextremelyimportant.Onlybyensuringthesafetyofnaturalgaspipelinecanwefurtherensurethesafetyofnaturalgas.Thispaperanalyzesthenatureofnaturalgasandconfirmsthematerialrequirementsofnaturalgaspipeline.Analyzetheprocessflow,environmentalconditionsandgeographicallocationofthenaturalgaspipelineconstructiondetection,confirmthefeasibilityoftheproject,andidentifythemajorhazardsourcesintheconstructionanddetectionprocessbyusingthesafetychecklistmethod.Carryouttheresearchofnondestructivetestingmethodsusedinengineeringprojects,andcomparetheadvantagesanddisadvantagesofdifferenttesting.Determinethesafetycontrolmeasuresoftheproject.Keywords：NaturalGasPipeline；NonDestructiveTesting；HazardIdentification目錄TOC\o"1-1"\t"標(biāo)題2,1,標(biāo)題3,1"\h\u20119第1章概述 1321961.1研究背景 122711.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 122671.2.1國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 290711.2.2國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀 2186301.3天然氣管道 3275111.4天然氣的性質(zhì)及重要性 3136861.4.1天然氣的性質(zhì) 3170751.4.2天然氣的重要性 453711.5本文的研究?jī)?nèi)容 415641第2章天然氣管道危險(xiǎn)因素分析 62712.1天然氣管道項(xiàng)目工程概況 6298632.1.1工程項(xiàng)目概況 6159102.1.2站場(chǎng)設(shè)置 932732.2天然氣管道工程危險(xiǎn)有害因素分析 1060612.2.1設(shè)備設(shè)施危險(xiǎn)有害因素分析 10271412.2.2土質(zhì)條件有害因素分析 11214142.2.3自然環(huán)境有害因素分析 1119792.2.4地質(zhì)情況危險(xiǎn)有害因素及施工難點(diǎn)分析 1181312.3天然氣管道重大危險(xiǎn)源辨識(shí) 1225924第3章天然氣管道泄露檢測(cè)方法研究 14114323.1天然氣管道檢測(cè)方法介紹 1432563.1.1射線檢測(cè) 1441003.1.2超聲相控陣檢測(cè) 1423293.1.3液體滲透檢測(cè) 1532273.2天然氣管道無損檢測(cè)研究 1537783.2.1無損檢測(cè)原理 1560083.2.2無損檢測(cè)特點(diǎn) 15287353.3相控陣探傷檢測(cè)與超聲探傷，射線檢測(cè)的區(qū)別 16276203.4青寧管道工程應(yīng)用的檢測(cè)方法 1728113.4.1射線檢測(cè)過程 18194083.4.2相控陣檢測(cè)過程 1829300第4章天然氣管道泄露危害及安全控制措施 19145474.1天然氣管道泄露危害 1955714.2青寧項(xiàng)目天然氣管道安全控制措施 1945994.2.1按要求確定管線位置 19150444.2.2建立健全安全管理制度 2094304.2.3實(shí)施HSE管理體系 20171854.2.4強(qiáng)化安全管理意識(shí) 20299294.2.5創(chuàng)新管理方法 214873第5章結(jié)論 2220973參考文獻(xiàn) 2328260致謝 2422015附錄一中文譯文 25附錄二外文原文第1章概述1.1研究背景中國(guó)第一條長(zhǎng)輸氣天然氣管道于1997年建成，這條天然氣管道就是陜西管線全長(zhǎng)達(dá)918km，成功把天然氣輸送到北京市。到現(xiàn)在，國(guó)內(nèi)的天然氣管道總長(zhǎng)度已經(jīng)長(zhǎng)達(dá)30000km，而天然氣管道的安全問題依舊是如今石油天然氣產(chǎn)業(yè)的重點(diǎn)難題，單單2019年室外天然氣事故就出現(xiàn)259起，死亡人數(shù)0名，受傷人數(shù)1名。與室外情況相比，室內(nèi)天然氣事故情況更為嚴(yán)重，2019年共發(fā)生463起室內(nèi)天然氣事故，共造成63人死亡，583人受傷。本文內(nèi)容以室外天然氣管道安全性為主，為了保障用戶安全還是要提醒室內(nèi)天然氣用戶注意天然氣的使用情況。所以對(duì)當(dāng)今社會(huì)已經(jīng)廣泛使用的天然氣而言，天然氣管道作為天然氣主要輸送工具，它的安全性極為重要。通過近年來天然氣管道事故情況數(shù)據(jù)來分析天然氣管道出現(xiàn)泄露情況的主要原因。由于焊接錯(cuò)誤，老化和腐蝕維護(hù)不足等情況，在天然氣管道的安裝和運(yùn)行過程中，天然氣泄漏主要發(fā)生在這些情況下。一旦發(fā)生泄露就會(huì)出現(xiàn)不可估量的損失，所以為了避免泄露情況，需要及時(shí)發(fā)現(xiàn)泄露情況并采取措施。根據(jù)最近的259個(gè)國(guó)內(nèi)天然氣管道事故統(tǒng)計(jì)，事故類型主要是泄漏和爆炸事故，由外部破壞引起的事故高達(dá)70％，其中由于人為施工問題的因素造成事發(fā)生故占65％。隨著中國(guó)城市化進(jìn)程的不斷加快，出現(xiàn)一些盲目野蠻的施工現(xiàn)象導(dǎo)致。地面和氣候?yàn)?zāi)害造成的損失占5％，這與近年來地震和泥石流等自然災(zāi)害的增加有關(guān)。管道因使用時(shí)間過長(zhǎng)出現(xiàn)腐蝕發(fā)生的泄漏會(huì)導(dǎo)致很大一部分管道故障，但此處僅占3％。近年來，舊的管道可能會(huì)不斷被更換，新的管道將很快投入使用，所以這種管道腐蝕的情況收集范圍有限的原因。由于材料設(shè)計(jì)，施工質(zhì)量，焊接質(zhì)量和安裝缺陷等人為因素造成的管道事故占10％，由于非法操作或員工管理不當(dāng)造成的事故占7％。物質(zhì)老化和其他原因造成的事故占5%。由數(shù)據(jù)情況可以知道管道本身原因地導(dǎo)致的管道泄露只有一小部分，地質(zhì)災(zāi)害及自然災(zāi)害導(dǎo)致事故率稍多，所以管道的選址極其重要，而導(dǎo)致事故發(fā)生的主要原因是由于人為原因，施工人員的盲目施工，管理人員疏于管理。所以了保證人民群眾的社會(huì)安全，維持管道的正常運(yùn)行，有必要加強(qiáng)部分維修工作及施工管理，完善管理措施，運(yùn)用新技術(shù)，確保天然氣管道道的正常運(yùn)輸，因?yàn)楣艿赖谋Ｗo(hù)和維護(hù)在管道的長(zhǎng)年運(yùn)行過程中起著非常重要的作用。1.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀1.2.1國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀我國(guó)無損檢測(cè)的發(fā)展是從上世紀(jì)40年代開始的，但是由于當(dāng)時(shí)的國(guó)力以及國(guó)情問題，真正應(yīng)用到的無損檢測(cè)技術(shù)很少，也幾乎沒有機(jī)械能任何發(fā)展。新中國(guó)成立后，無損檢測(cè)技術(shù)才真正的開始被應(yīng)用，起初無損檢測(cè)技術(shù)主要應(yīng)用于軍工領(lǐng)域。當(dāng)時(shí)無損檢測(cè)技術(shù)的主要發(fā)展方向就是現(xiàn)在技術(shù)非常成熟的射線、磁粉、滲透以及現(xiàn)在剛應(yīng)用于天然氣管道檢測(cè)的超聲波檢測(cè)。無損檢測(cè)技術(shù)剛開始國(guó)內(nèi)技術(shù)不成熟，很多工作在蘇聯(lián)專家的的指導(dǎo)下完成的，當(dāng)年很多年輕一輩的先進(jìn)知識(shí)分子自發(fā)的投入到無損檢測(cè)行業(yè)中，成為了我國(guó)無損檢測(cè)行業(yè)當(dāng)之無愧的元老，因?yàn)樗麄優(yōu)槲覈?guó)無損檢測(cè)行業(yè)奠定了夯實(shí)的基礎(chǔ)，給日后的發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)。中國(guó)最早的無損檢測(cè)方法是20世紀(jì)30年代舊中國(guó)使用的磁粉檢測(cè)法，當(dāng)時(shí)上海綜合實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)有了美國(guó)進(jìn)口的臺(tái)式磁粉檢測(cè)機(jī)，但是應(yīng)用很少。1949年中國(guó)已經(jīng)在蘇聯(lián)專家的指導(dǎo)下利用新興的磁粉探傷儀對(duì)軍工業(yè)產(chǎn)品進(jìn)行無損檢測(cè)。同年軍工業(yè)和重工業(yè)領(lǐng)域在蘇聯(lián)專家的指導(dǎo)下以煤油+滑油、機(jī)油+煤油為滲透劑進(jìn)行產(chǎn)品檢測(cè)。1957年現(xiàn)在的上海探傷機(jī)廠前身上海聯(lián)達(dá)華光儀器廠的楊百林成功制造出我國(guó)第一臺(tái)手提式交直流磁粉探傷機(jī)。1958年楊百林又成功試制出我國(guó)第一臺(tái)自己的臺(tái)式磁粉探傷機(jī)，并且引入了X射線探傷機(jī)和仿制了蘇聯(lián)超聲波探傷儀。1959上海探傷機(jī)廠成功試制出我國(guó)第一臺(tái)工業(yè)用X射線探傷機(jī)，富拉爾基重型機(jī)械廠制造出最初的超聲探傷試塊，1960年國(guó)內(nèi)開始了超聲探頭的研制。1963年成功研制出60COγ射線探傷機(jī)和探傷管。1793年到1989年是我國(guó)射線檢測(cè)發(fā)展最迅速的時(shí)期也是射線檢測(cè)技術(shù)趨于成熟的時(shí)間段，在這期間1988年我國(guó)的第一臺(tái)數(shù)字超聲探傷儀也成功問世。在這之后我國(guó)的射線檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)是應(yīng)用非常廣泛的檢測(cè)技術(shù)，尤其是油氣管道方面，只有一直到2008年國(guó)產(chǎn)的超聲相控陣探傷儀開始陸續(xù)出現(xiàn)。1.2.2國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀國(guó)外有關(guān)無損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用時(shí)間更長(zhǎng)也更加全面，從1830年開始國(guó)外就已經(jīng)開始有關(guān)超聲波的技術(shù)研究，到1918年開始利用超聲波的反射性質(zhì)進(jìn)行潛水艇的水下探測(cè)研究，直到1943年才開始有應(yīng)用于商品，產(chǎn)品的超聲波檢測(cè)。射線檢測(cè)研究起源于1895年德國(guó)的倫琴教授發(fā)現(xiàn)倫琴射線也就是現(xiàn)在的X射線，最開始的X射線主要應(yīng)用在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，之后法國(guó)的貝克勒爾緊接著就在1896年發(fā)現(xiàn)了γ射線，而射線檢測(cè)首次應(yīng)用于檢測(cè)物品是在1900的法國(guó)海關(guān)，用來檢測(cè)來往乘客的行李。直到1920年X射線才開始應(yīng)用在工業(yè)領(lǐng)域進(jìn)行產(chǎn)品檢測(cè)，930年進(jìn)入γ射線檢測(cè)領(lǐng)域，最后在1946年攜帶式的X射線機(jī)出現(xiàn)了，從這時(shí)開始國(guó)外射線領(lǐng)域進(jìn)入了快速發(fā)展的階段。國(guó)外無損檢測(cè)發(fā)展的重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)便是第二次世界大戰(zhàn)，因?yàn)閼?zhàn)爭(zhēng)原因，軍事與醫(yī)療業(yè)發(fā)展迅速，大量的應(yīng)用超聲與射線技術(shù)，戰(zhàn)爭(zhēng)結(jié)束之后，工業(yè)與機(jī)械業(yè)進(jìn)入發(fā)展階段的同時(shí)無損檢測(cè)技術(shù)也得到了大力的發(fā)展。從20世紀(jì)90年代以來，出現(xiàn)的各種智能檢測(cè)機(jī)器人，已經(jīng)形成了機(jī)器人檢測(cè)的新時(shí)代及工程檢測(cè)機(jī)器人的系列與商業(yè)市場(chǎng)。近20年來，對(duì)超聲導(dǎo)波的研究已滲透到了管道、實(shí)心柱體以及復(fù)合板材等介質(zhì)中，其中對(duì)于在管道中傳播的超聲導(dǎo)波的研究最成熟最近幾年，超聲波測(cè)繪技術(shù)得到了極大的發(fā)展。近幾年國(guó)外相控陣探傷技術(shù)發(fā)展迅速，美國(guó)的奧林巴斯相控陣探傷儀依舊是世界應(yīng)用最廣泛的相控陣探傷儀。1.3天然氣管道天然氣管道作為輸送天然氣的主要途徑，其安全性十分重要，天然氣管道的安全性與管道所用材料的材質(zhì)和管道的結(jié)構(gòu)息息相關(guān)，管道的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單是由單根的管道逐根連接進(jìn)行焊接組裝成為一條長(zhǎng)管道，結(jié)構(gòu)方面尤其需要注意的就是焊接質(zhì)量，只有保證單根管道直接焊接的質(zhì)量才能保證管道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。鋼管種類很多，用于不同情況的管道工程，例如無縫管適用于管徑為529mm以下的管道，螺旋縫管和直縫管適用于大口徑管道。集輸管道的管子橫斷面結(jié)構(gòu)分為很多種，較為復(fù)雜的有內(nèi)涂層-鋼管-外絕緣層-保溫或保冷層；相對(duì)簡(jiǎn)單的只有鋼管和外絕緣層，而內(nèi)壁涂層及保溫或保冷層均根據(jù)輸氣條件和地理位置再加確定。并且為保證管道內(nèi)天然氣的輸送效率，426mm管徑以上的新管道需要采用內(nèi)涂層。管道的主要材料是鋼管，天然氣管道選材經(jīng)過了許多年的甄選，最初在20世紀(jì)60年代時(shí)，大部分工程的管道基本都選擇X52鋼級(jí)，到70年代開始選用X60、X65鋼級(jí)，80-90年代以X70鋼為主。而外國(guó)一些國(guó)家輸氣管道發(fā)展較快已經(jīng)開始使用X80鋼。1.4天然氣的性質(zhì)及重要性天然氣現(xiàn)在的用途主要是替換曾經(jīng)的煤氣、水煤氣、煤、汽油、柴油等成為一種環(huán)安全環(huán)保的新型燃料，除此之外，由天然氣工業(yè)生產(chǎn)的\t"/item/%E5%A4%A9%E7%84%B6%E6%B0%94/_blank"丙烷、\t"/item/%E5%A4%A9%E7%84%B6%E6%B0%94/_blank"丁烷還是現(xiàn)代工業(yè)的重要原料。1.4.1天然氣的性質(zhì)天然氣是以烴類為主體存在于地下巖石儲(chǔ)層中的混合氣的總稱，其比重約為0.65，比空氣輕，無色、無味、無毒。天然氣的主要成分是烷烴，其中甲烷占絕大多數(shù)，還有少量的乙烷、丙烷和丁烷。此外，一般還有硫化氫、二氧化碳、氮?dú)夂退魵狻⑸倭恳谎趸己蜕倭肯∮袣怏w，如氦和氬。在天然氣輸送至最終用戶之前，為了便于泄漏檢測(cè)，應(yīng)使用硫醇、四氫噻吩等向天然氣中添加氣味。天然氣不溶于水，密度為0.7174kg/N，相對(duì)密度（水）為0.45，燃點(diǎn)（℃）為650，爆炸極限（v%）為5-15。在標(biāo)準(zhǔn)條件下，甲烷制丁烷為氣態(tài)，戊烷以上為液態(tài)。甲烷是最短、最輕的碳?xì)浠衔锓肿印Ｓ袡C(jī)硫化物和硫化氫是常見的雜質(zhì)，在使用天然氣的大多數(shù)情況下，必須事先去除。含有較多硫和雜質(zhì)的天然氣在英語(yǔ)中被稱為“酸的”。天然氣每立方米熱值為33487kJ至35580kJ。每公斤液化氣熱值為46044kJ。氣體液化氣的比重為0.55%，每立方米液化氣的熱值為105483kJ。每瓶液化氣重量14.5kg，總?cè)紵裏嶂禐?67643kJ，相當(dāng)于20m3天然氣的燃燒熱值。天然氣耗氧情況計(jì)算：1m3然氣（\t"/item/%E5%A4%A9%E7%84%B6%E6%B0%94/_blank"純度按100%計(jì)算）完全燃燒約需2.0m3\t"/item/%E5%A4%A9%E7%84%B6%E6%B0%94/_blank"氧氣，大約需要10m3的空氣[1]。1.4.2天然氣的重要性天然氣作為一種新型燃料使用方法有許多，并且具備許多以往的燃料，例如煤水煤氣等沒有的優(yōu)勢(shì)。因?yàn)樘烊粴庵胁缓谎趸迹瓤諝廨p，一旦泄漏，它的擴(kuò)散速度非常迅速很難積累形成爆炸性氣體所以它的安全性相比于其他易燃材料非常高。從環(huán)保的角度來說使用天然氣可以有效的減少煤炭和石油的消耗，從而可以大大改善環(huán)境污染。相比于煤、人工煤氣等作燃料，天然氣可以將二氧化硫和粉塵的排放量降低到近100％，二氧化碳的排放量減少60%，氮氧化物的排放量減少50%，這樣一來酸雨的形成率就會(huì)降低，防止全球變暖，成功的從根本上幫助環(huán)境質(zhì)量的改善。天然氣是一種潔凈環(huán)保的優(yōu)質(zhì)能源，幾乎不含硫、粉塵和其他有害物質(zhì)，燃燒時(shí)產(chǎn)生二氧化碳少于其他化石燃料，造成溫室效應(yīng)較低，因而能從根本上改善環(huán)境質(zhì)量[2]。天然氣與\t"/item/%E5%A4%A9%E7%84%B6%E6%B0%94/_blank"煤氣等燃料相比經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，燃料的同比熱值價(jià)格幾乎相同，并且燃燒天然氣可以有效的提高灶具壽命，因?yàn)樘烊粴飧拥那楣?jié)干凈，能夠減少用戶維修方面的支出。燃燒天然氣能夠改善空氣質(zhì)量，空氣質(zhì)量更好，地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展也會(huì)更有動(dòng)力，在帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)繁榮的同時(shí)還能夠改善環(huán)境。所以相比之下，無毒、易散發(fā)，比重輕于空氣，不易積聚成爆炸性氣體的天然氣更加安全可靠。如今大部分家庭開始使用天然氣，人們的生活質(zhì)量，家居環(huán)境成功得到改善。1.5本文的研究?jī)?nèi)容隨著中國(guó)天然氣計(jì)劃的近期實(shí)施，天然氣產(chǎn)業(yè)已成為中國(guó)的新經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。因?yàn)樘烊粴膺\(yùn)輸需求的增加，所以天然氣傳輸行業(yè)的發(fā)展也正在蓬勃發(fā)展。中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)要保證持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，天然氣運(yùn)輸管道的安全運(yùn)行起著重要作用。如果天然氣長(zhǎng)途管道出現(xiàn)問題，不僅會(huì)威脅經(jīng)濟(jì)損失，而且還會(huì)威脅到社會(huì)穩(wěn)定。由于天然氣長(zhǎng)距離管道本身的環(huán)境影響，它還容易受到各種介質(zhì)的腐蝕。因此，有必要分析討論相關(guān)的管理和問題，以確保天然氣長(zhǎng)輸管道的良好運(yùn)行。所以本文的研究?jī)?nèi)容主要是有關(guān)天然氣及天然氣管道的安全性及安全檢測(cè)的發(fā)展以及安全管理，管道的安全性是天然氣輸送安全的基礎(chǔ)，天然氣管道的檢測(cè)則可以盡可能地減少事故發(fā)生或者在事故發(fā)生前及時(shí)阻止這種危險(xiǎn)。為了了保證天然氣管道工程的安全性對(duì)青寧管道項(xiàng)目工程進(jìn)行危險(xiǎn)分析并通過安全檢查表法進(jìn)行危險(xiǎn)源辨識(shí)。而防止天然氣管道的事故發(fā)生，需要使用無損檢測(cè)的技術(shù)，使用無損檢測(cè)技術(shù)對(duì)天然氣管道進(jìn)行安全檢測(cè)，無損檢測(cè)行業(yè)經(jīng)過這些年的發(fā)展已經(jīng)有了非常完善的射線檢測(cè)技術(shù)，以及近些年才開始的超聲波相控陣探傷檢測(cè)技術(shù)。本文將通過對(duì)比兩種無損檢測(cè)方法，介紹超聲波相控陣探傷檢測(cè)技術(shù)相比于射線檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。為了保證防止天然氣管道的事故發(fā)生，需要使用無損檢測(cè)的技術(shù)，使用無損檢測(cè)技術(shù)對(duì)天然氣管道進(jìn)行安全檢測(cè)，在天然氣管道投入使用之前確保管道的安全性，避免管道投入使用過程中發(fā)生泄露，爆炸等事故。除此之外管道施工過程中的安全管理與投入使用后的檢修保護(hù)也非常重要。第2章天然氣管道危險(xiǎn)因素分析2.1天然氣管道項(xiàng)目工程概況2.1.1工程項(xiàng)目概況本文研究對(duì)象為國(guó)家重點(diǎn)輸氣工程，青寧輸氣管道工程。青寧（青島——南京）輸氣管道工程是國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局重點(diǎn)督辦的大型能源建設(shè)項(xiàng)目，對(duì)于補(bǔ)足儀征基礎(chǔ)設(shè)施短板、實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型發(fā)展、保障社會(huì)民生都具有極其關(guān)鍵的意義。隨著“煤改氣”工程的大力推進(jìn)，天然氣需求將出現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)，迫切需要天然氣在實(shí)現(xiàn)清潔能源替代和保障能源供需平衡方面發(fā)揮巨大作用。中國(guó)石化在華北地區(qū)已建設(shè)投運(yùn)榆濟(jì)管道、山東LNG及山東管網(wǎng)和天津LNG及其外輸管道，在建、擬建文23儲(chǔ)氣庫(kù)、鄂安滄管道一期、新氣管道二期等項(xiàng)目，華北地區(qū)的區(qū)域性環(huán)網(wǎng)布局已基本形成；“十三五”期間，隨著華北陸上氣增加、天津LNG項(xiàng)目投產(chǎn)和山東LNG項(xiàng)目快速上產(chǎn)，中石化在整個(gè)華北地區(qū)尤其是山東省，天然氣資源較多，青寧輸氣管道可作為東部天然氣供應(yīng)沿海大通道（北部），將山東管網(wǎng)乃至整個(gè)華北管網(wǎng)與南部川氣東送管道連通，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)三角和華北兩大區(qū)域管網(wǎng)氣源多元化、供氣穩(wěn)定化，確保供氣安全；同時(shí)拓寬中石化市場(chǎng)范圍。青寧輸氣管道的建設(shè)，不僅實(shí)現(xiàn)中石化南北兩大輸氣管網(wǎng)（華北管網(wǎng)和川氣東送系統(tǒng)）的互聯(lián)互通，同時(shí)與已建的山東管網(wǎng)、天津LNG外輸管道、川氣東送管道，在建的鄂安滄管道一期、擬建的潛江—中原儲(chǔ)氣庫(kù)群輸氣管道（新疆煤制氣外輸管道二期工程）一起，形成我國(guó)中東部地區(qū)干線環(huán)狀管網(wǎng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)華北陸上天然氣資源、川氣東送資源以及山東、天津LNG資源相互聯(lián)通的供氣格局，使中國(guó)石化主要天然氣資源更加靈活調(diào)配，提高市場(chǎng)安全保供能力。目前，中石化在上海、江蘇等東部沿海市場(chǎng)僅有川氣東送管道供應(yīng)，且位于管道末端，青寧輸氣管道建設(shè)后，可以提高東部沿海市場(chǎng)的安全保供能力。同時(shí)，隨著江蘇城鎮(zhèn)化的大規(guī)模推進(jìn)，環(huán)境要求的提高，江蘇用氣缺口將快速增大，預(yù)計(jì)2025年江蘇天然氣市場(chǎng)需求量517×108m3，缺口達(dá)99×108m3，本項(xiàng)目可以將山東的氣源輸送到江蘇，開拓蘇北市場(chǎng)，增供川氣東送長(zhǎng)三角已有市場(chǎng)，保障江蘇省天然氣供應(yīng)。綜上分析，青寧管道建成后，不僅僅是山東LNG的南下通道，更是作為“中石化中東部地區(qū)干線環(huán)狀管網(wǎng)”和“東部沿海輸氣通道”主要組成部分，可以發(fā)揮中石化多個(gè)氣源以及與其他資源之間的南北調(diào)配和互?；ス┳饔茫沟觅Y源流向市場(chǎng)范圍更廣，競(jìng)爭(zhēng)力更強(qiáng)。同時(shí)，可以將沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展較好的山東、江蘇連接起來，增加高端市場(chǎng)的供給量，并且作為沿海LNG資源的代輸通道，能夠?qū)崿F(xiàn)效益最大化。本項(xiàng)目管道分布地圖見圖2-1青寧管線分布圖，圖2-2青寧管線宏觀走勢(shì)圖，各地區(qū)工程段位置及長(zhǎng)度見表2-1管道沿線行政區(qū)一覽表地形地勢(shì)分述如下：青島市：青島市是青寧輸氣管道工程的第一站，位于山東省山東半島的東南部，西南與日照市接壤。青島土質(zhì)有：棕壤、砂姜黑土、潮土、褐土、鹽土五種，以棕壤為主，占比達(dá)59.8%，此次工程所在區(qū)域土質(zhì)便是棕壤。地質(zhì)方面，青島區(qū)域內(nèi)以整體性較穩(wěn)定的斷塊隆起為主，地形上升幅度不大，較為平坦，利于施工。（2）日照市：以丘陵地貌為主，地形起伏較大，上部覆蓋層較薄，多為砂土。局部地段巖石出露，為褐黃色花崗片麻巖，強(qiáng)風(fēng)化，裂發(fā)育，較破碎，機(jī)械可開挖，坪嵐鐵路與沿海高速交叉地段中等風(fēng)化巖面較淺。地質(zhì)條件優(yōu)秀，因土質(zhì)以砂土為主會(huì)對(duì)施工造成一定困難。（3）臨沂市：位于山東省東南部，是魯中山區(qū)的一部分。東鄰日照市，南鄰江蘇省，位于青寧管道工程段中部區(qū)域。臨沂市地形較為復(fù)雜，一望無際的平原、縱橫交錯(cuò)的河流、高低起伏的丘陵、層巒疊嶂的山脈皆有。所以臨沂施工段的選址非常重要，需要盡量選擇平原地帶，否則會(huì)給施工帶來很大的困難。（4）連云港市：連云港處于中國(guó)的沿海北部，江蘇省的東北區(qū)域，在青寧管道工程中是連接山東、江蘇兩省的重要區(qū)域。管道經(jīng)過區(qū)域贛榆、東海屬侵蝕丘陵向淮北平原過渡帶，地形起伏不大，表層多為沖洪積土覆蓋，可塑狀態(tài)，厚度一般大于3m；繡針河一帶地表多為沖洪積成因砂。（5）宿遷市：位于江蘇省北部，東與連云港相接，南與淮安市毗鄰。整體格局成西北，東南低，最高、最低點(diǎn)海拔高度分別是71.2m、2.8m，大部分地區(qū)海拔位于40m一下。地形平坦，以平原為主，便于施工。（6）淮安市：淮安市位于江蘇省北部的中心區(qū)域，南連揚(yáng)州，西鄰宿遷。地處江淮、黃淮兩大平原，地勢(shì)平坦，以平原為主，但是區(qū)域內(nèi)河流、湖泊較多，例如中國(guó)五大淡水湖之一的洪澤湖大部分位于淮安市境內(nèi)，除此之外還有寶應(yīng)湖、白馬湖、高郵湖這樣的中小型湖泊。還有\(zhòng)t"/item/%E6%B7%AE%E5%AE%89/_blank"京杭大運(yùn)河、淮沭\t"/item/%E6%B7%AE%E5%AE%89/_blank"新河、蘇北灌溉總渠、\t"/item/%E6%B7%AE%E5%AE%89/_blank"淮河入江水道、\t"/item/%E6%B7%AE%E5%AE%89/_blank"淮河入海水道、廢黃河、六塘河、鹽河、淮河干流等9條河流在境內(nèi)縱貫橫穿。選址時(shí)需要盡量避開湖泊，河流所在位置，會(huì)大大降低施工難度。（7）揚(yáng)州市：位于江蘇省的中部區(qū)域，西北接壤淮安市，西南毗鄰南京市，市青寧管道項(xiàng)目連接南京的最后一站。揚(yáng)州地勢(shì)西高東低，自西向東扇形傾斜。最高處為儀征市（江蘇省縣級(jí)市，由揚(yáng)州市代管）區(qū)域，以丘陵山區(qū)為主，最低處位于寶應(yīng)縣一帶，多為平原。此次揚(yáng)州工程段是從寶應(yīng)縣至儀征市，施工較為方便。土質(zhì)方面，揚(yáng)州地表以下3m范圍內(nèi)土層為粘土、粉質(zhì)粘土等。圖2-1青寧管線分布圖圖2-2青寧管線宏觀走勢(shì)圖表2-1管道沿線行政區(qū)一覽表行政區(qū)域線路長(zhǎng)度（km）省份地市縣（區(qū)）山東省青島市黃島區(qū)36.91日照市東港區(qū)34.46嵐山區(qū)37.53臨沂市臨港區(qū)10.6江蘇省連云港市贛榆區(qū)54.83海州區(qū)14.33東?？h21.52宿遷市沭陽(yáng)縣63.66淮安市漣水縣23.07淮陰區(qū)17.35淮安區(qū)44.64揚(yáng)州市寶應(yīng)縣50.77高郵市69.7邗江區(qū)3.28儀征市53.35合計(jì)5362.1.2站場(chǎng)設(shè)置青寧管道項(xiàng)目工程共設(shè)1個(gè)管道公司（含調(diào)控中心）、3個(gè)管理處（含搶維修中心）、13座輸氣站，站場(chǎng)設(shè)置詳見表2-2各類站場(chǎng)設(shè)置一覽表。表2-2各類站場(chǎng)設(shè)置一覽表序號(hào)名稱站場(chǎng)所在地里程（km）間距（km）備注1管道公司江蘇省揚(yáng)州市2日照管理處山東省日照市3淮安管理處江蘇省淮安市4揚(yáng)州管理處江蘇省揚(yáng)州市5輸氣首站山東省青島市黃島區(qū)泊里鎮(zhèn)006泊里分輸站山東省青島市黃島區(qū)泊里鎮(zhèn)14.5914.59合建7嵐山分輸站山東省日照市嵐山區(qū)碑廓鎮(zhèn)108.2493.65新建續(xù)表2-2各類站場(chǎng)設(shè)置一覽表序號(hào)名稱站場(chǎng)所在地里程（km）間距（km）備注8柘汪分輸清管站江蘇省連云港市贛榆區(qū)柘汪鎮(zhèn)121.4613.22新建9贛榆分輸站江蘇省連云港市贛榆區(qū)城西鎮(zhèn)153.8832.42新建10連云港分輸站江蘇連云港市海州區(qū)崗埠農(nóng)場(chǎng)188.8234.94新建11宿遷分輸清管站江蘇省宿遷市沭陽(yáng)縣馬場(chǎng)鎮(zhèn)252.5663.74新建12湖東分輸站江蘇省宿遷市沭陽(yáng)縣湖東鎮(zhèn)新建13淮安分輸站江蘇省淮安市淮安區(qū)朱橋鎮(zhèn)339.5586.99新建14寶應(yīng)分輸清管站江蘇省揚(yáng)州市寶應(yīng)縣范水鎮(zhèn)394.6355.08新建15高郵分輸站江蘇省揚(yáng)州市高郵市龍鎮(zhèn)435.5240.89新建16揚(yáng)州分輸站江蘇省揚(yáng)州市儀征市馬集鎮(zhèn)519.2083.68新建17南京末站江蘇省揚(yáng)州市青山鎮(zhèn)536.0016.80新建2.2天然氣管道工程危險(xiǎn)有害因素分析無論是是在施工還是日常維護(hù)的過程中，天然氣管道的安全都是十分重要的，因?yàn)橛性S多的原因會(huì)導(dǎo)致天然氣管道出現(xiàn)問題從而引發(fā)事故例如在天然氣管道的輸送過程中有可能會(huì)因?yàn)檩斔凸芫€過長(zhǎng)、設(shè)計(jì)不合理，施工質(zhì)量存在問題，沒有做好防腐蝕工作等原因出現(xiàn)管線，閥門等被腐蝕或出現(xiàn)裂紋導(dǎo)致管道泄漏。以及在施工過程中由于天氣原因，地質(zhì)災(zāi)害等出現(xiàn)管道基坑塌陷，出現(xiàn)事故。所以為了保證天然氣管道施工和運(yùn)行過程中的安全需要對(duì)天然氣管道工程進(jìn)行危險(xiǎn)有害因素分析。2.2.1設(shè)備設(shè)施危險(xiǎn)有害因素分析天然氣是易燃易爆氣體，因此天然氣管道的密閉性就極其重要。需要對(duì)青寧管道項(xiàng)目沿途管道、閥室、輸氣站等進(jìn)行危險(xiǎn)有害因素分析，青寧管道輸氣工程為長(zhǎng)輸氣管道工程天，然氣輸氣距離較長(zhǎng)，而輸送的天然氣有具有一定的危險(xiǎn)性。所以在運(yùn)行管理過程中，可能存在設(shè)計(jì)不合理，因腐蝕，疲勞等因素，容易造成管線，閥門，儀器儀表等設(shè)備設(shè)施及連接部位泄漏而引起火災(zāi)，爆炸事故。防腐工作不完善，管道發(fā)生腐蝕有可能大面積減薄管道壁厚，導(dǎo)致過度變形或工作壓力下爆破，也有可能導(dǎo)致管道穿孔地上管線由于氣候原因，可能引起管道保護(hù)層破壞，造成管道點(diǎn)化學(xué)腐蝕，化學(xué)腐蝕，應(yīng)力腐蝕等。焊接管道時(shí)若焊接位置有缺陷甚至裂紋，可能導(dǎo)致管道在工作過程中發(fā)生天然氣泄露甚至管道破裂情況，密封的管道發(fā)生泄露或破裂非常容易引起燃燒爆炸事故。2.2.2土質(zhì)條件有害因素分析項(xiàng)目工程管線位置以平原為主，土質(zhì)大部分為砂土、粘土、粉質(zhì)粘土。粘土可塑性強(qiáng)，水分子不容易通過，一般粘土地帶管線較為安全不易發(fā)生危險(xiǎn)。而砂土顆粒大，可能會(huì)發(fā)生砂土液化現(xiàn)象，砂土液化會(huì)導(dǎo)致孔隙水在超孔隙水壓力下自下向上運(yùn)動(dòng)。在砂土層上方?jīng)]有滲透性更差的覆蓋層情況下，地表會(huì)大面積出現(xiàn)地下水.地震、爆炸、機(jī)械振動(dòng)等都可以引起砂土液化現(xiàn)象，在管道施工過程中撒謊圖液化會(huì)導(dǎo)致管道基坑坍塌，致使管道滑落，造成事故。在粉質(zhì)黏土上施工時(shí)需要，需要注意粉質(zhì)黏土的時(shí)效性，管道焊接時(shí)一般用土坑將管道架起，一旦粉質(zhì)黏土發(fā)生變形，管道就非常有可能滑落，砸傷施工人員。2.2.3自然環(huán)境有害因素分析管道施工有可能會(huì)會(huì)受到氣候影響，山東江蘇兩省中的連云港，宿遷兩市為臨海城市，夏季臺(tái)風(fēng)多發(fā)季節(jié)，如果有臺(tái)風(fēng)出現(xiàn)會(huì)造成多日陰雨天氣，導(dǎo)致管道基坑積水嚴(yán)重，施工人員無法確定坑中積水情況貿(mào)然施工極易發(fā)生事故，并且因?yàn)榉e水問題部分用于架接管道的土坑容易坍塌，導(dǎo)致管道從土坑上滑落造成事故。并且檢測(cè)，焊接等工作無法在陰雨天氣及積水嚴(yán)重地點(diǎn)工作，所以為了保證不延誤工期，需要在施工前確定好天氣條件，先施工降水量大，降雨頻繁地點(diǎn)。2.2.4地質(zhì)情況危險(xiǎn)有害因素及施工難點(diǎn)分析青島、臨沂市地形復(fù)雜，選址時(shí)雖然盡量選擇平原地帶施工，但是無法避開去所有丘、山區(qū)。當(dāng)在丘陵、山區(qū)地帶施工時(shí)，埋設(shè)管道危險(xiǎn)系數(shù)較高，大型施工機(jī)械工作時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致山體滑坡，所以在施工時(shí)必須時(shí)刻注意周邊環(huán)境，不能為了加快施工進(jìn)度而盲目施工，施工時(shí)要時(shí)刻謹(jǐn)記安全第一，以人為本原則?；窗彩兴W(wǎng)縱橫，部分區(qū)域管道需要埋設(shè)在河床下，由于施工規(guī)模原因無法進(jìn)行大面積的水下作業(yè)，所以需要先將管道焊接、檢測(cè)、防腐完成后埋入河床，管道埋設(shè)時(shí)需要注意河流、湖泊岸邊泥土情況，避免落水，發(fā)生事故。具體難點(diǎn)情況見表2-2管道沿線環(huán)境敏感地段統(tǒng)計(jì)表。表2-2管道沿線環(huán)境敏感地段統(tǒng)計(jì)表序號(hào)名稱所屬地區(qū)主要保護(hù)對(duì)象本工程與其關(guān)系備注1白馬河水源地二級(jí)保護(hù)區(qū)山東省青島市河流水質(zhì)垂直穿越，長(zhǎng)度約600m無法避讓定向鉆穿越2吉利河水源地二級(jí)保護(hù)區(qū)山東省青島市河流水質(zhì)垂直穿越，長(zhǎng)度約660m無法避讓定向鉆穿越續(xù)表2-2管道沿線環(huán)境敏感地段統(tǒng)計(jì)表序號(hào)名稱所屬地區(qū)主要保護(hù)對(duì)象本工程與其關(guān)系備注3甜水河水源地二級(jí)保護(hù)區(qū)山東省青島市河流水質(zhì)垂直穿越，長(zhǎng)度約420m無法避讓，定向鉆穿越4潮河水源地二級(jí)保護(hù)區(qū)山東省青島市河流水質(zhì)垂直穿越，長(zhǎng)度約530m無法避讓，定向鉆穿越5付疃河水源地二級(jí)保護(hù)區(qū)山東省日照市河流水質(zhì)長(zhǎng)度約700m無法避讓6繡針河水源地準(zhǔn)保護(hù)區(qū)山東省日照市河流水質(zhì)長(zhǎng)度約3500m無法避讓7江蘇省漣水漣漪湖黃嘴白鷺省級(jí)自然保護(hù)區(qū)江蘇省漣水縣生態(tài)環(huán)境垂直穿越，長(zhǎng)度約800m無法避讓，定向鉆穿越8高郵湖濕地自然保護(hù)區(qū)江蘇省高郵市生態(tài)環(huán)境垂直穿越，長(zhǎng)度約6780m無法避讓，定向鉆，開挖穿越2.3天然氣管道重大危險(xiǎn)源辨識(shí)天然氣管道工程具有一定的危險(xiǎn)性，天然氣管道皆是密封結(jié)構(gòu)，一旦管道表面出現(xiàn)裂紋，極易發(fā)生管道爆炸事故。青寧管道項(xiàng)目從山東青島起始，終點(diǎn)為江蘇省南京市，是我國(guó)重點(diǎn)輸氣工程，沿途路過日照、淮、宿遷、揚(yáng)州等市，共六條管線支路，經(jīng)過地帶大部分為農(nóng)田，丘陵等地帶。盡量避過人群密集處及市中心地帶。但是盡管已經(jīng)避開人群密集地帶，但是一旦發(fā)生爆炸，泄露依舊會(huì)造成極其嚴(yán)重的事故。所以除了需要對(duì)工程情況進(jìn)行危險(xiǎn)有害因素以外，為了保證施工質(zhì)量及安全，我們還需要對(duì)施工和檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行危險(xiǎn)源辨識(shí)，同時(shí)保證施工人員和檢測(cè)人員的安全。接下來我們用檢查表法對(duì)天然氣管道工程進(jìn)行危險(xiǎn)源辨識(shí)，見危險(xiǎn)源檢查表2-3管道施工，檢測(cè)危險(xiǎn)源檢查表。表2-3管道施工，檢測(cè)危險(xiǎn)源檢查表危險(xiǎn)源檢查標(biāo)準(zhǔn)可能發(fā)生事故起重車輛駕駛?cè)藛T是否具備資格，時(shí)候存在疲勞駕駛或酒駕等情況機(jī)械傷害，物體打擊起重臂線路是否完好機(jī)械傷害，物體打擊起重車輛是否定期維護(hù)，功能是否完好機(jī)械傷害，物體打擊續(xù)表2-3管道施工，檢測(cè)危險(xiǎn)源檢查表危險(xiǎn)源檢查標(biāo)準(zhǔn)可能發(fā)生事故管道焊機(jī)管道焊接人員是否疲勞操作，酒后操作機(jī)械傷害，物體打擊焊機(jī)線路是否有老化，破損觸電射線檢測(cè)儀器工作人員是否按要求站在警戒線外輻射傷害檢測(cè)儀器線路是否老化，破損觸電相控陣檢測(cè)儀器工作人員是否酒后操作，疲勞操作物體打擊檢測(cè)儀器線路是否老化，破損觸電管道安裝過程中施工人員的不安全行為物體打擊天然氣貯存未定期檢修貯存設(shè)備爆炸燃燒天然氣運(yùn)輸未定期檢修管道爆炸燃燒管道檢測(cè)檢測(cè)人員疲勞操作輻射傷害，物體打擊在通過安全檢查表法對(duì)施工及運(yùn)行中的天然氣管道進(jìn)行危險(xiǎn)源分析后就需要施工人員及管理人員的施工和維護(hù)是需要嚴(yán)格按照制度進(jìn)行工作，盡可能的減少管道施工和運(yùn)行的危險(xiǎn)性，保證施、管理人員以及管道的安全。在根據(jù)前文中對(duì)天然氣管道的事故案例分析可以知道，很多事故的起因都是因?yàn)槭┕r(shí)人的不安全狀態(tài)造成的，盲目施工，疲勞施工，酒后施工情況非常嚴(yán)重，甚至有的施工人員對(duì)施工過程及結(jié)果得過且過，造成許多方面并沒有達(dá)到施工要求，除此之外還有檢測(cè)人員對(duì)檢測(cè)結(jié)果不夠嚴(yán)謹(jǐn)，許多情況并不能達(dá)到合格要求，但是問題不大就不對(duì)管道進(jìn)行返修與復(fù)檢，所以青寧管道項(xiàng)目實(shí)行焊接檢測(cè)責(zé)任制，將每一條管道焊口的焊接與檢測(cè)人員都相對(duì)應(yīng)，如果不定期進(jìn)行復(fù)檢、抽檢，如果出現(xiàn)問題，嚴(yán)厲處罰當(dāng)事人。第3章天然氣管道泄露檢測(cè)方法研究3.1天然氣管道檢測(cè)方法介紹無損檢測(cè)是一種現(xiàn)代工業(yè)、機(jī)械業(yè)常用的檢測(cè)方式。無損檢測(cè)可以通過物理、化學(xué)手段在不破壞物質(zhì)結(jié)構(gòu)的情況下對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行安全性檢測(cè)，現(xiàn)在常用的無損檢測(cè)有射線、超聲、滲透三種檢測(cè)方法，以及最新的相控陣檢測(cè)（PAUT)。本文的主要研究?jī)?nèi)容，天然氣管道的泄露檢測(cè)方法研究，前文提到現(xiàn)如今常用的天然氣管道泄漏檢測(cè)方法有\(zhòng)t"/item/%E6%97%A0%E6%8D%9F%E6%A3%80%E6%B5%8B/_blank"射線檢驗(yàn)、\t"/item/%E6%97%A0%E6%8D%9F%E6%A3%80%E6%B5%8B/_blank"超聲檢測(cè)和液體滲透檢測(cè)三種。此次青寧項(xiàng)目用到的相控陣檢測(cè)法是近年來才開始使用的檢測(cè)法，還處于試用階段，本章主要介紹相控陣檢測(cè)與常規(guī)檢測(cè)的差異。然氣管道的泄露檢測(cè)主要為應(yīng)用無損檢測(cè)的方法來確保管道的安全性3.1.1射線檢測(cè)射線檢測(cè)已經(jīng)是一項(xiàng)非常成熟的檢測(cè)技術(shù)，起初射線檢測(cè)利用X射線對(duì)工業(yè)機(jī)械業(yè)產(chǎn)品進(jìn)行無損檢測(cè)，經(jīng)過多年的發(fā)展現(xiàn)在的射線檢測(cè)基本都是利用γ射線對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行無損檢測(cè)。但是無論是X射線或是γ射線都會(huì)對(duì)人產(chǎn)生輻射危害，所以為了避免射線輻射對(duì)檢測(cè)人員的傷害，國(guó)家大力研究，發(fā)展超聲相控陣檢測(cè)技術(shù)。3.1.2超聲相控陣檢測(cè)相控陣檢測(cè)雖然檢測(cè)技術(shù)相對(duì)于射線不夠成熟，甚至沒用相對(duì)明確統(tǒng)一的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，但是相控陣檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)方面更加全面，系統(tǒng)，對(duì)管道上可能出現(xiàn)的問題也更加敏感。隨著社會(huì)發(fā)展，科技進(jìn)步，相控陣檢測(cè)法的全面性與對(duì)管道缺陷，傷口的探查得敏感性會(huì)讓這種還不夠成熟的檢測(cè)技術(shù)成為以后無損檢測(cè)的主要檢測(cè)方法。3.1.3液體滲透檢測(cè)液體滲透檢測(cè)是通過液體對(duì)固體的潤(rùn)濕能力和毛細(xì)現(xiàn)象來完成的，需要先將滲透液滲入被檢產(chǎn)品檢測(cè)部位，然后在被檢測(cè)產(chǎn)品的表面涂抹一層具有吸附力的白色顯像劑，將產(chǎn)品內(nèi)的滲透液吸出，在顯像劑表面就可以得到檢測(cè)的結(jié)果，最后觀察結(jié)果，得出檢測(cè)結(jié)論就完成了對(duì)產(chǎn)品的液體滲透無損檢測(cè)。3.2天然氣管道無損檢測(cè)研究3.2.1無損檢測(cè)原理無損檢測(cè)原理：無損檢測(cè)是指利用材料的聲、光、磁、電等特性，在不損害或影響被檢測(cè)物使用性能的前提下，檢測(cè)被檢測(cè)物是否存在缺陷或不均勻，并提供缺陷大小、位置等信息，性質(zhì)和數(shù)量。與破壞性檢測(cè)相比，無損檢測(cè)具有以下特點(diǎn)。第一種是無損檢測(cè)，因?yàn)闄z測(cè)時(shí)不會(huì)損害被檢測(cè)物的使用性能；第二種是綜合性的，因?yàn)闄z測(cè)是無損的，所以需要對(duì)被檢測(cè)物進(jìn)行100%的綜合檢測(cè)，這是不可能進(jìn)行破壞性檢測(cè)的；第三種是全量程的，破壞性試驗(yàn)一般只適用于對(duì)原材料的檢測(cè)，如拉伸、壓縮、彎曲等過程中普遍采用的力學(xué)，對(duì)制造用原材料進(jìn)行破壞性試驗(yàn)。對(duì)于成品和在用物品，除非不準(zhǔn)備繼續(xù)使用，否則不能進(jìn)行破壞性試驗(yàn)，而非破壞性試驗(yàn)不損害被試物的使用性能。所以，它不僅可對(duì)制造用原材料，各中間工藝環(huán)節(jié)、直至最終產(chǎn)成品進(jìn)行全程檢測(cè)，也可對(duì)服役中的設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)。[2]3.2.2無損檢測(cè)特點(diǎn)（1）非破壞性——可以在不破壞產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的條件下進(jìn)行檢測(cè)，獲得試驗(yàn)結(jié)果時(shí)，除不合格品外，零件不會(huì)丟失。因此，檢驗(yàn)規(guī)模不受零件數(shù)量的限制?？刹捎贸闃訖z驗(yàn)，必要時(shí)可采用一般檢驗(yàn)。因此，它更加靈活可靠。（2）互容性——指檢驗(yàn)方法的相容性，即同一零件可以同時(shí)或依次采用不同的檢驗(yàn)方法，同一檢驗(yàn)可以重復(fù)進(jìn)行。（3）動(dòng)態(tài)性——這意味著無損檢測(cè)方法可以對(duì)使用中的零件進(jìn)行檢測(cè)，并能及時(shí)檢測(cè)產(chǎn)品運(yùn)行周期的累積影響。（4）嚴(yán)格性——無損檢測(cè)需要特殊的儀器設(shè)備，同時(shí)也需要經(jīng)過專門培訓(xùn)的檢驗(yàn)員按照嚴(yán)格的程序和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作。（5）檢驗(yàn)結(jié)果的分歧性——不同的檢驗(yàn)人員對(duì)同一試件的檢驗(yàn)結(jié)果可能不同。特別是超聲波探傷，同一個(gè)檢驗(yàn)項(xiàng)目需要兩名檢驗(yàn)員共同完成，需要“會(huì)診”。3.3相控陣探傷檢測(cè)與超聲探傷，射線檢測(cè)的區(qū)別此次項(xiàng)目的重點(diǎn)內(nèi)容之一便是測(cè)試使用相控陣無損檢測(cè)法，在工程項(xiàng)目中相控陣檢測(cè)法用處基本與射線檢測(cè)法相同通過與射線檢測(cè)法的結(jié)果對(duì)比來確定相控陣檢測(cè)法的結(jié)果。相控陣探傷檢測(cè)法原理于超聲探傷檢測(cè)相似有不同，\t"/item/%E8%B6%85%E5%A3%B0%E7%9B%B8%E6%8E%A7%E9%98%B5/_blank"超聲相控陣技術(shù)的基本思想來自于\t"/item/%E8%B6%85%E5%A3%B0%E7%9B%B8%E6%8E%A7%E9%98%B5/_blank"雷達(dá)電磁波相控陣技術(shù)。相控陣檢測(cè)難點(diǎn)國(guó)內(nèi)有關(guān)相控陣探傷無損檢測(cè)還沒有相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，在此次的青寧管道工程項(xiàng)目中相控陣檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)暫時(shí)沿用中石化有關(guān)超聲探傷檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)，在工程開工之前，需要先將此標(biāo)準(zhǔn)上報(bào)安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局，征得同意后在于項(xiàng)目所經(jīng)的山東，江蘇兩省各地安監(jiān)局備案后才可以按照此標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)。相控陣探傷機(jī)的組成\t"/item/%E8%B6%85%E5%A3%B0%E7%9B%B8%E6%8E%A7%E9%98%B5/_blank"超聲相控陣是超聲探頭晶片的組合，由多個(gè)壓電晶片按一定的規(guī)律分布排列，然后逐次按預(yù)先規(guī)定的延遲時(shí)間激發(fā)各個(gè)晶片，所有晶片發(fā)射的\t"/item/%E8%B6%85%E5%A3%B0%E7%9B%B8%E6%8E%A7%E9%98%B5/_blank"超聲波形成一個(gè)整體波陣面，能有效地控制發(fā)射超聲束（波陣面）的形狀和方向，能實(shí)現(xiàn)超聲波的波束掃描、偏轉(zhuǎn)和聚焦。采用機(jī)械掃描和電子掃描相結(jié)合的方法來實(shí)現(xiàn)圖像成像[8]。超聲相控陣與射線檢測(cè)對(duì)比與射線檢測(cè)相比超聲波探傷優(yōu)點(diǎn)更加明顯，檢測(cè)更加快捷方便。如圖3-1、3-2所示相控陣檢測(cè)只需要一個(gè)相控陣檢測(cè)儀器即可，而射線檢測(cè)需要管道爬行器在管道中工作，工作人員需要根據(jù)爬行器報(bào)警的“滴滴”聲來確定爬行器位置來確定爬行器時(shí)候準(zhǔn)確的將效果圖拍攝放在管道外的底片。并且射線檢測(cè)需要用到的爬行器遠(yuǎn)大于于超聲相控陣探傷儀，也更加沉重，工作時(shí)不易攜帶，不慎掉落可能會(huì)砸傷檢測(cè)人員。相控陣探傷儀的優(yōu)點(diǎn)相比之下，超聲相控陣探傷儀更加小巧方便，易于攜帶，也更加安全。相控陣探傷儀雖然相較于超聲探傷儀更加全面，相較于射線檢測(cè)更加簡(jiǎn)便安全，并且沒有射線檢測(cè)的復(fù)雜后期工作，相控陣探傷儀會(huì)將管道情況記錄在探傷儀中的儲(chǔ)存卡呢，評(píng)片人只需要將儲(chǔ)存卡內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)上就可以準(zhǔn)確的觀察問題。而如此方便快捷的檢測(cè)方法沒有完全普及徹底代替射線檢測(cè)法的原因是因?yàn)橄嗫仃囂絺麑?duì)管道情況十分敏感，有許多在相控陣探傷儀上表現(xiàn)出來的問題并不是缺陷，所以此次青寧項(xiàng)目同時(shí)使用相控陣探傷與射線檢測(cè)的原因就是通過對(duì)比確定相控陣碳上的準(zhǔn)確性與標(biāo)準(zhǔn)。圖3-1相控陣檢測(cè)儀圖3-2管道爬行器3.4青寧管道工程應(yīng)用的檢測(cè)方法在此次項(xiàng)目中并未用到磁粉檢測(cè)法，不過于介紹，滲透檢測(cè)法在本項(xiàng)目中多用于復(fù)檢，抽檢或通過射線，超聲檢測(cè)發(fā)現(xiàn)管道出現(xiàn)問題再通過滲透檢測(cè)確定問題所在，雖然滲透檢測(cè)能夠確定問題所在點(diǎn)，但無法確認(rèn)缺陷的深度，再加上相比于其它方法耗時(shí)更長(zhǎng)，所以大部分滲透檢測(cè)用于確定缺陷后的打磨，重新焊接之前。射線檢測(cè)法是現(xiàn)如今無損檢測(cè)工程中應(yīng)用最多，最廣泛的檢測(cè)方法，此次青檸管道項(xiàng)目的主要檢測(cè)方法就是射線檢測(cè)法，射線檢測(cè)法是一種非常成熟的檢測(cè)方法，相比于滲透檢測(cè)效率更高，在工程項(xiàng)目中用于管道焊接后的一次檢測(cè)與二次焊接后的復(fù)檢，射線檢測(cè)雖然應(yīng)用廣泛但是檢測(cè)后需要清洗膠片，再通過映片燈照射，觀察膠片判定缺陷，清洗膠片需要使用特定的洗片液具有化學(xué)污染性，最后需要利用掃描儀將底片掃描保持到計(jì)算機(jī)中，底片原片也需要用裝片盒妥善保存，不能受潮，保存較為困難。而且射線檢測(cè)是用X射線對(duì)管道進(jìn)行無損檢測(cè)會(huì)對(duì)檢測(cè)周邊一定范圍產(chǎn)生輻射，有一定的危險(xiǎn)性，所以盡管射線檢測(cè)方法技術(shù)成熟，但是后續(xù)操作費(fèi)時(shí)費(fèi)力，非常復(fù)雜，并且檢測(cè)過程中具有一定的輻射危害。射線檢測(cè)之后便是近幾年剛推出不久的超聲波檢測(cè)法，而超聲波檢測(cè)法出現(xiàn)不久還未普及便出現(xiàn)了此次工程使用的相控陣檢測(cè)法，因?yàn)榇舜喂こ淌褂昧讼嗫仃嚈z測(cè)法未使用超聲檢測(cè)法。管道焊接結(jié)束后需要對(duì)管道進(jìn)行無損檢測(cè)，一次檢測(cè)之后確定管道是否存在缺陷，無缺陷為一級(jí)合格，若有缺陷根據(jù)缺陷情況以及缺陷大小進(jìn)行分級(jí)，類似圓形缺陷，條形缺陷，10mm以下為二級(jí)合格，10mm以上為不合格需要進(jìn)行返修，返修是通過液體滲透查找缺陷位置，如果出現(xiàn)裂紋情況則不返修，直接割口，重新焊接，返修兩次以上（包含兩次）不和也需要割口重新焊接。檢測(cè)結(jié)束后需要進(jìn)行管道防腐，防腐后不可再進(jìn)行檢測(cè)。3.4.1射線檢測(cè)過程射線檢測(cè)需要先確定管道中有無積水，若有積水則無法機(jī)型檢測(cè)，確定無積水后對(duì)管道爬行器進(jìn)行檢修確定爬行器的車頭射線裝置沒有故障才能工作，若出現(xiàn)故障需要更換車頭。檢修完畢后將爬行器和膠片帶到現(xiàn)場(chǎng)，膠片需要用膠片袋裝好確保不會(huì)進(jìn)水，纏繞管道需要檢測(cè)位置一周。然后將爬行器放入管道內(nèi)檢測(cè)人員跟隨爬行器沿管道行走，通過爬行器的“滴滴”確定爬行器位置，當(dāng)爬行器到達(dá)需要檢測(cè)位置后運(yùn)用指令源操縱射線拍照，因?yàn)樯渚€檢測(cè)是應(yīng)用伽馬射線檢測(cè)具有輻射危害在爬行器具有準(zhǔn)直器屏蔽情況下操作人員需要位于射線非出束方向15m以外，檢測(cè)完成后現(xiàn)取下膠片放好，等到爬行器退出管道將爬行器關(guān)閉，帶回項(xiàng)目部。由于射線片不可被強(qiáng)光照射需要由專門洗片員在暗室中用洗片液及酒精沖洗膠片，沖洗完成后交與觀片員通過映片燈確定檢測(cè)結(jié)果，最后將底片置于裝片箱中放于陰涼干燥處保存。3.4.2相控陣檢測(cè)過程相控陣檢測(cè)需要先在項(xiàng)目部中進(jìn)行對(duì)比試塊，確定試塊的靈敏度、耦合等，出現(xiàn)問題需要及時(shí)更新試塊，確定試塊靈敏度及耦合沒有問題后將檢測(cè)儀器及管道爬行架帶到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)，管道爬行架用于試塊在管道檢測(cè)位置的固定，檢測(cè)時(shí)將爬行架置于管道上固定，勻速轉(zhuǎn)動(dòng)爬行架，使試塊繞管道爬行一周，檢測(cè)結(jié)果會(huì)以圖像形式顯現(xiàn)在相控陣儀器頻幕上，檢測(cè)結(jié)束后帶回儀器，取出儀器中的SD卡，用讀卡器將SD卡中的檢測(cè)結(jié)果傳入計(jì)算機(jī)，由觀片員觀片確定檢測(cè)結(jié)果，將結(jié)果上傳到信息庫(kù)，保存SD卡中的檢測(cè)結(jié)果。第4章天然氣管道泄露危害及安全控制措施4.1天然氣管道泄露危害雖然相比于其他燃燒能源，天然氣更加環(huán)保安全，但是天然氣依舊是一種易揮發(fā)的無色易燃易爆氣體，當(dāng)天然氣在空氣中的濃度達(dá)到5%以上的情況下就可能會(huì)發(fā)生爆炸?？諝庵休^小濃度的天然氣一般不會(huì)對(duì)人體造成傷害，但濃度一旦達(dá)到10%以上，就會(huì)對(duì)人體有害，會(huì)造成呼吸困難、眩暈虛弱、昏迷甚至失去生命。當(dāng)天然氣中具有一定量的硫化氫氣體時(shí)，如當(dāng)空氣中的硫化氫達(dá)到0.31mg/L的濃度時(shí)，人的眼、口、鼻等就會(huì)因受到強(qiáng)烈的刺激而引起怕光、流淚、嘔吐、頭痛等癥狀，而當(dāng)空氣中的硫化氫含量達(dá)到1.54mg/L時(shí)，便會(huì)讓人死亡。再就是燃燒不夠充分的天然氣也會(huì)讓一氧化碳等有損人體健康的氣體得以產(chǎn)生。4.2青寧項(xiàng)目天然氣管道安全控制措施為了保證長(zhǎng)距離輸送天然氣管道的安全運(yùn)行，采取有效的技術(shù)措施，避免發(fā)生火災(zāi)、爆炸、中毒、機(jī)械損傷等安全事故，降低輸氣管道和基站和事故發(fā)生率，提高天然氣生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。4.2.1按要求確定管線位置青寧管道工程作為長(zhǎng)輸氣管道工程按照國(guó)家要求在設(shè)計(jì)選線時(shí)盡量避開城鄉(xiāng)規(guī)劃區(qū)從日照至淮安、宿遷、揚(yáng)州直到南京管線中途經(jīng)過地區(qū)大部分為農(nóng)田，丘陵河流等地帶。并且與大部分公路，鐵路保持一定的安全距離。按照要求輸送甲、乙、丙類液體的管道和可燃?xì)怏w管道與鐵路平行理設(shè)或架設(shè)時(shí)，與鄰近鐵路線路的防火問距分別不應(yīng)小于25m和50m，且距鐵路用地界不小于3.0m。直接為鐵路運(yùn)輸服務(wù)的乙、丙類液體和低壓可燃?xì)怏w管邀與鄰近鐵路線路的防火問距不應(yīng)小于5m。并且不同管線平行埋設(shè)時(shí)間距不小于6m[5]。4.2.2建立健全安全管理制度對(duì)于天然氣長(zhǎng)輸管道系統(tǒng)的管理，建立安全生產(chǎn)責(zé)任制，實(shí)施責(zé)任落實(shí)制度，對(duì)杜絕安全風(fēng)險(xiǎn)，避免發(fā)生安全事故，做出突出貢獻(xiàn)的崗位員工予以獎(jiǎng)勵(lì)，而由于人為的違章操作等因素，引發(fā)安全事故，造成經(jīng)濟(jì)損失的情況，予以處罰，崗位員工提高安全意識(shí)，盡心盡力地做好安全工作，提高長(zhǎng)輸管道的生產(chǎn)管理水平，保證提高生產(chǎn)效率。建立健全各種規(guī)章制度，在領(lǐng)導(dǎo)的監(jiān)督下，嚴(yán)格執(zhí)行這些規(guī)章制度，并要求崗位員工遵守各項(xiàng)安全操作規(guī)程，學(xué)習(xí)長(zhǎng)距離管道輸氣的知識(shí)，能夠解決上生產(chǎn)實(shí)際問題，成為一名合格的員工，而受到單位的嘉獎(jiǎng)[6]。4.2.3實(shí)施HSE管理體系針對(duì)天然氣長(zhǎng)輸管道系統(tǒng)的特點(diǎn)，對(duì)天然氣生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的集輸管網(wǎng)系統(tǒng)、集氣系統(tǒng)以及城市用戶等系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量管理。按照HSE管理體系的要求，建立基礎(chǔ)資料，并設(shè)置專業(yè)的安全監(jiān)督管理人員，發(fā)現(xiàn)安全隱患，及時(shí)處理。避免發(fā)生違章指揮及違章操作的行為，保證健康、安全穩(wěn)定地完成天然氣輸送的任務(wù).對(duì)于石油天然氣生產(chǎn)企業(yè)，按照HSE管理體系的要求，合理組織生產(chǎn)施工，并執(zhí)行二書一表的管理模式，以領(lǐng)導(dǎo)承諾、全員參與的方式，提高安全生產(chǎn)管理水平。保證天然氣輸送全過程的安全，按照管理目標(biāo)和體系的要求，做好基礎(chǔ)資料的整理工作，及時(shí)進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)管理，制定事故應(yīng)急預(yù)案，并實(shí)時(shí)進(jìn)行應(yīng)急演練，一旦發(fā)生安全生產(chǎn)事故，能夠?qū)p失降到最小，使天然氣生產(chǎn)企業(yè)減少損失。HSE管理體系是比較成熟的安全管理體系，針對(duì)天然氣長(zhǎng)距離管道輸送系統(tǒng)的特點(diǎn)，采取必要的改進(jìn)措施，優(yōu)化管理體系的內(nèi)涵，使其滿足長(zhǎng)輸管道的需要。對(duì)于天然氣的生產(chǎn)過程實(shí)施安全管理，減少各種跑冒滴漏的現(xiàn)象，避免造成環(huán)境污染，防止引起火災(zāi)、爆炸等事故的發(fā)生，達(dá)到天然氣長(zhǎng)輸管道系統(tǒng)的安全管理目標(biāo)，提高天然氣生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益[7]。4.2.4強(qiáng)化安全管理意識(shí)對(duì)長(zhǎng)距離輸氣管道系統(tǒng)管理人員進(jìn)行安全培訓(xùn)，提高安全生產(chǎn)的意識(shí)。經(jīng)過嚴(yán)格的培訓(xùn)和教育，提高員工的安全管理水平，不僅學(xué)習(xí)天然氣生產(chǎn)知識(shí)，而且學(xué)習(xí)安全管理措施，使崗位員工能夠獨(dú)立完成管道的施工作業(yè)，保證降低安全風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)生產(chǎn)中常見的故障進(jìn)行判斷和處理，促進(jìn)管道系統(tǒng)的安全運(yùn)行。采取持證上崗的制度，沒有獲得安全合格證書的人員，不允許從事生產(chǎn)操作，避免發(fā)生違章操作的情況，提高生產(chǎn)管理水平，培養(yǎng)一批專業(yè)水平精準(zhǔn)，責(zé)任心強(qiáng)的崗位員工，是保證安全生產(chǎn)的前提。發(fā)生安全生產(chǎn)事故的根本原因是人的不安全因素和物的不安全狀態(tài)。人是第一要素，只有提高崗位員工的安全意識(shí)，才能使其發(fā)揮巨大的作用，達(dá)到安全操作