天然气集输管线安全现状与风险分析毕业论文

1、重庆科技学院毕业设计（论文） 题 目 天然气集输管线安全现状与风险分析 学 院 安全工程学院 专业班级 安全技术管理2008 学生姓名 毛同学 学号 指导教师 职称 评阅教师 职称 2011年6月8日学生毕业设计（论文）原创性声明本人以信誉声明：所呈交的毕业设计（论文）是在导师的指导下进行的设计（研究）工作及取得的成果，设计（论文）中引用他（她）人的文献、数据、图件、资料均已明确标注出，论文中的结论和结果为本人独立完成，不包含他人成果及为获得重庆科技学院或其它教育机构的学位或证书而使用其材料。毕业设计（论文）作者（签字）： 年 月 日重庆科技学院专科生毕业论文 摘要摘 要天然气具有安全、易燃烧

2、、发热量大、燃烧率高、清洁无渣、利于环境保护等特点。在各种能源使用中，天然气所占的比例将越来越大，预计2015年将达到8%左右，2050年左右将达到51%，超过石油成为第一大能源。天然气的集输必须依靠管线来实现，因此对天然气集输管线的风险识别与防制是十分有意义的。本文通过各种书籍期刊及网络对目前我国天然气集输管线的安全生产及运行情况进行了查阅，总结了目前天然气集输管线现状，腐蚀和第三方破坏相对严重。并且对集输管线的失效原因从各个方面分别进行了详细分析，主要原因有管线腐蚀破坏、堵塞、工艺与施工缺陷、设备与设施缺陷、人员失误与环境破坏。同时针对原因提出了安全对策措施，主要有风险识别、防腐及检测控制

3、、自动化与scada应用。最后对天然气集输管线安全运行进了多方面的探讨，得出了一些提高天然气集输管线安全运行的建议。主要有国家政府部门与企业内部相协调，提供法律安全保障。企业加强天然气管线设计与建设安全管理，采用新型的管材、新型防腐工艺、先进检测技术与自动化管理和对整个集输管线进行完整性管理与评价。关键词：天然气集输管线 现状 失效原因 安全对策措施 安全运行探讨i重庆科技学院专科生毕业论文 目录目 录摘 要i1 绪 论11.1本课题研究背景11.2国内外现状概述11.3本课题的研究的意义及成果22 天然气集输工程概述32.1天然气概述32.2天然气集输管线概述42.3天然气集输生产工艺概述5

4、2.3.1集输工艺概述52.3.2集输工艺流程概述52.3.3天然气集输管线工艺设备概述73 天然气集输管线安全生产管理现状103.1安全生产管理概述103.2国内外集输管线安全生产事故统计分析103.3我国天然气管线安全生产相关法律法规现状123.4我国天然气管线安全生产运行现状133.5天然气管线安全管理现状143.6结论与建议154 天然气集输管线失效原因分析164.1概述164.2管线直接破坏因素164.3污垢及天然气水合物因素184.4设计工艺与施工缺陷因素194.5集输设备与设施因素194.5.1管子、管件危险有害因素194.5.2阀门、法兰、垫片及紧固件危险有害因素204.5.3

5、泵与压缩机危险有害因素204.5.4加热炉危险有害因素204.6电气设施危险有害因素214.7安全附件因素214.8人员及安全管理因素214.9环境因素225 天然气集输管线安全技术措施235.1风险和风险评价235.2危害识别及分析方法235.3防腐控制技术应用255.4涂层防腐新技术275.5自动控制和scada系统应用285.6管线检测技术应用316 提高天然气集输管线安全运行探讨356.1概述356.2国家和相关部门完善天然气管线保护法规和执法体系356.3天然气管线运营公司强化内部安全保卫工作356.4加强天然气管线设计、建设安全管理366.4.1完善设计366.4.2加强材料设备管

6、理366.4.3严把施工质量关366.5对天然气管线运行进行完整性管理376.5.1完整性管理定义376.5.2完整性管理的目的376.5.3管线完整性管理主要内容376.5.4完整性管理涉及的重要工作376.5.5天然气管线完整性管理程序387 结 论39参考文献40致 谢41重庆科技学院专科生毕业论文 1绪论411 绪 论1.1本课题研究背景随着中国长期高速的经济增长，对能源的需求量也在逐渐增大。天然气是安全、高效的清洁能源，加大天然气的使用，能够改善能源消费结构，缓解环境污染的压力。因此天然气在三大能源（煤炭，石油和天然气）消耗中所占比例越来越高。近年来，我国天然气需求快速增长，年均增速

7、达11%13%。据统计，2007年我国天然气消费量占一次能源消费比例为3.3%，2010年，比例为5%左右，预计2015年将达到8%左右。总而言之，为满足日益增长的能源需求，降低国家能源利用的风险，发展清洁能源，改善环境，提高国内能源企业的竞争力，必须采取多种途径，保障天然气资源充足供应。最佳的途径就是建设更多高效的天然气集输管线。天然气集输管线由于具有易燃易爆、高能高压、有毒有害、连续作业、点多线长、环境复杂等特点，其发生的事故将对管道的正常运输、企业及居民的安全供气、人民群众的生命安全及生活环境造成重大影响。为此，天然气集输管线的安全问题备受社会的广泛关注。加强对天然气集输管线的危险性分析

8、，找出其重大危险源，并采取相应的安全对策，是解决天然气集输管线安全问题的根本解决之道。1.2国内外现状概述据统计，2010年我国天然气需求突破1000亿立方米，而天然气产量则只有900950亿立方米。预计到2020年，我国天然气需求量将超过2000亿立方米，缺口将达1000亿立方米。迅速增长的天然气需求对我国天然气供给产生巨大压力。因此，必须开始大力建设天然气管线。目前中国天然气管道总长只有3.5万公里，规划到2015年中国天然气管道总长度将接近10万公里，其中新建主干道和支干线的建设将达到2.5至3万公里，支线建设将达到3.5至4万公里。同时世界其他地方如俄罗斯，欧美，中东及中亚也都在紧锣密

9、鼓建设新的天然气集输管线。近几十年来，国外输气管道建设进入了高峰时期，各种新材料、新工艺、新设备、新技术的应用，使得天然气长输管道无论在设计、施工、运营管理方面，还是在管材、原动机、储库调峰技术方面都有了很大发展，特别是大口径、高压干线输气管道的施工和运营管理技术发展更加迅速。国外的天然气管道设计规划、建设投产、运行维护都具有完善的法律保障体系和管理制度。国外天然气管道输送技术发展特点主要表现为提高输气压力、采用高钢级管材、干线采用大口径管道、输气干线呈网络化发展、采用高压富气输送工艺、高度的自动化遥控和先进的通讯技术、采用先进快速的管道机械化施工技术和装备等。这些措施及技术对于提高天然气集输

10、管线发挥了很大的作用。我国天然气管网建设的投资正在加大，初步形成完善的横跨东西、纵贯南北的全国天然气运输网络。区域性管网主要集中在环渤海和西南、华中、长三角地区。珠三角地区和东南沿海有少量分布。我国大规模的管线建设，也存在着不少问题。具体存在的问题可以概括为以下几点：管输利用率。我国现有天然气管道管径小，压力低，运距短，输量不足。大部分的管道利用率低于50%，而国外输气利用率一般为70%以上。旧管道自动化水平低。四川气田是我国气管道比较集中的地区，目前只是在新建的北干线的个别站上实行了站控，其他均为手工控制，不能实现全线统一控制。管道能耗大、用人多、老化严重。全国天然气管道单位输气耗气量是国外

11、水平的2倍左右。有相当数量的60年代建的气管道仍在使用，管道老化现象严重。管道新技术落后。从20世纪80年代以来，世界天然气管道建设向地理、气候条件恶劣区域发展。而我国特殊环境中（如深海、沼泽、山地等）管道施工技术方面落后。并且我国天然气管道分布零散，没有形成相互关联的网络，不能互相调配统一管理，管道利用率低。燃气管网敷设运行时间长，腐蚀严重；原设计管道管材、输配压力及接口形式不适合输送天然气；气源净化不达标，造成天然气中杂质堵塞管道，达不到设计能力；违章占压天然气管道现象严重。法律保障和安全生产管理制度不够完善，没有形成系统的安全生产与安全监管体系，导致建设与维护不统一协调12。1.3本课题

12、的研究的意义及成果本课题的意义在于了解天然气集输管线安全现状并分析天然气集输管线存在的风险，进而对其进行危险危害因素辨识。针对风险提出相应的安全控制措施，最终总结出提高天然气集输管线安全的有效可靠措施。主要成果是通过对天然气集输管线的安全现状分析，发现了集输管线运行过程中存在的风险。对这些风险进行了详细的分类和危险有害因素辨识，使得问题更加具体的呈现。同时针对这些问题采取可行性较高的对策措施，最后对这些问题进行了比较详细的探讨，得出了一些提高天然气集输管线安全运行的方案。重庆科技学院专科生毕业论文 2天然气集输工程概述2 天然气集输工程概述2.1天然气概述天然气指自然生成，在一定压力下蕴藏于地

13、下岩层孔隙或裂缝中的混合气体，由低分子饱和烃为主的烃类气体与少量非烃类气体组成。天然气的主要组成1)烷烃类：甲烷、乙烷、丙烷、丁烷和戊烷、庚烷及以上更重烷烃；2)不饱和烃：如乙烯、丙烯、丁烯；3)环烷烃和芳烃：如环戊烷、环己烷、苯、甲苯、二甲苯等。4)非烃类物质：如h2s、co2、n2、h2、h2o、hg及硫醇类、硫醚类、二硫化碳、氧硫化碳等；5)稀有气体：如氦、氩等。天然气的矿藏分类1)纯气田天然气：主要成分是甲烷，占90%。经过钻探从地层中开采出来，经过净化后送到居民生活，商业和工业企业作原料或燃料用的公用性质燃气。2)石油伴生气：开采石油的副产品，开采过程中，随着压力的降低，从液相中释放

14、出的可燃气体，经过净化和生压后输送给城镇居民和工业企业作燃料或原料用。甲烷占80%，丙烷和丁烷等碳氢化合物占15%。3)凝析气田气：从气井开采出来经凝析后以甲烷，乙烷为主的可燃气体，甲烷占70%，戊烷和戊烷以上的碳氢化合物占20%以上。4)矿井气：从井下煤层抽出，可燃成分以甲烷为主的可燃气体。天然气的基本性质 天然气具很多优点：安全，易燃烧，清洁无渣，发热量大，利于环境保护，燃烧率高等，基本性质有以下几种：1)天然气是一种可燃烧的气体，在混合空气中，天然气的浓度只要达到5%15%，遇到火种就会燃烧或爆炸。2)天然气的相对密度为0.560.65，由于天然气的质量比空气小，若房间漏气，它必然凝聚于

15、房间顶部。3)天然气热值比较高，能达到35.58mj/m。天然气的用途1)燃气事业，特别是居民生活用气。（居民燃气约占20%左右，工业用气约占80%）2)天然气发电。（天然气的发电效率高，无污染）3)天然气的化工工业。（以天然气为原料可以生产合成氨、甲醇、乙炔、氢氰酸、甲烷氯化物、二硫化碳、炭黑等产品）4)压缩天然气汽车和助动车3。（出租汽车，公交车）2.2天然气集输管线概述集输管线发展史早期集输管线是用竹管练成的，1600年左右，我国竹管输气已有很大发展。从全世界来看18世纪以前主要是用木、竹管道输送。19世纪90年代钢管以及蒸汽机驱动的压气机出现后，管道运输进入工业性发展阶段。我国第一条现

16、代意义的输气管道是l963年在四川建成的管径426mm、长度55km的巴渝管线。到20世纪80年代，美国、西欧、加拿大及前苏联国家均建成了规模较大的输气管网甚至跨国输气管道。现在已经开始朝着大口径，高压，长距离输送的方向进行建设，采用x70，x80钢材建设管线。基本术语石油天然气管道：是指石油（包括原油、成品油）、天然气管道及其附属设施（简称管道设施），包括油气田工艺管道（包括集输、储运、初加工和注气管道）和长输（输油、输气）管道。长输管道：是指产地、储存库、使用单位间用于商品介质的管道。集输管道：是指采油（气）井场工艺管道、井口、计量站、接转站、联合站之间，以及联合站与首站之间的输油输气管道

17、。本课题研究的天然气集输管线包含了集输管道部分和长输管道部分。集输管线系统天然气集输管线系统主要由矿场集气管网、干线输气管道（网）、城市配气管网以及与此相关的站、场等设备组成。这些设备从气田的井口装置开始，经矿场集气、净化及干线输送，再经配气管网送到用户，形成一个统一的、密闭的输气系统。图2.1天然气集输系统示意图1井场，2集气站，3净化厂和压气站，4至配气站，5、6公路和铁路跨越，7中间压气站，8河流穿越，9沟谷跨越，10地下气库，11阴极保护站，12终点配气站2.3天然气集输生产工艺概述2.3.1集输工艺概述早期的天然气集输工艺非常简单，全靠气井的自然压力，而且天然气在输送过程中不经过处理

18、直接进入管道。现代天然气管道输送则普遍采用压气机提供压力能，对所输送的天然气的质量也有严格的要求。这就要求有更为科学的集输工艺保障天然气集输过程中的安全运行。根据天然气的矿藏分类不同，可以有不同的生产工艺，但大部分都是相同的。天然气从气井采出，经过管线输送并收集天然气，经过降压并进行分离除尘除液处理之后，再由集气支线、集气干线输送至天然气处理厂或长输管道首站。当天然气中含有h2s、h2o时，即需经过天然气处理厂进行脱硫、脱水处理，使天然气达到符合管输要求的条件，然后输往长输管道然后输至长输管道首站。总的来说，天然气集输工艺主要是指实现天然气收集和管道输送的技术和方法，即根据气源条件及天然气成分

19、，确定输气方式、流程和运行方案；确定管材、管径、设备、沿线设站的类型及站距等。2.3.2集输工艺流程概述集输工艺流程是表达天然气的流向和处理天然气的工艺方法。气田集输流程分为井场工艺流程和气田集气站工艺流程。对于一条集输输气管线，一般有首站、增压站、分输站、清管站、阀室和末站等不同类型的工艺站场。井场工艺流程：井场流程分为单井集气流程和多井集气流程。在这种流程里面，所有用来调节气井工作、分离气体中的杂质、计量气量和凝析油量、防止水合物形成等设备仪表，都直接布置安装在距离井口不远的地方。天然气自井中采出经过针型阀节流降压、水套加热炉加热，再经过二级节流降压后进入分离器，在分离器中分离游离水、凝析

20、油和杂质，气体通过计量后进入集气干线。分理后的液体进入其他管系。集气站工艺流程集气站流程，按其天然气分离时的温度条件，可分为常温分离工艺流程和低温分离工艺流程。1）常温分离集气站的功能是收集气井的天然气；对收集的天然气在站内进行气液分离处理；对处理后的天然气进行压力控制，使之满足集气管线输压要求；计量。目前国内常见的两种常温分离流程有两种：一种是加热天然气防止生成水合物的流程；另一种是向天然气中注入抑制剂防止生成水合物的流程。图2.2加热防冻的井场装置原理流程图1气井；2采气树针形阀；3加热炉；4气井产量调控节流阀；5加热炉；6气体输压调控节流阀 图2.3注抑制剂防冻的井场装置原理流程图2）低

21、温分离集气站流程：即分离器的操作温度在0以下，通常为-4-20。天然气通过低温分离可回收更多的液烃。其功能和常温工艺差不多，但是多了对收集的天然气在站内进行低温分离并且回收液烃。为了要取得分离器的低温操作条件，同时又要防止在大差压节流降压过程中天然气生成水合物，因此不能采用加热防冻法，而必须采用注抑制剂防冻法以防止生成水合物。天然气在进入抑制剂注入器之前，先使其通过一个脱液分离器(因在高压条件下操作，又称高压分离器)，使存在于天然气中的游离水先行分离出去。为了使分离器的操作温度达到更低的程度，要使天然气在大差压节流降压前进行预冷。预冷的方法是将低温分离器顶部出来的低温天然气通过换热器，与分离器

22、的进料天然气换热，使进料天然气的温度先行下降。首站工艺流程：首站的主要的任务是接受油气田来气，对天然气中所含的杂质和水进行分离，对天然气进行计量，发送清管站器及在事故状态下对输气干线中的天然气进行放空等。首站的工艺流程主要有正常流程、越站流程，工艺区主要有分离区、计量区、增压去、发球区等。分输站工艺流程：分输站的任务是进行天然气的分离、调压、计量，收发清管球，在事故状态下对输气干线进行放空，以及给各用户进行供气。其流程主要有正常流程、越站流程、收发球流程。清管站工艺流程：该站的功能就是收发清管球。天然气管道的清管作业有投产前清管和正常运行时的定期清管。投产前的清管的主要目的是清除管内杂质，主要

23、包括施工期间的泥土、焊渣、水等。正常运行期间的清管是指管道运行一段时间后，由于气体内含有一定的杂质和积液积存在管线内，使管输效率下降，对管线造成腐蚀等，因此需要清管。阀室工艺流程：阀室是输气干线中工艺比较简单的设施，一般为无人值守，在输气干线约2030km范围内应设置阀室。阀室的主要作用有两个，一是当管线上、下游发生事故时，管线内天然气压力会在短时间内发生很大的变化，快速截断阀可以根据预先设定的允许压降速率自动关断阀门，切断上、下游天然气，防止事态进一步扩大；二是在维修管线时切断上下游气源，放空上游或下游天然气，便于维修。末站工艺流程：在长输管道中，末站的任务是进行天然气分离除尘，接受清管装置

24、，按压力、流量要求给用户供气。末站的工艺主要有气质分离、调压、计量和收球等工艺4。2.3.3天然气集输管线工艺设备概述在天然气的集输过程中，无论是来自油藏的伴生气还是来自气藏的非伴生气，一般都含有液体（液烃，水）和固体杂质（岩屑，泥沙等），同时还含有少量非烃物质类的混合气体。由于这些物质的存在和联合作用，会使输送设备和管道产生磨损、腐蚀、硫化氢应力开裂等破坏，严重时堵塞管道、仪表及影响设备，同时还会浪费大量的输送能量。因此，为了安全、经济、高效输送天然气，就必须在输送前将天然气将天然气中的杂质除掉。常用工艺设备有过滤器、分离器、过滤分离器、脱硫塔，脱水塔以及为天然气输送提供能量的机泵，起到调节

25、作用的阀门等。下面分类别进行概述。过滤设备过滤设备有1）机械过滤器，如袋式过滤器，滤布式过滤器（mdea过滤器和teg过滤器）和过滤管式过滤器。2）分子吸附过滤器，主要是活性炭过滤器。3）液体聚集型过滤器，通常用于介质中含有很难去除的的液体（润滑油、氨），也用于去除非常细的液体或用于保护不能有液体存在的非常精密的仪表和设备。4）颗粒层过滤器，是以松散堆积的颗粒物料（石英砂，焦炭）作为滤料来净化含尘气体。按照其结构形式主要有耙式颗粒层过滤器，旋风式颗粒层过滤器，塔式旋风颗粒层过滤器，沸腾颗粒层过滤器。分离设备分离设备有1）重力分离器，按其外形可以分为立式重力分离器，卧式重力分离器和卧式双筒重力分

26、离器，按其功能可以分为油气两相分离器和油气水三相分离器。结构简单，运用广泛。2）旋风分离器，它的分离能力比重力分离器的分离能力大很多，几乎是100倍的差距。因此旋风分离器是一种处理能力大，分离效率高，结构简单的分离设备，可以基本除去5m以上的液滴。但是其分离效果对流速很敏感，一般要求处理负荷相对稳定，这就限制它在技术系统中的应用。3）过滤分离器，主要特点是在气流通道上加上了过滤元件。可以脱除100%直径大于2m的液滴和99%直径小到0.5m以上的液滴混合液。主要用在较为精密的仪表之前。其次还有百叶窗分离器，多管干式除尘器，三相分离器等。加热和热交换设备加热设备将燃料燃烧或电流产生的热量传给被加

27、热的介质使其温度升高。它常用来将天然气及其产物加热至工艺所需要的温度，以便进行输送，沉降，分离和粗加工。常用的加热设备有水套加热炉，电热带，圆筒形管式加热炉。热交换设备即将介质热量进行传递交换。常见的交换设备有列管式换热器（包括浮头式，u形管式和固定管板式），套管式换热器，蛇形管式换热器，板式换热器（包括螺旋板式，波纹板式和板翅式），釜式重沸器以及三甘醇再生器。塔设备塔是集输工程的重要设备之一，它使气液或液液之间相互紧密接触，达到相际间的传质及传热目的。同时也能达到除去杂质的目的。按压力分类可以分为加压塔，常压塔和减压塔；按单元分类可以分为精馏塔，吸收塔，解吸塔，萃取反应塔和干燥塔；按塔的内件

28、结构可以分为板式塔和填料塔；按塔盘类型可以分为泡罩塔，浮阀塔，筛板塔和舌型塔等等。集输工艺中常见的塔有四类。1）脱水吸收塔，其目的是利用溶剂吸收天然气中的水分而达到脱水的目的。2）脱硫吸收塔，其目的是利用溶剂吸收天然气中的h2s而达到脱硫的目的。3）再生塔，其作用是将脱硫后的“富液”变成“贫液”，是脱硫溶剂循环。4）稳定塔，将原油或凝析油中不稳定部分驱逐出来，使油品稳定，同时将这些驱逐出来的轻组分作为燃料继续使用。泵机组集输工程中使用泵作为站场中工艺介质、污水等的流动提供动力及缓蚀剂、水合物抑制剂及其他化学剂进入天然气压力系统提供能量。泵的分类比较复杂，集输中常见的泵有离心泵，往复泵，计量泵（

29、柱塞式和液压隔膜式）和自力式注入泵。压缩机压缩机的种类很多，按照工作原理可区分为两大类：容积式和速度式压缩机。在容积式压缩机中，气体的压力的提高是由于压缩机中气体的体积减小，是单位单位体积内气体的分子的密度增大而形成的。速度式中是气体的压力是由气体分子的速度转化而来。即先使气体分子得到一个很高的速度，然后在固定元件中使一部分速度能转换成气体的压力能。其中容积式可以分为往复式和活塞式压缩机，速度式可以分为轴流式，离心式，混流式压缩机。阀门“阀”的定义是在流体系统中，用来控制流体的方向、压力、流量的装置。阀门是使配管和设备内的介质（液体、气体、粉末）流动或停止并能控制其流量的装置。它是用来改变通路

30、断面和介质流动方向，具有导流、截止、节流、止回、分流或溢流卸压等功能。用于接通和截断管路中介质流动的阀门，其使用数量约占全部阀门总数的80。具体来讲，阀门有以下几种用途：1)接通或截断管路中的介质。如闸阀、截止阀、球阀、旋塞阀、隔膜阀、蝶阀等。2)调节、控制管路中介质的流量和压力。如节流阀、调节阀、减压阀、安全阀等。3)改变管路中介质流动的方向。如分配阀、三通旋塞、三通或四通球阀等。4)阻止管路中的介质倒流。如各种不同结构的止回阀、底阀等。5)分离介质。如各种不同结构的蒸汽疏水阀、空气疏水阀等。6)指示和调节液面高度。如液面指示器、液面调节器等。7)其他特殊用途。如温度调节阀、过流保护紧急切断

31、阀等。仪器仪表仪器仪表作用是显示天然气在集输运行中各种参数。依靠显示的参数，可以随时进行监控，做出正确的指示。常见的仪器仪表有压力表，流量计，温度计，运行及事故指示器，报警装置等。清管设备、阴极保护设备。清管的作用主要是提高管道效率，测量和检查管道周围变形如凹凸变形，从内部检查管道金属的所有损伤，对新建管道在进行严密性试验后，清除积液和杂质。清管设备有：清管球，皮碗清管器，智能清管器，磁通检测清管器，超声波检测清管器，摄像机检测清管器。阴极保护就是利用外加的牺牲阳极或外加电流，消除管道在土壤中腐蚀原电池的阳极区，使管道成为其中的阴极区。常见的方法有外加电流法和牺牲阳极法。阴极保护设备主要有电源

32、设备，接地电池设备，参比电极设备等56。重庆科技学院专科生毕业论文 3天然气集输管线安全生产管理现状3 天然气集输管线安全生产管理现状3.1安全生产管理概述安全生产概念安全生产是指使生产过程在符合安全要求的物质条件和工作秩序下进行，以防止人身伤亡和设备事故及各种灾害的发生，保障劳动者的安全健康和生产作业的正常进行而采取的各种措施和活动。安全生产主要内容包括：1)制定和贯彻劳动安全法规，加强安全管理，健全安全制度，坚持安全检查、环境监测，设备检验，及时排除不安全隐患。2)对职工进行安全教育培训，保障安全操作。3)采取各种安全技术措施，消除不安全因素。4)不断改善安全装备和劳动条件，减轻劳动强度，

33、保证劳逸结合等。安全管理概念安全管理是管理科学的一个重要分支，它是为实现安全目标而进行的有关决策、计划、组织和控制等方面的活动；主要运用现代安全管理原理、方法和手段，分析和研究各种不安全因素，从技术上、组织上和管理上采取有力的措施，解决和消除各种不安全因素，防止事故的发生。3.2国内外集输管线安全生产事故统计分析欧洲天然气管道2007年，egig（欧洲天然气事故数据组织）对其管辖维护的19702007年运行的输气管道进行事故调查，该次调查管线总暴露为3.15106km/年，共发生事故1172次，平均事故发生率为0.37次/(103km/年)。egig管道系统长度虽逐年增加，但事故次数在减少，其

34、中20032007年的事故发生率为0.14次/(103km/年 )，约是第一个5年(19701974年)管道事故数据的1/6。egig对不同典型时间段发生事故的频率进行了对比，如表3.1所示。表3.1 1970-2007年间的管道主要事故率时间事故发生次数管道系统总暴露/（km/年）主要事故频率/（km/年）1970200711723.151060.371970200411232.771060.4020032007880.621060.142007140.131060.11该调查显示，管道失效率在逐年减少，但减少的速度逐年放缓。管道事故中包含了众多因素，主要因素是第三方破坏(占总事故率的50)

35、、施工缺陷或材料缺陷(占总事故率的16)、腐蚀(占事故率的15)，如表3.2所示。表3.2 管道事故主要因素分布原因所占百分比%第三方破坏49.6施工缺陷/材料缺陷16.5腐蚀15.4地面运动7.3误操作4.6其他原因6.7第三方破坏具有潜在的严重事故后果(打孔和管道破裂)，主要受开挖、公共活动等因素影响，如表3.3所示。表3.3 影响第三方破坏的次级因素活动所占百分比%开挖38地面活动9公共活动9农业9排放8其他27该调查分析，早期建设受腐蚀影响比新建管道大，主要由于新建管道在管理和施工技术方面有所提高，管道的运行年龄不再是导致管道腐蚀的主要原因。第三方破坏所占比重越来越高了，这就需要在运行

36、中加强管理。俄罗斯天然气管道俄罗斯的干线输气管道总长度在1990年初达到207103km。在19811990年10年间增加了83103km，主要是若干条直径为1420mm的特大输气管道的建成，这期问共发生管道事故752起，平均事故率为0.4次(103km/年)。从1981年到1990年管道总长度增加，但事故数量基本是稳中有降，失效频率由1981年的0.71次(103km/年)，逐年下降到1990年的0.26次(103km/年)，特别是80年代后期下降比较明显，尤其是腐蚀和外部干扰引起的事故减少了。美国天然气管道在19701984年间，美国天然气长输及集输管道共发生5872次事故，年平均事故40

37、4次，事故率为0.74次(103km/年)。在引起事故的原因中，外部干扰占53.5，材料缺陷占16.9， 腐蚀占16.6，结构占5.6，其他占7.4。外部干扰、材料缺陷、腐蚀是造成天然气管道事故 的几个主要原因。在19852000年的16年间，美国输气管道共发生1318起事故。在这1318起事故中，死亡63人，受伤235人，其中，19892000年因管道事故导致的伤亡人数是1985年以来的60。引起管道事故的首要原因是第三方损害约占事故总数的27.6；随后的4个主要原因分别为：内腐蚀占12.8；外腐蚀占15.3；误操作占7.0；混杂原因占6.8。同时，第三方损害和外腐蚀引起的事故呈下降趋势，而

38、内腐蚀引起的事故呈上升趋势。国内天然气管道由于我国管材生产技术、施工质量等条件的制约，以及输送介质具有高腐蚀性等原因，我国管道事故率比发达国家要高，近30年来的欧洲、前苏联、美国等输气管道事故率分别为0.42、0.46、0.60次(103km/年)，总平均值大致为0.50次(103km/年)。我国四川地区12条输气管每103km的年事故率平均为4.3次，我国东北和华北地区输油管道每103km的年事故率超过2.0次。近年来，事故频率随着管道老化而增加。管材失效造成的事故主要发生在新管道上，而腐蚀造成的事故多发生在旧管道上。第三方、管材失效和腐蚀原因造成的事故占绝大多数，而腐蚀的80是外壁腐蚀造成

39、的。有阴极保护的管道腐蚀事故频率是无阴极保护管道的1/6。同时，管壁厚度随着管径增加而变厚，不易受外力影响，事故频率明显下降7。3.3我国天然气管线安全生产相关法律法规现状随着天然气的广泛使用，天然气整个产业链进入产业化升级阶段，天然气工业的安全生产因此也越来越受到重视。其中天然气集输管线安全生产管理显得尤为突出。国家和相关部委先后也相应的出台很多措施，依靠法律规范来保障天然气工业的发展和安全运行。这些法律规范主要体现在设备材料方面、设计规范方面、施工验收方面和运行方面。具体法律法规现状可以按照法律、法规、标准和企业规定来划分。法律：1)中华人民共和国安全生产法（中华人民共和国主席令第70号）

40、2)中华人民共和国消防法（中华人民共和国主席令第6号）3)石油天然气管道保护法（中华人民共和国主席令第30号）法规：1)特种设备安全监察条例（中华人民共和国国务院令第549号）2)安全生产许可证条例（中华人民共和国国务院令第397号）3)建设工程安全生产管理条例（中华人民共和国国务院令第393号）标准：1)国家标准a.石油天然气工程设计防火规范gb50183-2004b.油气集输设计规范gb50350-2005c.建筑设计防火规范gb50016-2006d.石油天然气工业输送钢管交货技术条件第2部分：b级钢管gb/9711.2-1999e.钢质管道外腐蚀控制规范gb/t21447-2008f.

41、输送流体用无缝钢管gb/t8163-2008g.钢质管道聚乙烯防腐层gb/t23257-2009h.油气输送管道穿越工程设计规范gb50423-20072)行业标准：a.石油天然气安全规程aq2012-2007b.钢质管道及储罐腐蚀控制工程设计规范sy0007-1999c.石油天然气工程总图设计规范sy/t0048 -2009d.油气田及管道仪表控制系统设计规范sy/t0090-2006e.输油（气）埋地钢质管道抗震设计规范sy/t0450-2004f.钢质管道聚乙烯胶粘带防腐层技术标准sy/t0414-2007g.天然气地面设施抗硫化物应力开裂和抗应力腐蚀开裂的金属材料要求sy/t0599-

42、2006h.石油天然气钢质管道无损检测sy/t4109-2005i.石油天然气钻井、开发、储运防火防爆安全生产技术规程sy5225-2005j.天然气管道运行规范sy/t5922-2003k.石油天然气管道安全规程sy6186-2007l.陆上油气田油气集输安全规程sy6320-2008m.油气田集输管道施工技术规范sy/t0422-2010企业规定不同企业按照自己实际生产运行的条件，制定了适合自己公司运行标准。3.4我国天然气管线安全生产运行现状管输利用率。我国现有天然气管道管径小，压力低，运距短，输量不足。大部分的管道利用率低于50%。旧管道自动化水平低。四川气田是我国气管道比较集中的地区

43、，目前只是在新建的北干线的个别站上实行了站控，其他均为手工控制，不能实现全线统一控制。管道能耗大、用人多、老化严重。全国天然气管道单位输气耗气量是国外水平的2倍左右。有相当数量的60年代建的气管道仍在使用，管道老化现象严重。管道新技术落后。我国在特殊环境中（如深海、沼泽、山地等）管道施工技术方面落后。并且我国天然气管道分布零散，没有形成相互关联的网络，不能互相调配统一管理，管道利用率低。天然气管网敷设运行时间长，腐蚀严重。原设计管道管材、输配压力及接口形式不适合输送天然气。气源净化不达标，造成天然气中杂质堵塞管道，达不到设计能力。违章占压天然气管道现象严重2。3.5天然气管线安全管理现状安全管

44、理观念相对落后，安全意识不够强。现行的安全管理在天然气集输单位中还没有得到足够的重视，没有真正处理好安全、生产、效益之间的关系，没有认识到安全管理也能出效益、创造利润，没有理解安全管理与企业之间可持续发展之间的关系。长期安全投入不足，安全科学技术水平落后。设备老化，缺乏健全的安全生产投入常态机制，天然气泄漏事故频频，火灾事故多发，特大事故略有增加。安全科技人才相对缺乏，安全管理水平难以提高。现场作业人员，特别是农村劳动力安全素质有待提高。用人单位、政府有关部门没有对他们进行相关安全知识和操作技能的培训。农民工的死亡比例占到60；从新患职业病的人员来看，80以上是农民工和短期合同工。另外某些天然

45、气单位安全环保部门的人员没有经过专业的系统安全知识与技能培训。安全生产监管薄弱，职能转变和履行职责存在着差距。主要是执法主体工作力度不够大，执法不严，惩处不理。责任不落实，措施不到位。一些管道建设单位以罚款取代停止整顿，结果经营单位隐患长期得不到纠正，有的最终酿成大祸，付出了血的代价。应急预案和应急救援体系还不够健全、完善，不能满足需要。根据工业化国家的统计，具备了应急预案，事故损失可降低6左右。企业制定了科学合理、可行的事故应急救援预案，并进行了必要的培训和经常演练；一旦出现事故，按应急预案和程序实施，就能减少事故损失。而目前很多天然气公司出于省事考虑，缩短或者取消各种演练，员工在紧急情况下

46、不能按照应急预案处理紧急事务。有的单位甚至对天然气集输管线根本连一套可行的预案都没有，这不得不给我们敲响警钟。3.6结论与建议总体来看，国外天然气管道失效的原因主要是外部影响、腐蚀、焊接和材料缺陷。外部影响是欧美国家管道失效的主要原因；腐蚀是加拿大和前苏联的主要原因。我国天然气管道失效的主要原因为腐蚀、外部影响和材料缺陷。管道从投产至终结其事故率一般遵循浴盆曲线，随着输气管道不断向高等级、大口径、 厚管壁方向发展，同时采用优良的防腐材料、先进的施工技术和质检标准、完整的管理体系和hse管理体系，国内外管道事故都将会趋于减少。我国输气管道工业与发达国家还有一定的差距，必须从提高设计质量、加大施工

47、管理力度和强化运行管理等方面着手。建立全国范围内的管道数据库，对“管道事故”需要有明确统一的定义，包括事故内容、分类等；对事故统计的内容也应分类明确说明，以此建立管道运行管理的基础数据。针对天然气集输和燃气管道事业，各单位必须加快安全生产立法，强化安全生产监管职能；加强预警提示机制，变被动管理为主动管理；加强安全管理和工程技术人员队伍建设，提高从业人员素质；保证安全生产投入，提高抗灾能力和安全技术资金投入比例；建立健全安全生产中介服务机构，提高安全生产技术服务水平。重庆科技学院专科生毕业论文 4天然气集输管线失效原因分析 4 天然气集输管线失效原因分析4.1概述天然气管道的输送介质属于易燃、易

48、爆物质，介质中含有的硫化氢、二氧化碳、游离水、粉尘等杂质，使敷设的管道处于内外腐蚀条件，加上环境、地质、气象和水文灾害、管材及设计缺陷、操作失误乃至人为破坏等因素，管道的安全受到众多因素的威胁。因此可以说，集输管线失效的形式主要有管线及设备堵塞，使得管输效率降低甚至停输；管线泄露爆炸产生火灾，污染环境，直接停产。其影响是很大的，不仅造成巨大财产损失，而且可能危害到生态环境。所以必须对天然气集输管线进行系统的分析，找出失效的原因。针对失效的形式，需要对失效原因进行合理的分类再分析。主要因素大致可以分为：管道直接破坏因素，污垢及天然气水合物因素，设计工艺与施工缺陷因素，集输设备与设施因素，安全附件

49、因素，人员及安全管理因素，环境因素。4.2管线直接破坏因素腐蚀破坏腐蚀是指材料与其所处环境介质之间发生作用而引起材料变质、破坏和性能恶化的现象。由于集输管线管线内部含有硫化氢、二氧化碳的酸性气体，它们在与水结合后就会产生酸，同时也在物理因素（应力，振动，压力）的结合下，对管线进行内腐蚀。另外，管线在大气自然环境下也会发生析氢析氧腐蚀，对管线进行外部腐蚀，使管线发生泄漏。主要表现为腐蚀穿孔，应力开裂等。目前天然气集输管线及其附属设备主要都是金属制造，金属腐蚀占主要的部分。按照金属腐蚀分类，腐蚀可以分为：1)按腐蚀机理：物理腐蚀，化学腐蚀，电化学腐蚀2)腐蚀环境：介质腐蚀，海水腐蚀，土壤腐蚀3)腐

50、蚀破坏形态：均匀腐蚀（全面腐蚀），局部腐蚀（电偶腐蚀、孔蚀、选择性腐蚀、磨损腐蚀、缝隙腐蚀等），断裂腐蚀（应力腐蚀、疲劳腐蚀），氢腐蚀（氢鼓包、氢脆、脱碳渗碳），晶间腐蚀。按照材料腐蚀分类，腐蚀可以分为金属腐蚀主要是由于电化学腐蚀作用引起的，下面简单介绍电化学腐蚀。在天然气集输管线中，各种腐蚀都存在。就起腐蚀机理来说，最大的腐蚀要数电化学腐蚀。金属的电化学腐蚀的产生，是由于金属与电解质溶液接触时所形成的腐蚀原电池的电极反应的结果。当金属与电解质接触时，表面上电极电位不相同的两个区域分别形成阴极区和阳极区：阳极部分将失去电子而发生溶解，阴极部分只起传递电子的作用而并不腐蚀。金属的电化学腐蚀绝大多

51、数是金属同水溶液相接触时发生的腐蚀过程。水溶液中除了其它离子外，总是存在h+和oh离子。这两种离子含量的多少由溶液的ph值表示。金属在水溶液中的稳定性不但与它的电极电位有关，还与水溶液的ph值有关。一个腐蚀电池必须包括:阴极、阳极、电解质溶液和电路四个不可分割的部分。腐蚀电池工作的三个环节：阴极过程，阳极过程和电子、离子的移动。韧性破坏韧性破坏是指管道壁承受过高的应力，达到了器壁材料的强度极限，从而发生断裂破坏。在外力作用下引起变形和破坏的过程大致可以分为弹性变形阶段、塑性变形阶段和断裂阶段。这种破坏将直接导致管线断裂而失效，是非常危险的。产生韧性破坏的原因：管道的韧性破坏只有在管壁整个界面上

52、材料都处于屈服状态下才会发生。主要原因有管道超压运行，材料选型不合格，维护保养不当。脆性破坏脆性破坏是指管道在破裂时没有显著的塑性变形，破裂时管壁的压力也远远小于材料的强度极限，有的甚至还低于材料的屈服极限。这种破裂与脆性材料的破裂很相似，故称为脆性破裂。由于这种破坏是在较低的应力状态下发生的，所以又叫低应力破坏。其特征是脆性破坏时，无明显外观变化和预兆，壁厚也无变薄。但是发生脆性断裂时，速度极快，高达1800m/s。脆性破坏的原因主要有两个。一是温度的影响。钢管在低温下或一定温度范围内，它的冲击韧性将急剧下降。二是裂纹的影响。当管道或者设备元件产生裂纹，其尖端前缘产生很高的应力峰值，且应力状

53、态也发生变化，变为三向拉伸应力。此时强度将大大的降低，裂纹缺陷尺寸达到一定值后，极易发生脆性断裂。疲劳破坏疲劳破坏是指管壁在反复加压和泄压过程中受到的交变载荷的长期作用，没有经过明显的塑性变形而导致断裂的一种破坏形式。疲劳破坏是导致的断裂是突然发生的，因此具有很大的危险性。其破坏特征是破坏时没有明显的塑性变形。一般是疲劳裂纹穿透管线发生泄漏失效。其破坏原因可以分为内部因素：管线中存在局部高应力（如接管，转角及其他几何形状不连续处，在焊缝附近以及缺陷处会应力集中）,其峰值应力会超过材料的屈服极限，随着载荷的周期性变化，该部位将会产生很大应力变化。外部因素：管线存在着反复交变载荷，这种形式是变化幅

54、度较大的非对称循环载荷。蠕变破坏金属材料在高温下，其组织会发生明显的变化，晶粒长大、珠光体和某些合金成分有球化或团絮状倾向，钢中碳化物还能析出石墨等，有时还能出现蠕变的晶间开裂或疏松微孔。针对集输管线，有的阀门和压力容器承载温度高于某一限度时，及时应力低于屈服极限，容器材料也会发生缓慢的塑性变形。这种塑性变形经过长期积累，最终会导致破坏，这就是蠕变破坏810。4.3污垢及天然气水合物因素主要是流体中含有泥沙固体，悬浮物，细菌及其代谢物等，它们都会导致管线严重结垢，从而堵塞管线或者管输效率降低。天然气水合物，在0以上的一定温度和有液相水存在的条件下，天然气中的某些组分和液态水形成一种白色结晶固体，外观类似于松散的冰，密度0.880.9g/cm3，称为天然气水合物。水合物的形成使输气管道和设备阻塞，使天然气集输管线失效。水合物形成的条件：1）天然气的含水量处于饱和状态。2）压力和温度。当天然气处于足够高的压力和足够低的温度时，水合物才能形成。3）流动条件突变。在满足上述以上两个条件时，水合物的形成还需要一些辅助条件。如天然气的波动，气体因流向的突变而产生搅动，以