天然气站场常见泄漏原因与治理

安义接收站【思路】首先对天然气站场设备和其连接形式进行回顾，在此基础上总结出四种天然气站场主要的泄漏形式，对每种泄漏的原因进行分析，并对每种泄漏提出相应的处理措施。天然气站场常见泄漏原因分析与治理在整个集输系统中，天然气站场在整个输气工艺中占很大的比重，是非常重要的环节,其可靠性在很大程度上会影响整个管输系统的安全。天然气站场的设备多，流程复杂，密封点多，泄漏的概率大。站场天然气一旦泄漏，小则影响正常供气，大则造成爆炸、人员伤亡等恶性事故，造成巨大经济损失。一、前言近几年，天然气站场的泄漏、穿刺事件时有发生，严重影响了正常的供气。天然气站场的事故，除了违规操作，大多由于泄漏引起的，我们要给予足够的关注和重视。下面我们首先来了解一下常见的泄漏形式。天然气站场的设备主要有分离器(立式、卧式)，收、发球筒、阀门(包括：球阀、旋塞阀、闸阀等)、汇管、管线(主要有正常外输管线、放空管、排污管等)。其它的如变送器(温度变送器、压力变送器等)、温度表、压力表等，这些设备和仪器、仪表之间的连接形式主要是法兰连接、焊接和螺纹连接。二、常见泄漏的种类在天然气站场，最常漏气的位置就是静密封点处，如法兰、螺纹接口处的，但管线穿孔泄漏也时有发生，主要是管线弯头处，特别是排污管线和放空管线的弯头处，在线路上最常见的泄漏是由第三方破坏和管道穿孔引起的。法兰之间的泄漏管道泄漏螺纹泄漏阀门泄漏泄漏形式根据现场实际，常见的泄漏形式有以下几种：3.1法兰间泄漏

法兰连接是天然气管道和设备连接的主要形式，其泄漏也是天然气站场泄漏的最为主要的形式。法兰密封主要是依靠其连接的螺栓产生的预紧力,通过垫片达到足够的工作密封比压,来阻止天然气外漏。对于天然气管道，由于其输送介质具有腐蚀、高压以及输送过程中产生的振动等特点引起天然气管道法兰密封失效,造成泄漏。天然气站场法兰泄漏主要有以下六个方面的原因：三、常见泄漏的原因分析法兰连接是天然气管道和设备连接的主要形式(1)密封垫片压紧力不足、法兰结合面粗燥、安装密封垫出现偏装、螺栓松紧不一、两法兰中心线偏移。这种泄漏主要由于施工、安装质量引起的,主要发生在投产试压阶段；

(2)由于脉冲流、工艺设计不合理,减振措施不到位或外界因素造成管道振动,致使螺栓松动,造成泄漏；(3)管道变形形或沉降降造成泄泄漏；(4)螺螺栓由于于热胀冷冷缩等原原因造成成的伸长长及变形形，在季季节交替替时的泄泄漏主要要是由这这种故障障引起的的；(5)密密封垫片片长期使使用，产产生塑性性变形、、回弹力力下降以以及垫片片材料老老化等造造成泄漏漏,这种种泄漏在在老管线线上比较较常见；(6)天天然气腐腐蚀，造造成泄漏漏，这种种情况比比较少见见,但由由于垫片片和法兰兰质量问问题可能能产生此此种泄漏漏。对于法兰泄漏漏，首先通过过降压和放空空，采用重新新拧紧螺栓的的方法进行处处理。对于采采用这种方法法处理效果不不好的，根据据生产情况分分别采用以下下的方式处理理：（1）如果可以停停输，则关闭闭泄漏处两边边阀门，进行行放空置换后后更换新垫片片，重新拧紧紧；（2）对于不可停停输的，则要要及时采用法法兰堵漏技术术进行处理。。为了减少发生生此种泄漏的的几率，法兰兰垫片最好根根据法兰结构构使用缠绕式式金属垫片、、金属圆环垫垫片或金属八八角垫片。法兰泄漏处理理措施金属缠绕密封封垫片分四种种形式：基本本型，用于榫榫槽式法兰的的垫片；带内内环，用于嵌嵌入型凹凸面面法兰的密封封垫片；带外外环，用于光光滑式平焊法法兰的垫片；；带内外环，，用于光滑式式对焊法兰的的密封垫片。。金属石墨缠绕绕垫片具有良良好的压缩回回弹性，适用用于温度、压压力交变剧烈烈的密封部位位，具有不渗渗透性能好，，使用寿命长长、免维护等等优异特点。。石墨金属缠绕绕垫片（带内外环）带内环金属缠缠绕式垫片带外环金属缠缠绕式垫片3.2管道泄漏气孔、未焊透透、裂纹等焊焊接缺陷引起起的泄漏，随随着焊接技术术的发展和施施工质量以及及检测手段的的提高，这种种焊接缺陷逐逐渐减少。腐蚀引起的泄泄漏天然气站场管管道腐蚀的原原因很多，常常见的有：①周围介质引引起的均匀腐腐蚀这种腐蚀造成成的泄漏主要要出现在老管管线上，随着着时间的推移移，管线内外外壁一层层的的腐蚀而剥落落，最后造成成大面积的穿穿孔，最终造造成管道泄漏漏事故的发生生；②应力引起的的腐蚀金属材料的应应力腐蚀，是是指在静拉伸伸应力和腐蚀蚀介质的共同同作用下，使使应力集中处处产生破坏。。这种腐蚀危危害性较大，，一般在没有有先兆的情况况下，能够迅迅速扩展产生生突然断裂，，发生严重的的泄漏事故；；③氧和水引起起的腐蚀氧和水的存在在是造成管道道内部腐蚀的的主要原因之之一。钢管中中的铁元素，，它和与水和和氧发生化学学作用，最后后生成三氧化化二铁，并放放出氢气，造造成管道内部部腐蚀。减少水的措施施：做好施工工期的管理工工作和投产时时的清管工作作。投产时，，对管道进行行干燥处理；；做好运行期期的脱水工作作。④硫和细菌引引起的腐蚀天然气中含有有硫化氢等硫硫化物，在运运输时和管道道反应，生成成硫化铁，并并在管内活化化剂(氧气)的作用下，产产生腐蚀，其其反应如下：：管道中还有一一种细菌存在在，这种细菌菌叫硫酸盐还还原菌，它一一般附着于管管线的内表面面，利用硫酸酸盐类进行繁繁殖。管道硫硫酸盐的生成成反应式如下下：硫酸盐在还原原菌的作用下下，生成腐蚀蚀生成物四氧氧化三铁。⑤氢引起的腐腐蚀目前，除去H2S的技术较高，，但由于输送送压力的提高高，造成硫化化氢的分压提提高，从而使使HIC(氢脆)更为突出。其产生的机理理如下：(1)天然气中所含含的硫化氢遇遇水形成硫和和氢的离子；；(2)铁夺取H的正电荷，形形成Fe2+以及H原子；(3)硫离子与铁离离子生成硫化化铁；H原子的体积很很小,根据分压的大大小向钢中扩扩散。H原子首先聚集集于非金属夹夹杂物，气孔孔及偏析中。。在存留处，H原子变成氢分分子，体积增增大20倍，体积增大大的过程中，，存留处压力力急剧增大，，如超过金属属开裂应力时时，造成裂纹纹扩展：如在在内表面，形形成鼓泡，在在内侧则形成成平行于金属属表面的裂纹纹。⑥其他常见的的还有原电池池腐蚀等。同时，H原子与钢中不不稳定的碳化化物起反应生生成CH4，造成钢局部部脱碳，CH4在缺陷处聚集集，产生大量量的裂纹和鼓鼓泡，使钢材材变得松、脆脆，最后造成成破毁。冲刷引起的泄泄漏由于冲刷原因因造成站场泄泄漏的事故较较多，比较容容易出现此类类故障的部位位是管道弯头头，特别是流流速较快的弯弯头处，造成成这种泄漏主主要有以下几几个原因：①从加工角度度来说，对于于冲压成型和和冷煨、热煨煨成型的弯头头，弯曲半径径最大的一侧侧存在着加工工减薄量；②天然气流速速较快，流经经弯头时，对对管壁产生较较大的冲刷力力，在冲刷力力的作用下，，管壁金属不不断地被带走走，壁厚逐渐渐变薄，最后后造成泄漏；；③调压阀的阀阀体也是容易易被刺坏的地地方。对于下游站场场的弯头，由由于上游的硫硫化铁铁粉等等杂质跟随管管线到达下游游，这些杂质质的存在，加加速了磨损速速度。天然气站场排排污管线靠近近排污池的弯弯头最容易穿穿孔，这也是是因为排污管管线排污频繁繁、气质脏，，靠近排污池池的气流速度度非常快，造造成磨损严重重，因而造成成穿孔泄漏。。此种情况已经经在国内多个个站场都发生生过，应给予予重视。①周期性清管管，减少硫化化铁铁粉；②根据下游用用气量做好管管道末端气量量的储存，避避免气流速度度过快，导致致管道里边扬扬尘，造成很很大的磨损；；③做好设计，，弯头厚度要要加厚。管道泄漏预防防措施振动引起的泄泄漏管道的振动使使法兰的连接接螺栓松动，，垫片上的密密封比压下降降，振动还会会使管道焊缝缝内缺陷扩展展，最终导致致严重的泄漏漏事故。天然气管道振振动的成因：：①管线内压力力脉动引起管管道的振动气流的脉动是是引起天然气气管道振动的的最主要的原原因。长输天然气管管道上常用压压缩机给天然然气加压，压压缩机周期性性地、间歇地地进气和排气气，结果引起起管路内气流流压力的脉动动。当脉动气流在在管线内传播播碰到弯头、、变径管、汇汇管以及盲板板等，管道系系统受到周期期性的激振力力，在激振力力的作用下引引起管道及其其附属设备的的振动。②压缩机的振振动引起管线线的振动当压缩机工作作时，由于活活塞组存在往往复惯性力及及力矩的不平平衡、旋转惯惯性力及力矩矩的不平衡、、连杆摆动惯惯性力的存在在以及机器重重心的周期性性移动等各种种复杂合力的的作用，使压压缩机工作时时产生机械振振动，从而引引起和其相连连的管道的振振动。③风力引起的的振动当裸露的管子子在受到风力力时，会产生生卡曼涡流效效应,引起管子的振振动。所谓卡卡曼涡流是指指当流体垂直直于管子流动动时，在管子子的背面将产产生有规则的的涡流，因而而出现交替的的横向力，称称为卡曼涡流流。④共振引起管管道剧烈振动动当激振力的频频率和管道以以及设备的固固有频率相同同时，会引起起管道和设备备强烈的振动动。如：卡曼曼涡流的频率率、脉动流的的频率以及压压缩机的振动动频率和管道道的固有频率率相同时，会会产生共振，，有可能引起起管子和设备备的破毁。管道减振可以以通过以下途途径来控制：：①控制管流的的压力脉动;②调整管系的结结点，改变固固有频率，减减少振动，避避免产生共振振。管道振动预防防措施3.3螺纹泄漏目前，天然气气站场常采用用的API（API：AmericanPetroleumInstitute美国石油学会会）锥管螺纹连连接，锥管螺螺纹包括圆螺螺纹、偏梯形形螺纹，其密密封是由内、、外螺纹啮合合的紧密程度度决定的。由于结构设计计的原因，啮啮合螺纹间存存在一定的间间隙。圆螺纹纹主要在啮合合螺纹齿顶和和齿底形成螺螺旋形通道，，偏梯形螺纹纹主要在啮合合螺纹导向面面间，以及螺螺纹齿顶和齿齿底之间存在在螺旋形通道道。由于泄漏漏通道的存在在，严重影响响了螺纹的密密封性。圆螺纹齿顶和和齿底之间的的间隙为0.0762mm，偏梯形螺纹纹在齿导向面面的间隙为0.025mm，远大于天然然气分子直径径。因此从本质上上讲，API螺纹不具备密密封能力,其密封性是通通过使用螺纹纹脂坦的一些些固体物质(如铜、铅、锌锌和石墨等)来堵塞这些通通道来获得的的，或通过表表面处理(如镀铜、锌、、锡等软金属属)来减小间隙。。要提高密封性性能，必须有有足够大的接接触压力和足足够小的螺纹纹间隙。温度度变化时，螺螺纹连接部位位可能发生应应力松弛，也也可能造成接接触压力下降降，使密封性性能下降，振振动也造成螺螺纹连接变松松。在名义尺寸下下，管螺纹密密封的泄漏跟跟使用的密封封材料有直接接关系。我国国普遍使用铅铅油麻丝、聚聚四氟乙烯胶胶带密封。铅油麻丝等溶溶剂型填料在在液态时能填填满间隙，固固化后溶剂挥挥发，导致收收缩龟裂，而而且耐化学性性能差，很容容易渗漏。聚四氟乙烯胶胶带不可能完完全紧密填充充，调整时容容易断丝，易易堵塞管路阀阀门，而且聚聚四氟乙烯和和金属磨擦系系数低，管螺螺纹很容易松松动，密封效效果也不是很很好。天然气输气场场站仪器仪表表通常通过双双阀组与输气气管道采用螺螺纹连接方式式为了减少螺纹纹连接泄漏，，可采取以下下措施：①建议采用具具有弹性密封封环结构的螺螺纹连接；②对于主干线线连接的地方方，采用焊接接方式。螺纹泄漏预防防措施3.4阀门泄漏阀门由于受到到天然气的温温度，压力、、冲刷、振动动腐蚀的影响响，以及阀门门生产制作中中存在的缺陷陷，阀门在使使用过程中不不可避免的产产生泄漏，常常见的泄漏多多发生在填料料密封处、法法兰连接处、、焊接连接处处、丝口连接接处及阀体的的薄弱部位上上。(1)连接法兰及压压盖法兰泄漏漏，这种泄漏漏一般通过在在降压的情况况下，通过拧拧紧螺栓得以以解决；(2)焊缝泄漏：对对于焊接体球球阀，有可能能存在焊接缺缺陷，出现泄泄漏，这种泄泄漏很少见；；(3)阀体泄漏：阀阀体的泄漏主主要是由于阀阀门生产过程程中的铸造缺缺陷所引起的的，当然，天天然气的腐蚀蚀和冲刷造成成阀体泄漏，，这种泄漏常常出现在调压压阀上；(4)填料泄漏：阀阀门阀杆采用用填料密封结结构处所发生生的泄漏，长长时间使用填填料老化、磨磨损、腐蚀等等使其失效，，通过更换填填料或拧紧能能够得以解决决。(5)注脂嘴的泄漏漏；一般是由于单单向阀失效造造成的，存压压力不高的情情况下注入密密封脂可得到到解决。(6)排污嘴泄漏，，一旦发现及及时更换。天然气站场由由于泄漏引起起的事故时有有发生，造成成严重的后果果，为了使天天然气站场的的泄漏得到有有效的控制，，减少泄漏，，可以考虑从从设计和管理理两方面入手手，才能取得得较好的效果果。四、处理措施施4.1变法兰连接和和螺纹连接为为焊接，减少少漏起点和静静密封点。目前，，新建建管线线的主主要阀阀门都都采用用焊接接形式式，这这当然然要在在阀门门的质质量有有保证证的情情况下下进行行，对对主干干线相相连的的压力力表、、变送送器以以及干干线截截断阀阀的根根部阀阀都应应采用用焊接接。4.2冗余设设计对排污污管线线和放放空管管线来来说，，最好好采用用双阀阀设计计，用用一阀阀保证证密封封，用用另一一阀用用来截截流。。同时时管线线和弯弯头，，尤其其是弯弯头因因该采采取冗冗余设设计。。4.3加强日日常巡巡检、、维护护和管管理(1)坚持两两小时时巡检检制和和点检检制；；(2)巡检时时对静静密封封点重重点进进行检检查。。员工每每两小小时检检查一一次管管线各各处接接缝处处的气气密情情况，，确保保输气气安全全