天然气站场常见泄漏的原因与治理技术

天然气站场常见泄漏的原因分析与治理技术探讨摘要：本文首先对天然气站场设备和其连接形式进行简要介绍，在此基础上根据现场实际总结出4种天然气站场主要的泄漏形式，对每种泄漏的原因从理论和实际两方面进行了分析，并对每种泄漏指出相应的处理措施,文后提出8条解决天然气站场泄漏问题的建议。关键词：天然气站场

泄漏

分析

研究1

前言

天然气作为一种洁净的能源，越来越受到人们的青睐。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决定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，小则影响正常生产，大则造成人员伤亡、环境严重污染、爆炸等恶性事故，造成巨大经济损失。近几年，天然气站场的泄漏、穿刺事件时有发生，严重影响安全生产。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。2

常见泄漏的种类

一般天然气计量站场的设备主要有分离器(有立式和卧式两种)，收、发球筒、阀门(包括：球阀、旋塞阀、闸阀等)、汇气管、管线(主要有正常外输管线、放空管线、排污管线等)。其它的如变送器(温度变送器、压力变送器等)、清管球通过指示器、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。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。根据现场实际常见的泄漏有以下几种：(1)法兰之间的泄漏；(2)管道泄漏；(3)螺纹泄漏；(4)阀门泄漏。3

常见泄漏的原因分析与处理措施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原因：

(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,主要发生在投产施压阶段；

(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)管道变形或沉降造成泄漏；

(4)螺栓由于热胀冷缩等原因造成的伸长及变形，在季节交替时的泄漏主要是由这种故障引起的。

(5)密封垫片长期使用，产生塑性变形、回弹力下降以及垫片材料老化等造成泄漏,这种泄漏在老管线上比较常见。

(6)天然气腐蚀，造成泄漏，这种情况比较少见,但由于垫片和法兰质量问题可能产生此种泄漏。

对于法兰泄漏，一旦发现，应采取相应的措施及时处理，否则会造成刺漏，严重影响安全生产。对于法兰泄漏，首先通过降压和放空采用重新拧紧螺栓得方法进行处理。对于采用这种方法处理效果不好的，根据生产情况分别加以处理：如果可以停输，则关闭泄漏处两边阀门，进行放空置换后更换新垫片，重新拧紧。对于不可停输的，则要及时采用法兰堵漏技术进行处理。根据现场使用情况，为了减少泄漏，法兰垫片最好根据法兰结构使用缠绕式金属垫片、金属圆环垫片或金属八角垫片。3.2

管道泄漏

夹渣、气孔、未焊透、裂纹等焊接缺陷引起的泄漏，随着焊接技术的发展和施工质量以及检测手段的提高，这种焊接缺陷逐渐减少。3.2.2

腐蚀引起的泄漏

天然气站场管道引起腐蚀的原因很多，常见的有：①周围介质引起的均匀腐蚀

这种腐蚀造成的泄漏主要出现在老管线上，随着时间的推移，管线内外壁一层层的腐蚀而剥落，最后造成大面积的穿孔，最终造成管道泄漏事故的发生。⑦应力引起的腐蚀

金属材料的应力腐蚀，是指在静拉伸应力和腐蚀介质的共同作用下，使应力集中处产生破坏。这种腐蚀危害性较大，一般在没有先兆的情况下，能够迅速扩展产生突然断裂，发生严重的泄漏事故。③氧和水引起的腐蚀

氧和水的存在是造成管道内部腐蚀的主要原因之一。钢管中焊有铁元素，它和与水和氧发生化学作用，最后生成三氧化二铁，并放出氢气，造成管道内部腐蚀。

减少水的措施：做好施工期的管理工作和投产时的清管工作。投产时，对管道进行干燥处理；做好运行期的脱水和脱氧工作。④硫和细菌引起的腐蚀

天然气中含有硫化氢等硫化物，在运输时和管道反应，生成硫化铁，并在管内活化剂(氧气)的作用下，产生腐蚀，其反应如下：

管道中还有一种细菌存在，这种细菌叫硫酸盐还原菌，它一般附着于管线的内表面，利用硫酸盐类进行繁殖。管道硫酸盐的生成反应式如下：

上式中的硫酸盐在还原菌的作用下，生成腐蚀生成物四氧化三铁，反应如下：⑤氢引起的腐蚀

目前，除去H2S的技术较高，但由于输送压力的提高，造成硫化氢的分压提高，从而使HIC(氢脆)更为突出。

其产生的机理如下：

(1)天然气中所含的硫化氢遇水形成硫和氢的离子；

(2)铁夺取H的正电荷，形成Fe2+以及H原子；异

(烈3)生成硫暴化铁送

H璃原子的体积膜很小,根据尖分压的大小左向钢中扩散甘。H原子首选先聚集于非宿金属夹杂物驳，气孔及偏才析中。在存越留处，H原宫子变成氢分歌子，体积增笋大20倍，总体积增大的强过程中，存般留处压力急轧剧增大，如碧超过金属开么裂应力时，争造成裂纹扩句展：如在内高表面，形成邪鼓泡，在内劲侧则形成平勤行于金属表疲面的裂纹。惜同时，H原陡子与钢中不辈稳定的碳化默物起反应生龄成CH每4旅，造成钢局愿部脱碳，C海H贱4罢在缺陷或品苏界处聚集，芹产生大量的龙品界裂纹和气鼓泡，使钢挠材变得松、将脆，最后造雀成破毁。龙鹊⑥问其他常见的拌还有原电池廊腐蚀、品界岗腐蚀等。嗽隙

冲刷引起径的泄漏脂

由挣于冲刷原因耕造成站场泄学漏的事故较梁多，比较容际易出现此类社故障的部位班是管道弯头紫，特别是流惨速较快的弯庭头处，造成临这种泄漏主笋要有以下几欺个原因：跌鼓①莫从加工角度遣来说，对于嚼冲压成型和弹冷煨、热煨备成型的弯头铸，弯曲半径突最大的一侧如存在着加工姨减薄量：忆任②旗天然气流速青较快，流经矿弯头时，对穿管壁产生较科大的冲刷力画，在冲刷力愚的作用下，询管壁金属不悠断地被带走胜，壁厚逐渐巧变薄，最后哈造成泄漏。苍

对戴于下游站场殃的弯头，由裙于上游的硫避化铁铁粉等笨杂质跟随管秀线到达下游机，这些杂质习的存存，加幼速了磨损速凉度。天然气旧站场排污管量线靠近排污宜池的弯头最忙容易穿孔，财这也是因为勿排污管线排血污频繁、气丙质脏，靠近骂排污池的气苏流速度非常洁快，造成磨冷损严重，因切而造成穿孔高泄漏。此种康情况已经在李多个站场都彩发生过，应混给予重视。最榴③段调压阀的阀涌体也是容易陶被刺坏的地怕方。慧

预拳防措施：塌啄①龟周期性清管贝，减少硫化汪铁铁粉：菌坝②顷根据下游用雕气量做好管况道末端气量象的储存，尤正其在冬季大倒气量来临之走前，以备用衰气充分，避下免气流速度斜过快，导致伟管道里边扬剖尘，造成很膊大的磨损。奶救③萝做好设计，霞弯头厚度要究加厚。怪唯

振动引起茄的泄漏赢

管户道的振动使石法兰的连接吐螺栓松动，告垫片上的密睡封比压下降皂，振动还会蛙使管道焊缝东内缺陷扩展约，最终导致胀严重的泄漏旬事故。运

天吓然气管道振直动的成因陕坟①刃管线内压力延脉动引起管须道的振动吩

气峡流的脉动是梨引起灭然气淡管道振动的绑最主要的原奸因，存长输度天然气管道幼上常用压缩盆机给大然气妻加压，压缩坚机周期性地弱、间歇地进概气和排气，孤结果引起管秒路内气流压纹力的脉动，晨当脉动气流聪存管线内传兄播碰到弯头董、变径管、您汇管以及肓筹板等时，管卸道系统受到挂周期性的激滩振力，在激她振力的作用机下引起管道脏及其附属设筝备的振动。阶茄②洞压缩机的振生动引起管线哲的振动隐

当咱压缩机工作物时，由于活惹塞组存在往乎复惯性力及丧力矩的不平递衡、旋转转戴惯性力及力掏矩的不平衡艳、连杆摆动部惯性力的存快在以及机器侦重心的周期述性移动等各期种复杂合力吸的作用，使徒压缩机工作姥时产生机械陡振动，从而男引起和其相叶连的管道的亿振动。毅田③差风力引起的消振动恰

当合裸露的管子兰在受到风力农时，会产生摧卡曼涡流效矮应，引起管篇子的振动。否所谓卡曼涡琴流足指当流妥体垂直于管要子流动时，拨在管子的背追面将产生有席规则的涡流五，因而出现蜓交替的横向新力，称为卡枯曼涡流。姿限④塌共振引起管课道剧烈振动跌

当遭激振力的频鱼率和管道以园及设备的固宜有频率相同丹时，会引起筑管道和设备阀强烈的振动惧。如：卡曼阔涡流的频率穴、脉动流的柴频率以及压赠缩机的振动难频率和管道棉的固有频率莲相同时，会王产生共振，伙有可能引起第管子和设备芬的破毁。小

管损道减振可以扑通过两条途之径来解决：跌①糊控制管流的译压力脉动。酱②浇调整管系的敏结点，改变嘉固有频率，脂减少振动，员避免产生共蚀振。属3.3

螺催纹泄漏煮

目豪前，天然气乏站场常采用捧用的API残锥管螺纹连插接，锥管螺遍纹包括圆螺前纹、偏梯形雨螺纹，设计局锥度为1/唤8(半径方势向)，其密营封是由内、限外螺纹啮合负的紧密程度驶决定的。由户于结构设计汁的原因，啮妄合螺纹间存旁在一定的间销隙。圆螺纹份主要在啮合冰螺纹齿顶和砌齿底形成螺猛旋彤通道，疗偏梯形螺纹良主要在啮合套螺纹导向面国间，以及螺挥纹齿顶和齿煤底之间存在耽螺旋形通道于。由于泄漏蚁通道的存存小，严重影响那了API螺毙纹的密封性搂。在名义尺茂寸下，圆螺兴纹齿顶和齿抓底之间的间睬隙为冲0.076赠2mm细，偏梯形螺历纹在齿导向危面的间隙为然0.025纲mm坐，远大于天业然气分子直吊径。所以从瓜本质上讲，屡API螺纹钓不具备密封葛能力,其密共封性是通过部使用螺纹脂荣坦的一些固喊体物质(如嘱铜、铅、锌办和石墨等)育来堵塞这些疮通道来获得冻的，或通过贝表面处理(虏如镀铜、锌碑、锡等软金岗属)来减小咬间隙。要提聋高密封性能百，必须有足吹够大的接触迎压力和足够钩小的螺纹间危隙。温度变慢化时，螺纹陆连接部位可让能发生应力关松弛，也可占能造成接触岗压力下降，涉使密封性能逮下降，振动颜也造成螺纹多连接变松。称

管肾螺纹密封的奋泄漏跟使用体的密封材料绢有直接关系补。我国普遍嫌使用铅油麻恶丝、聚四氟厚乙烯胶带密啦封。铅油麻介丝等溶剂型台填料在液态库时能填满间恰隙，固化后找溶剂挥发，员导致收缩龟归裂，而且耐箱化学性能差专，很容易渗反漏。聚四氟顶乙烯胶带不距可能完全紧阴密填充，调崇整时容易断见丝，易堵塞赔管路阀门，漫而且聚四氟咏乙烯和金属往磨擦系数低隶，管螺纹很搭容易松动，挑密封效果也高不是很好。架为了减少螺都纹连接泄漏珠，可采取以对下措施：苹垫①盘建议采用具庆有弹性密封捉环结构的螺懒纹连接；探辞②赞对于主干线礼连接的地方从，建议采用扁焊接：标3.4

阀娱门泄漏衫她阀门由于受哭到天然气的猛温度，压力宇、冲刷、振酷动腐蚀的影咸响，以及阀辱门生产制作巩中存在的缺刃陷，阀门在叼使用过程中丢不可避免的挣产生泄漏，饲常见的泄漏膜多发生在填瓜料密封处、肿法兰连接处桥、焊接连接蛋处、丝口连眼接处及阀体窑的薄弱部位所上。声

(益1)连接法六兰及压盖法数兰泄漏，这矛种泄漏一般旬通过在降压拿的情况下，管通过拧紧螺踏栓得以解决挣；测

(碌2)焊缝泄伐漏：对于焊侦接体球阀，猜有可能存在嫩焊接缺陷，伏出现泄漏，拘这种泄漏很艇少见。兄

(然3)阀体泄撞漏：阀体的猾泄漏主要是般由于阀门生蜂产过程中的黑铸造缺陷所认引起的，当唤然，天然气中的腐蚀和冲工刷造成阀体翼泄漏，这种赢泄漏常出现穿在调压阀上挨。哲

(苗4)填料泄陵漏：阀门阀轰杆采用填料时密封结构处冶所发生的泄娱漏，长时间聪使用填料老熟化、磨损、璃腐蚀等使其落失效，通过垃更换填料或收拧紧能够得藏以解决。梯

(建5)注脂嘴样的泄漏；惜

一梦般是由于单识向阀失效造蝴成的，存压遗力不高的情雕况下注入密彩封脂可得到助解决。忠

(药6)排污嘴改泄漏，一旦跳发现及时更蜻换。国4

结束语奉讽天然气站场明由于泄漏引忠起的事故时孤有发生，造帜成严重的后渔果，为了使右天然气站场将的泄漏得到金有效的控制棍，减少泄漏深，笔者认为赌要从设计和些管理两方面托入手，才能伙取得较好的狱效果。福4.1

变撇法兰连接和锻螺纹连接为轰焊接，减少忌漏起点和静盗密封点端

目辣前，新建管随线的主要阀水门都采用焊他接形式，这青当然要在阀践门的质量有计保证的情况痒下进行，对铲主干线相连甜的压力表、西变送器以及拼干线截断阀咏的根部阀都顺应采用焊接蚊。英4.2

冗狱余设计句

对嚼排污管线和切放空管线来痰说，景好采痒用双阀设计盗，用一阀保维证密封，用柜另一阀用来陪截流。同时财管线和弯头易，尤其是弯氧头因该采取高冗余设计。古4.3

加挑强日常巡检效、维护和管悠理摊犬(1)坚持梅两小时巡检私制和点检制企。急怕(2)巡检绣时对静密封咽点重点进行恨检查。皮4.4

站柏场建立可燃惰气体报警系款统，一旦出住现泄漏，可姿及时进行报骄警。房4.5

采婆用先进技术佩对站场设备涂和管线进行悲检查棚

(凑1)采用无到损检测和声炭发射技术对纹站场管道、览分离器以及波收发球筒进访行全面检测财；围

(谨2)对站场奸关键及薄弱住的位置