馬劍  解青波

北京華油國際物流工程服務有限公司

我國目前已基本形成了“西油東送、北油南運、西氣東輸、北氣南下、海氣登陸”的管網格局。由于早期技術水平有限、管道腐蝕、第三方破壞、自然災害等原因，各種管道突發事故不斷發生。數據顯示，美國的油氣管道事故率為0.5次/千米/年，歐洲為0.2次/千米/年，而我國則約為3次/千米/年。不僅如此，我國的管道應急搶險技術與國外相比也存在較大差距。

快速搶修鋪路技術

油氣管道發生事故后要求應急搶險設備能快速進場，開展維搶修工作。長輸油氣管道沿途地形復雜，地質條件變化多樣，在沼澤或泥濘地帶，大型維搶修施工機械（如挖掘機）進入現場都需要大型吊裝設備吊裝鋼板鋪路。

國外研制的輕便型承壓板具有質量輕、耐壓性好等特點。輕便型承壓板長6米，寬1.2米，厚200～600毫米，承重30噸以上，板與板之間采用軟連接，可折疊，易于操作，一款標準板重量2～3公斤/平方米左右，板材上配有防滑紋（如圖1所示）。搶險時采用這種輕便型鋪路板能有效節省施工費用，并大大縮短搶險設備進入現場的時間。

圖1 沼澤路面輕便型鋪路板

防爆打磨和冷切割技術

傳統的防腐層去除方法是乙炔火焰燒烤和手工砂輪打磨。手工砂輪打磨工作效率低，且打磨過程中會產生大量火花，在應急搶修工作中會產生安全隱患。青島“11.22”輸油管道泄漏爆炸事故的直接原因就是現場搶險人員采用液壓破碎錘在暗渠蓋板上打孔破碎，產生撞擊火花，引發暗渠內油氣爆炸。

“水刀”切割技術是目前比較安全的切割技術之一，它利用超高壓技術可以把普通的自來水加壓到250～400MPa，然后再通過內孔直徑約0.15～0.35毫米的寶石噴嘴噴射形成速度約為800～1000米/秒的高速射流，俗稱水箭。該水箭具有很高的能量，可用來切割軟基性材料。如果再在水箭中加入適量的磨料，則幾乎可以用來切割所有的軟硬材料。可以對任何材料進行任意曲線的一次性切割加工，且切割時不產生熱量和有害物質，材料無熱效應（冷態切割）。但其顯著缺點是，切割設備要求有足夠的水源供應，不利于處于荒漠或山區等惡劣自然條件下的管道維搶修工作。

目前國外研制出了一種新型打磨、切割工具（如圖2所示），由特種材料制成，在切割、打磨及PE剝離作業中不產生火花，取得了DNV國際防爆認證。該切割設備在作業過程既不產生引爆條件，也不受周圍環境影響，安全而方便。

圖2  防爆打磨工具

管道補強和堵漏技術

管道補強修復技術是確保油氣管線安全運行的重要技術措施。目前國內主流的管道補強方法是采用纖維復合材料配合樹脂進行修復補強。這種修復補強技術是利用纖維復合材料在纖維方向的高強度特性，借助粘接樹脂，在服役管道外邊包覆一個復合材料修復管道層，來恢復缺陷管道的服役強度。它的優點是施工工藝簡單，且不需要在服役管道上進行焊接，無電火花產生，無明火施工，避免了管壁焊穿和發生氧脆、冷脆的風險性。

碳纖維和玻璃纖維是目前國內主流的補強材料，碳纖維抗拉強度大，抗蠕變性好，但抗沖擊性和韌性較差，且碳纖維導電，對施工安全會帶來一定威脅。而玻璃纖維雖然絕緣，但抗疲勞性和抗蠕變性能較差。兩種材料都有不足之處。

美國杜邦公司研制出的新型復合材料“凱夫拉”（如圖3所示），是一種有機芳綸復合材料，密度低、強度高、韌性好、耐高溫、易于加工和成型。可用于含腐蝕、裂紋、機械損傷、焊縫缺陷、幾何缺陷和材質缺陷管道的修復補強。無論是單點缺陷補強，還是整體管段缺陷補強，均可采用。 除此之外，還可用于對無缺陷管道的提壓增強，例如在自然條件改變導致管道安全系數需要增加和管道運行壓力需要提高等情況下，都可以用這種材料進行增強處理，其適用溫度為-30℃~250℃，可適用于常溫、高溫、內腐蝕、外腐蝕、陸上、水下、直管、彎管、三通等環境中80MPa以下壓力。

圖3  凱夫拉芳綸纖維管道補強爆破實驗

圖4 油氣管道柔性帶壓快速堵漏套具

北京華油國際物流工程服務有限公司在凱夫拉纖維的基礎上，自主研發了油氣管道柔性帶壓快速堵漏套具（如圖4所示）。該套具可以對不同管徑直管段、彎頭、焊縫、變徑等部位的泄漏進行應急堵漏，適用于直徑小于50毫米、壓力不大于10MPa的泄漏。其最大的特點是，可以實現在帶壓工況下快速完成對管道泄漏部位的封堵。該產品已經中石油管道應急搶險中心、西部管道公司、西氣東輸公司、中海油工程服務有限公司等多家單位現場試驗，堵漏效果良好。

天然氣回收技術

在管線上進行維搶修、改擴建、改線換管、更換閥門等作業時，都要進行天然氣放空操作。目前我國的天然氣放空技術一般是將天然氣直接燃燒或排放，這不僅造成巨大的經濟損失，而且對自然環境和人身安全具有威脅。國外的天然氣回收技術發展目前已比較成熟，可以替代或加速管道計劃性放空。以運行壓力10MPa、閥室間距30千米的天然氣管道為例，其具體做法是：首先關閉目標管段的上游閥室截斷閥，利用下游管道壓縮機快速將截斷閥至壓縮機之間的管道天然氣壓力抽至5~7MPa，然后將目標管段的下游閥室截斷閥也關閉，在下游截斷閥兩側安裝并啟動移動式車載壓縮機（即管道天然氣回收車），將目標管段內的天然氣壓縮到下游管線中。考慮到時效性，一般將管段內的天然氣壓力回收至1~2MPa即可。管道內剩余的天然氣可以采用冷放空或熱放空處理。有時為了以最快的速度清空管道內的天然氣，回收和放空可以同時進行。

天然氣回收技術的關鍵是天然氣回收車，歐美國家很多先進的管道運營公司應用天然氣回收車已有多年時間。法國燃氣公司使用的天然氣回收車由12缸750千瓦每分鐘1400轉的燃氣發動機驅動，配備自動運作的控制系統，可在零下40至35℃的環境溫度下工作。整車長13.5米，寬2.6米，高4.6米，重量42噸。圖5為法國燃氣管道天然氣回收現場。

國內壓縮機廠家現階段還不具備生產長輸管道用移動式回收車的能力，所能生產的井口注氣移動式壓縮機，一般功率較小，不能滿足管道天然氣大量回收的要求；而國產同功率壓縮機體積較大，尤其是寬度往往超過7米，移動性差，不適合公路運輸。

圖5 法國燃氣管道天然氣回收現場

管道滲漏檢測技術

泄漏檢測是管道安全運行的關鍵和重要保障。國內目前采用的油氣管道泄漏檢測方法有流量平衡法、光纖傳感器法、負壓波法、GPS時間標簽法、超聲波技術測定流量法、SCADA系統法、管道動態模型法等。我國管道智能檢測水平和國外還有較大差距，主要表現在定位不準確、檢測精度不夠等方面。北京華油國際物流工程服務有限公司引進的國外先進的滲漏檢測器（如圖6所示），可以通過收集特定的超聲波信號和多頻道光譜分析，能夠對很小的滲漏進行識別和定位。當壓力不小于5MPa時，可以檢測到6.8L/H的泄漏量，并給出誤差為±1m的精準定位。對于鋪設在地下的管道，由于周圍的介質都是土壤和水，其他物體發出的噪音可能會影響檢測，但由于多光譜分析的存在，這些區域的檢測將不再受噪聲的影響。相對于其他檢測系統，這種檢測器抗干擾能力更強，靈敏度更高，定位更準確。

圖6  滲漏檢測器及頻譜數據分析

作者：馬劍，北京華油國際物流工程服務有限公司副經理。

《管道保護》2016年第6期（總第31期）