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天然氣長輸管道停輸換管作業風險分析及控制措施

文檔作者：李軍濤韓立鋒文檔來源：中石油北京天然氣管道有限公司中國石油管道公司北京輸油氣分公司		點擊數：	更新時間： 2020年11月23日
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2013 年第6 期
天然氣長輸管道停輸換管作業風險分析及控制措施
李軍濤（中國石油管道公司北京輸油氣分公司北京市房山區102400）
韓立鋒(中石油北京天然氣管道有限公司北京市朝陽區100101)
摘要：天然氣長輸管道停輸換管維搶修施工主要針對埋地金屬管道由于地震、洪水、雷電等自然災害造成管道斷
裂、嚴重變形；管道大面積腐蝕、穿孔；施工機械傷害、恐怖分子破壞造成管道損壞，嚴重影響輸氣管道正常運行而采用
的局部管道停輸、換管修復維搶修的作業，也是目前最為成熟、廣泛應用的施工方法。為了切實保證管道維搶修施工的
安全、高效實施，天然氣供應的盡快恢復，確保停輸換管施工程序的有序開展，本文重點針對停輸換管過程中存在的施
工風險進行論述分析，制定解決方案供現場參考。
關鍵詞：天然氣長輸管道停輸換管風險控制措施
引言：
天然氣長輸管道， 作為長距離密閉空間輸送高壓天然氣的
壓力容器，多采用金屬高強度合金鋼管材，長期埋于平原、山地、
沙漠、水網等復雜環境，極易受自然災害影響造成管道破壞，影
響供氣。停輸換管作業作為管道破壞后異常狀態下管道修復施
工，一般采用停輸、放空管道氣體、氮氣置換方式保證容器內可
燃氣體清除， 但由于地理環境復雜管道施工起伏較大多存在天
然氣殘留引起火災、爆炸，氮氣窒息，焊接弧光傷害，檢測輻射等
安全風險； 同時由于長期管道埋地斷管存在管道應力變形帶來
的組對偏差較大、管道剩磁較大帶來無法正常組對、焊接施工風
險。
一、安全風險分析及控制措施
1、天然氣殘留引起火災、爆炸
天然氣長輸管道遭受破壞由一種正常狀態進入另一種非正
常狀態， 為了保障施工作業安全避免造成二次傷害首先對管道
內殘余可燃氣體進行放空，然后采用氮氣進行吹掃置換，置換合
格后進行破壞管段切除、換管作業，但是由于管道起伏、管壁殘
留容易發生置換不徹底及間歇性可燃氣體揮發等不確定因素，
容易造成管道打磨、焊接時管道內天然氣再次集聚發生火災、爆
炸危險。
為了有效控制管道余氣對換管作業管道打磨、焊接造成安
全風險， 采用壓力監控式隔離球對動火點上下游管道進行封堵
隔離，保證可燃氣體為安全范圍內進行動火作業。壓力監控型隔
離球是一種新型的管道維搶修配套裝置，球體采用軟體橡膠，球
內充入氮氣0.02-0.04MPa 充滿后可以在管道內與管道內壁形成
可靠密封及附著力，不會隨意移動，同時還具備監測內外壓力和
調節壓力的功能， 可監控封堵管段殘余氣體壓力同時焊縫接通
延長軟管進行安全排空， 由此也增加了隔離球在使用過程中的
安全性及封堵可靠性；管道焊接封口前將軟管密封于管道內，可
通過氮氣吹掃過程中通過放空管吹出不會堵塞管道或設備。
2、氮氣泄露引起人員窒息
氮氣置換過程中由于氮氣在壓力作用下帶動管道內殘余天
然氣通過放空管道清空施工管段可燃氣體， 但由于管道距離較
長，破壞管段切割容易造成管道內氮氣大量泄漏于施工作業坑，
同時氮氣比重大于空氣，不易擴散，容易造成作業人員缺氧窒息
休克、死亡風險。
為了保障施工人員安全， 施工作業坑應開挖為開闊式設置
專門的逃生通道、逃生繩等安全措施；做好現場安全監護，實時
進行含氧量檢測，發現異常立即離開施工現場；配備合理的通風
設備對現場進行吹掃及配備空氣呼吸機進行事故情況下的救
援。
二、施工風險分析及控制措施
1、管道變形造成組對風險及控制措施
天然氣長輸管道長期埋于地下，施工沉降、地面人為活動避
免造成管道開挖斷管后造成管道應力釋放變形， 多出現斜口組
對，給施工帶來很大的組對風險。
管道施工偏差計算和斜口下料技巧及設備應用： 首先對連
接管道進行偏差測量，確定管道平行、垂直偏差角度，管段對接
偏差角度≤3°范圍內，偏差＞3°可適當延長短節長度；斜口下料應
用技巧是以固定管口（垂直管口）端面中心點利用投影原理在對
接管段以任意點為起點上畫同心圓進行切割，即為對接管口；然
后利用尺子測量短節上下、左右偏差點實長，進行短節下料完成
管道快速對接。同時，可以根據預先判斷的損壞管段進行短節直
口下料，然后根據短節尺寸，利用上述原理上下游管段同時切割
完成兩道斜口，直接將預制短節吊裝組對，節約施工時間。
2、管道剩磁造成焊接風險及控制措施
由于管道周圍公路、鐵路、電力等環境影響對管道本體造成
磁場輻射；同時管道清管、內檢測、機械切割、打磨影響對金屬管
道產生磁性，強大的剩磁造成管道焊接時磁偏吹無法焊接，施工
質量無法保證。
長輸管道消磁機利用管道消磁器通過消磁線圈纏繞在焊接
焊口管道兩側，通過變換磁極、均勻調節輸出電流對管道剩磁進
行抵消，達到剩磁消除，解決帶磁焊口強磁場造成焊接電弧磁偏
吹的問題，保證管道焊接順利進行。
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