1、關(guān)于天然氣站場常見泄漏原因分析與治理第一張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月【思路】 首先對天然氣站場設(shè)備和其連接形式進行回顧，在此基礎(chǔ)上總結(jié)出四種天然氣站場主要的泄漏形式，對每種泄漏的原因進行分析，并對每種泄漏提出相應的處理措施。天然氣站場常見泄漏原因分析與治理第二張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月 在整個集輸系統(tǒng)中，天然氣站場在整個輸氣工藝中占很大的比重，是非常重要的環(huán)節(jié),其可靠性在很大程度上會影響整個管輸系統(tǒng)的安全。 天然氣站場的設(shè)備多，流程復雜，密封點多，泄漏的概率大。站場天然氣一旦泄漏，小則影響正常供氣，大則造成爆炸、人員傷亡等惡性事故，造成巨大經(jīng)濟損失。一、前 言第三張，

2、PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月 近幾年，天然氣站場的泄漏、穿刺事件時有發(fā)生，嚴重影響了正常的供氣。 天然氣站場的事故，除了違規(guī)操作，大多由于泄漏引起的，我們要給予足夠的關(guān)注和重視。 下面我們首先來了解一下常見的泄漏形式。第四張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月 天然氣站場的設(shè)備主要有分離器(立式、臥式)，收、發(fā)球筒、閥門(包括：球閥、旋塞閥、閘閥等)、匯管、管線(主要有正常外輸管線、放空管、排污管等)。其它的如變送器(溫度變送器、壓力變送器等)、溫度表、壓力表等，這些設(shè)備和儀器、儀表之間的連接形式主要是法蘭連接、焊接和螺紋連接。二、常見泄漏的種類第五張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022

3、年6月 在天然氣站場，最常漏氣的位置就是靜密封點處，如法蘭、螺紋接口處的，但管線穿孔泄漏也時有發(fā)生，主要是管線彎頭處，特別是排污管線和放空管線的彎頭處，在線路上最常見的泄漏是由第三方破壞和管道穿孔引起的。第六張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月法蘭之間的泄漏管道泄漏螺紋泄漏閥門泄漏泄漏形式根據(jù)現(xiàn)場實際，常見的泄漏形式有以下幾種：第七張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月3.1 法蘭間泄漏 法蘭連接是天然氣管道和設(shè)備連接的主要形式，其泄漏也是天然氣站場泄漏的最為主要的形式。法蘭密封主要是依靠其連接的螺栓產(chǎn)生的預緊力,通過墊片達到足夠的工作密封比壓,來阻止天然氣外漏。 對于天然氣管道，由于其

4、輸送介質(zhì)具有腐蝕、高壓以及輸送過程中產(chǎn)生的振動等特點引起天然氣管道法蘭密封失效,造成泄漏。天然氣站場法蘭泄漏主要有以下六個方面的原因：三、常見泄漏的原因分析第八張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月法蘭連接是天然氣管道和設(shè)備連接的主要形式第九張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月(1)密封墊片壓緊力不足、法蘭結(jié)合面粗燥、安裝密封墊出現(xiàn)偏裝、螺栓松緊不一、兩法蘭中心線偏移。這種泄漏主要由于施工、安裝質(zhì)量引起的,主要發(fā)生在投產(chǎn)試壓階段； (2)由于脈沖流、工藝設(shè)計不合理,減振措施不到位或外界因素造成管道振動,致使螺栓松動,造成泄漏；第十張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月(3)管道變形或沉

5、降造成泄漏；(4)螺栓由于熱脹冷縮等原因造成的伸長及變形，在季節(jié)交替時的泄漏主要是由這種故障引起的；第十一張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月(5)密封墊片長期使用，產(chǎn)生塑性變形、回彈力下降以及墊片材料老化等造成泄漏,這種泄漏在老管線上比較常見；(6)天然氣腐蝕，造成泄漏，這種情況比較少見,但由于墊片和法蘭質(zhì)量問題可能產(chǎn)生此種泄漏。第十二張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月 對于法蘭泄漏，首先通過降壓和放空，采用重新擰緊螺栓的方法進行處理。對于采用這種方法處理效果不好的，根據(jù)生產(chǎn)情況分別采用以下的方式處理：（1）如果可以停輸，則關(guān)閉泄漏處兩邊閥門，進行放空置換后更換新墊片，重新擰緊；（

6、2）對于不可停輸?shù)模瑒t要及時采用法蘭堵漏技術(shù)進行處理。 為了減少發(fā)生此種泄漏的幾率，法蘭墊片最好根據(jù)法蘭結(jié)構(gòu)使用纏繞式金屬墊片、金屬圓環(huán)墊片或金屬八角墊片。法蘭泄漏處理措施第十三張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月金屬纏繞密封墊片分四種形式：基本型，用于榫槽式法蘭的墊片；帶內(nèi)環(huán)，用于嵌入型凹凸面法蘭的密封墊片；帶外環(huán)，用于光滑式平焊法蘭的墊片；帶內(nèi)外環(huán)，用于光滑式對焊法蘭的密封墊片。金屬石墨纏繞墊片具有良好的壓縮回彈性，適用于溫度、壓力交變劇烈的密封部位，具有不滲透性能好，使用壽命長、免維護等優(yōu)異特點。石墨金屬纏繞墊片（帶內(nèi)外環(huán)）帶內(nèi)環(huán)金屬纏繞式墊片 帶外環(huán)金屬纏繞式墊片第十四張，PPT共

7、五十頁，創(chuàng)作于2022年6月3.2 管道泄漏3.2.1 氣孔、未焊透、裂紋等焊接缺陷引起的泄漏，隨著焊接技術(shù)的發(fā)展和施工質(zhì)量以及檢測手段的提高，這種焊接缺陷逐漸減少。第十五張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月3.2.2 腐蝕引起的泄漏 天然氣站場管道腐蝕的原因很多，常見的有： 周圍介質(zhì)引起的均勻腐蝕 這種腐蝕造成的泄漏主要出現(xiàn)在老管線上，隨著時間的推移，管線內(nèi)外壁一層層的腐蝕而剝落，最后造成大面積的穿孔，最終造成管道泄漏事故的發(fā)生；第十六張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月 應力引起的腐蝕 金屬材料的應力腐蝕，是指在靜拉伸應力和腐蝕介質(zhì)的共同作用下，使應力集中處產(chǎn)生破壞。這種腐蝕危害性

8、較大，一般在沒有先兆的情況下，能夠迅速擴展產(chǎn)生突然斷裂，發(fā)生嚴重的泄漏事故；第十七張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月 氧和水引起的腐蝕 氧和水的存在是造成管道內(nèi)部腐蝕的主要原因之一。鋼管中的鐵元素，它和與水和氧發(fā)生化學作用，最后生成三氧化二鐵，并放出氫氣，造成管道內(nèi)部腐蝕。 減少水的措施：做好施工期的管理工作和投產(chǎn)時的清管工作。投產(chǎn)時，對管道進行干燥處理；做好運行期的脫水工作。 第十八張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月硫和細菌引起的腐蝕 天然氣中含有硫化氫等硫化物，在運輸時和管道反應，生成硫化鐵，并在管內(nèi)活化劑(氧氣)的作用下，產(chǎn)生腐蝕，其反應如下：第十九張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于

9、2022年6月管道中還有一種細菌存在，這種細菌叫硫酸鹽還原菌，它一般附著于管線的內(nèi)表面，利用硫酸鹽類進行繁殖。管道硫酸鹽的生成反應式如下： 硫酸鹽在還原菌的作用下，生成腐蝕生成物四氧化三鐵。第二十張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月氫引起的腐蝕 目前，除去H2S的技術(shù)較高，但由于輸送壓力的提高，造成硫化氫的分壓提高，從而使HIC(氫脆)更為突出。 其產(chǎn)生的機理如下： (1)天然氣中所含的硫化氫遇水形成硫和氫的離子； (2)鐵奪取H的正電荷，形成Fe2+以及H原子； (3)硫離子與鐵離子生成硫化鐵；第二十一張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月 H原子的體積很小,根據(jù)分壓的大小向鋼中擴散。

10、H原子首先聚集于非金屬夾雜物，氣孔及偏析中。 在存留處，H原子變成氫分子，體積增大20倍，體積增大的過程中，存留處壓力急劇增大，如超過金屬開裂應力時，造成裂紋擴展：如在內(nèi)表面，形成鼓泡，在內(nèi)側(cè)則形成平行于金屬表面的裂紋。第二十二張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月 其他常見的還有原電池腐蝕等。 同時，H原子與鋼中不穩(wěn)定的碳化物起反應生成CH4，造成鋼局部脫碳，CH4在缺陷處聚集，產(chǎn)生大量的裂紋和鼓泡，使鋼材變得松、脆，最后造成破毀。第二十三張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月3.2.3 沖刷引起的泄漏 由于沖刷原因造成站場泄漏的事故較多，比較容易出現(xiàn)此類故障的部位是管道彎頭，特別是流速

11、較快的彎頭處，造成這種泄漏主要有以下幾個原因：第二十四張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月從加工角度來說，對于沖壓成型和冷煨、熱煨成型的彎頭，彎曲半徑最大的一側(cè)存在著加工減薄量；天然氣流速較快，流經(jīng)彎頭時，對管壁產(chǎn)生較大的沖刷力，在沖刷力的作用下，管壁金屬不斷地被帶走，壁厚逐漸變薄，最后造成泄漏；調(diào)壓閥的閥體也是容易被刺壞的地方。第二十五張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月 對于下游站場的彎頭，由于上游的硫化鐵鐵粉等雜質(zhì)跟隨管線到達下游，這些雜質(zhì)的存在，加速了磨損速度。 天然氣站場排污管線靠近排污池的彎頭最容易穿孔，這也是因為排污管線排污頻繁、氣質(zhì)臟，靠近排污池的氣流速度非常快，造成磨

12、損嚴重，因而造成穿孔泄漏。 此種情況已經(jīng)在國內(nèi)多個站場都發(fā)生過，應給予重視。 第二十六張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月 周期性清管，減少硫化鐵鐵粉； 根據(jù)下游用氣量做好管道末端氣量的儲存，避免氣流速度過快，導致管道里邊揚塵，造成很大的磨損； 做好設(shè)計，彎頭厚度要加厚。管道泄漏預防措施第二十七張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月3.2.4 振動引起的泄漏 管道的振動使法蘭的連接螺栓松動，墊片上的密封比壓下降，振動還會使管道焊縫內(nèi)缺陷擴展，最終導致嚴重的泄漏事故。 天然氣管道振動的成因：第二十八張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月管線內(nèi)壓力脈動引起管道的振動 氣流的脈動是引起天然氣

13、管道振動的最主要的原因。 長輸天然氣管道上常用壓縮機給天然氣加壓，壓縮機周期性地、間歇地進氣和排氣，結(jié)果引起管路內(nèi)氣流壓力的脈動。 當脈動氣流在管線內(nèi)傳播碰到彎頭、變徑管、匯管以及盲板等，管道系統(tǒng)受到周期性的激振力，在激振力的作用下引起管道及其附屬設(shè)備的振動。第二十九張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月壓縮機的振動引起管線的振動 當壓縮機工作時，由于活塞組存在往復慣性力及力矩的不平衡、旋轉(zhuǎn)慣性力及力矩的不平衡、連桿擺動慣性力的存在以及機器重心的周期性移動等各種復雜合力的作用，使壓縮機工作時產(chǎn)生機械振動，從而引起和其相連的管道的振動。第三十張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月風力引起的振

14、動 當裸露的管子在受到風力時，會產(chǎn)生卡曼渦流效應,引起管子的振動。所謂卡曼渦流是指當流體垂直于管子流動時，在管子的背面將產(chǎn)生有規(guī)則的渦流，因而出現(xiàn)交替的橫向力，稱為卡曼渦流。第三十一張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月共振引起管道劇烈振動 當激振力的頻率和管道以及設(shè)備的固有頻率相同時，會引起管道和設(shè)備強烈的振動。如：卡曼渦流的頻率、脈動流的頻率以及壓縮機的振動頻率和管道的固有頻率相同時，會產(chǎn)生共振，有可能引起管子和設(shè)備的破毀。第三十二張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月管道減振可以通過以下途徑來控制：控制管流的壓力脈動;調(diào)整管系的結(jié)點，改變固有頻率，減少振動，避免產(chǎn)生共振。管道振動預防

15、措施第三十三張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月3.3 螺紋泄漏 目前，天然氣站場常采用的API（API：American Petroleum Institute美國石油學會）錐管螺紋連接，錐管螺紋包括圓螺紋、偏梯形螺紋，其密封是由內(nèi)、外螺紋嚙合的緊密程度決定的。 由于結(jié)構(gòu)設(shè)計的原因，嚙合螺紋間存在一定的間隙。圓螺紋主要在嚙合螺紋齒頂和齒底形成螺旋形通道，偏梯形螺紋主要在嚙合螺紋導向面間，以及螺紋齒頂和齒底之間存在螺旋形通道。由于泄漏通道的存在，嚴重影響了螺紋的密封性。第三十四張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月 圓螺紋齒頂和齒底之間的間隙為0.0762mm，偏梯形螺紋在齒導向面的間隙

16、為0.025mm，遠大于天然氣分子直徑。 因此從本質(zhì)上講，API螺紋不具備密封能力,其密封性是通過使用螺紋脂坦的一些固體物質(zhì)(如銅、鉛、鋅和石墨等)來堵塞這些通道來獲得的，或通過表面處理(如鍍銅、鋅、錫等軟金屬)來減小間隙。 要提高密封性能，必須有足夠大的接觸壓力和足夠小的螺紋間隙。溫度變化時，螺紋連接部位可能發(fā)生應力松弛，也可能造成接觸壓力下降，使密封性能下降，振動也造成螺紋連接變松。第三十五張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月 在名義尺寸下，管螺紋密封的泄漏跟使用的密封材料有直接關(guān)系。我國普遍使用鉛油麻絲、聚四氟乙烯膠帶密封。 鉛油麻絲等溶劑型填料在液態(tài)時能填滿間隙，固化后溶劑揮發(fā)，導

17、致收縮龜裂，而且耐化學性能差，很容易滲漏。 聚四氟乙烯膠帶不可能完全緊密填充，調(diào)整時容易斷絲，易堵塞管路閥門，而且聚四氟乙烯和金屬磨擦系數(shù)低，管螺紋很容易松動，密封效果也不是很好。第三十六張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月天然氣輸氣場站儀器儀表通常通過雙閥組與輸氣管道采用螺紋連接方式第三十七張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月為了減少螺紋連接泄漏，可采取以下措施：建議采用具有彈性密封環(huán)結(jié)構(gòu)的螺紋連接；對于主干線連接的地方，采用焊接方式。螺紋泄漏預防措施第三十八張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月3.4 閥門泄漏 閥門由于受到天然氣的溫度，壓力、沖刷、振動腐蝕的影響，以及閥門生產(chǎn)制

18、作中存在的缺陷，閥門在使用過程中不可避免的產(chǎn)生泄漏，常見的泄漏多發(fā)生在填料密封處、法蘭連接處、焊接連接處、絲口連接處及閥體的薄弱部位上。第三十九張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月(1)連接法蘭及壓蓋法蘭泄漏，這種泄漏一般通過在降壓的情況下，通過擰緊螺栓得以解決；(2)焊縫泄漏：對于焊接體球閥，有可能存在焊接缺陷，出現(xiàn)泄漏，這種泄漏很少見； 第四十張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月(3)閥體泄漏：閥體的泄漏主要是由于閥門生產(chǎn)過程中的鑄造缺陷所引起的，當然，天然氣的腐蝕和沖刷造成閥體泄漏，這種泄漏常出現(xiàn)在調(diào)壓閥上；(4)填料泄漏：閥門閥桿采用填料密封結(jié)構(gòu)處所發(fā)生的泄漏，長時間使用填料老

19、化、磨損、腐蝕等使其失效，通過更換填料或擰緊能夠得以解決。第四十一張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月(5)注脂嘴的泄漏； 一般是由于單向閥失效造成的，存壓力不高的情況下注入密封脂可得到解決。(6)排污嘴泄漏，一旦發(fā)現(xiàn)及時更換。 第四十二張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月 天然氣站場由于泄漏引起的事故時有發(fā)生，造成嚴重的后果，為了使天然氣站場的泄漏得到有效的控制，減少泄漏，可以考慮從設(shè)計和管理兩方面入手，才能取得較好的效果。四、處理措施第四十三張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月4.1 變法蘭連接和螺紋連接為焊接，減少漏起點和靜密封點。 目前，新建管線的主要閥門都采用焊接形式，這當然要在閥門的質(zhì)量有保證的情況下進行，對主干線相連的壓力表、變送器以及干線截斷閥的根部閥都應采用焊接。第四十四張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月4.2 冗余設(shè)計 對排污管線和放空管線來說，最好采