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

3.2.1 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；

(3)生成硫化铁

H原子的体积很小,根据分压的大小向钢中扩散。H原子首先聚集于非金属夹杂物，气孔及偏析中。在存留处，H原子变成氢分子，体积增大20倍，体积增大的过程中，存留处压力急剧增大，如超过金属开裂应力时，造成裂纹扩展：如在内表面，形成鼓泡，在内侧则形成平行于金属表面的裂纹。同时，H原子与钢中不稳定的碳化物起反应生成CH4，造成钢局部脱碳，CH4在缺陷或品界处聚集，产生大量的品界裂纹和鼓泡，使钢材变得松、脆，最后造成破毁。

⑥其他常见的还有原电池腐蚀、品界腐蚀等。

3.2.3 冲刷引起的泄漏

由于冲刷原因造成站场泄漏的事故较多，比较容易出现此类故障的部位是管道弯头，特别是流速较快的弯头处，造成这种泄漏主要有以下几个原因：

①从加工角度来说，对于冲压成型和冷煨、热煨成型的弯头，弯曲半径最大的一侧存在着加工减薄量：

②天然气流速较快，流经弯头时，对管壁产生较大的冲刷力，在冲刷力的作用下，管壁金属不断地被带走，壁厚逐渐变薄，最后造成泄漏。

对于下游站场的弯头，由于上游的硫化铁铁粉等杂质跟随管线到达下游，这些杂质的存存，加速了磨损速度。天然气站场排污管线靠近排污池的弯头最容易穿孔，这也是因为排污管线排污频繁、气质脏，靠近排污池的气流速度非常快，造成磨损严重，因而造成穿孔泄漏。此种情况已经在多个站场都发生过，应给予重视。