城市燃气管道泄漏成因分析及对策

一、前言
燃气管网作为城市必不可少的基础设施之一，近年来在很多城市有了飞速的发展，对净化城市空气环境、提高人民生活水平做出了很大的贡献。然而城市燃气易燃、易爆和有毒的特性，也决定其一旦发生泄漏，极易造成中毒、火灾、爆炸等恶性事故，造成人员及财产损失。因此，对燃气管网泄漏原因进行定性分析，并采取相应的对策来及时预防和控制事故发生，一直是城市燃气企业业已追求的目标。本文拟从城市燃气管道泄漏的原因及相应的控制和预防对策等方面进行分析探讨。[1-5]
二、事故成因
1、腐蚀因素：
⑴、电化学腐蚀。埋地的钢管由于金属本身结构的不均匀，表面粗糙度不同以及作为电解质的土壤物理化学性质不均匀，含氧量不同，PH值不同等因素，而产生电化学反应，使做为阳级区（煤气管道）的金属离子不断电离而受到腐蚀，它既发生于内壁，也发生于外壁。
⑵、化学腐蚀。就是金属直接和介质接触发生化学作用而引起的金属溶解过程，化学腐蚀对钢管来说是渐进的，全面的，它导致的管壁厚度的减薄是均匀的。
⑶、杂电流腐蚀。铁路、矿山、变电站、发电厂等设施的各种电气设备漏电与接地，在土壤内形成杂散电流的循环，造成煤气管网处于杂散电流的半包围和覆盖之中，对管道腐蚀起到加速作用。
2、气候因素
⑴、季节变化引起土层的不均匀胀缩、升降，导致管道系统不均匀沉降，管道钢管焊口和铸铁管的机械接口处受到剪切力的破坏。
⑵、调压站内限压水封筒因气温骤降发生冻裂现象，造成安全放散系统失灵，煤气放散。
⑶、气柜因水槽、挂圈冰封，而发生吸空变形、脱轨漏气等现象。
3、外力因素
⑴、施工破坏
①地基勘探破坏管道。
②挖掘机挖断管道。
③推土机推断凝水缸信管。
④路面打夯机震动断管道。
⑤破坏管道地基，导致基础下沉，管道发生不均匀沉降断裂。
⑵、违章建筑物压占管线
①管线间安全距离不够。因垂直距离不够搭建在燃气管道上，使燃气管道承载，在长期向下作用力的作用下发生断裂，导致泄漏；要么行净距不够，对燃气管线形成侧向推力，发生位移造成管道焊口撕裂，发生泄漏。
②违章建筑物压占管线。市场门面房、报亭等违章建筑物、固定物长期压占管线，使燃气管道长期在载荷的作用下，因受力产生缓慢沉陷，引发断裂。
⑶、重车碾压
①路口的中低压管线。交通路口的流动载荷经土体传递作用在燃气管道，使管道受力；同时流动载荷的作用也导致道路的回填土的不均匀沉降，致使管道基础不均匀沉降，在双向受力的作用下，使燃气管道承受不住诸载荷的组合应力而断裂泄漏。[2]
②庭院管线。住宅小区内部的庭院管线在建设时传统上是不考虑承受巨大的载荷的。但由于冬季采暖的需求、小区后期建设的需要、垃圾等统一处理的要求，不少载重车也进入小区，造成部分便道上的庭院管线因载荷过重而被压断，发生泄漏。
4、管理因素
⑴、施工质量差，未严格执行规范要求，造成管道先天性缺陷，运行中发生腐蚀、断裂，形成漏气。
⑵、管材质量差，运行中因强度、厚度等不足而导致管道漏气发生。
⑶、肆意排放冷凝水缸。巡线人员违反环保要求，将凝水缸排放的冷凝水直接倒入凝水缸井内，长期浸泡，造成管道发生电化学腐蚀和化学腐蚀，直至腐蚀穿孔漏气。
⑷、调压站超压放散。调压站定期巡视若不到位不细致，就极易发生水封筒缺水（水位低于200mm）现象，无法有效封闭调压器出口压力(出口压力2000pa)，导致安全放散系统失灵而发生超压放散。
⑸、设施老化或维护不及时。设施老化或维护不及时造成泄漏事故，如调压器失灵，导致上级管网和下级管网直通，燃气表炸裂，胶管脱落，接头漏气等。
⑹、违章操作。作业现场管理不善，导致混合气，引发燃爆。

三、管道事故概率分析
从燃气管道事故的原因分析和管道的实际运行情况来看，管道运行期一般可分为3个阶段：投产初期、稳定工作期和老龄期。在管道投产初期首先暴露的是管道系统的内在问题，如设计、施工、管材、设备等方面的问题，事故率较高，随着时间的延续，工程的不断完善和调整，事故率会逐渐下降至较低的水平，这一阶段的时间通常为0.5～3 年；以后就进入一般可持续20年的稳定工作期，事故率一直保持在低水平，主要为第三方责任事故；之后由于设施老化、系统腐蚀及磨损加剧等原因，会进入管道的老龄期，事故率逐渐增加，呈上升态势；也就是说管道随运行年代的推移，事故发生概率呈浴盆状分布(见图1)。但若在稳定工作期加强管道的检测和维护，就可以适当延长管道的使用寿命。[1]

四、对策
1、定期对燃气管网进行的安全可靠评价。
大多数城市的燃气管道建设于上世纪80年代改革开放初期，运行已近20年，根据建设部CJJ51--2001《城镇燃气设施运行、维护和抢修安全技术规程》3.2.3.3条款“管道使用20年后，应对其进行评估，确定继续使用年限，制定检测周期”之规定，结合各地燃气公司管道运行抢修的实际经验，管道使用20年后已进入老龄期，需采取相应的措施来延长使用寿命，这需要有科学的手段和数据来保障实施，必须对管道进行安全可靠评价。结合建设部行业标准CJJ95-2003《城镇燃气管道埋地钢质管道腐蚀控制技术规程》“在役管道的检测，高压、次高压管道3年进行一次，中压管道5年进行一次，低压管道8年进行一次。检测工作内容包括管道防腐层的绝缘电阻或防腐层缺陷检查及管道阴极保护电位等”的规定，燃气公司应定期对燃气管网进行安全可靠评价。
安全可靠评价主要是用防腐层质量检测仪(C扫描埋地管道检测系统、PCM管中电流测绘仪、多频管道定位仪、地下管道防腐检漏仪等)检查防腐层质量状态、管材的腐蚀或老化情况，对防腐层检查发现的漏点必须进行开挖防腐，对有严重腐蚀或老化的管段应进行更换，一般可由专业公司或专职技术人员来进行。
2、建立GIS、SCADA信息系统，加大技术投入，提高科技含量，提升燃气企业的现代化管理水平。
⑴、GIS处理和管理的对象是多种地理空间实体数据及其关系，包括空间定位数据、图形数据、图象数据、属性数据等，用于分析和处理在一定地理区域内分布的各种现象和过程，解决复杂的规划、决策和管理的问题。换言之GIS是以电子地图为基础，将空间中的对象按照他们的地理属性与电子地图建立关联，描述他们的空间关系，对空间对象进行显示、查询，实现空间信息的统一直观的管理。对于燃气行业来说，借助GIS的平台技术，充分利用现有管线及地形数据实现管线空间数据、属性数据、拓扑关系的一体化管理，为燃气管网的维护维修，事故抢险、业务分析提供准确可靠的数据，形成一套行之有效的燃气管网信息管理系统。
在事故抢险方面的应用：
①快速调图功能，为事故抢险提供可靠的数据准备；
②通过燃气泄漏时间、管道压力气情况自动分析出燃气扩散范围，为安全警戒、人员疏散提供准确的依据，避免事态的扩大；
 ③通过事发位置、当天的值班人员情况自动生成抢修抢险方案，为调度中心灵活合理的指挥调度提供合理的组织依据，保证了抢修抢险的有序性；
 ④自动分析出事故受影响用户及影响区域，为呼叫中心受理用户咨询，提供准确的信息。
⑵、SCADA是“Supervisory Control And Data Acquisition”的缩写，是“监视控制和数据采集”的意思。SCADA系统一般用于工业过程控制，用来完成远方现场运行参数、开关状态的采集和监视、远方开关的操作、远方参数的调节等任务，并为采集到的数据提供共享的途径。
建设燃气管网调度系统(SCADA系统)至少要实现三个目标:一是管网运行实时工况的监测；二是辅助调度，在保证安全供气的同时节约运行成本；三是通过与企业办公自动化系统的连接，实现整个企业的信息共享。
SCADA系统通过计算机网络把分布在市区管网各测点的运行参数由RTU采集后传送到调度中心，经SCADA服务器整理、转换后实时显示在计算机屏幕上，实现实时和历史数据曲线的多种方式查询、管网监测、超限报警、辅助调度等功能。对数据做深化处理，运用科学的统计方法和仿真技术分析管网的运行工况、工艺流程，实现智能化辅助调度，使整个燃气输配系统“安全、均衡、技术、经济”地运行，以最大限度降低企业生产成本；实现SCADA系统与公司管理信息系统的联网，向公司领导和有关部门提供大量的生产计划、管网规划、用户发展规划所需要的基础数据，为管理者提供科学有效的决策。
通过GIS（地理信息系统）及SCADA(监控及数据采集系统)、GPS(全球定位系统) 技术的运用，不仅能极大地提高信息和能源的输送速度，还能很快地检测和排除各种不测，对管网泄漏点查找进行准确定位，具有良好的社会和经济效益。
3、建立健全安全管理制度。
⑴、重点强化制度、基础管理以及各项措施的落实，形成一套科学、完善、合理的运行、监督考核机制。细化《供气抢险预案》，使抢险工作责任清晰、分工明确、步骤详实，具有更切合实际的操作性。不定期举行抢险实战演习，在职工中营造了浓厚的安全氛围，提高职工的快速反映和处理事故能力。
⑵、变被动检漏为主动检漏。城市燃气管网的“主动检漏法”简单地说，就是：检漏计划+检漏队伍+多种仪器综合使用(检漏车、探管仪、钻孔机、检漏仪)。每个城市的燃气公司都要配备一支专职的检漏队伍，分片管理，年初要根据各处管网的运行时间，作好检漏计划，规定每月甚至每天主动巡检的管道，变出事后被动检漏为事前主动检漏。
⑶、对担任抢险的管线所的作业班组，实行半军事化管理，严格24小时值班制度。
⑷、对在日常维修和管网安全评价中发现的具有安全隐患的管道要多方筹集资金，尽快予以改造。
⑸、在政府行政执法、规划、工商、劳动等部门的配合下，对违章压线要依据《燃气管理条例》进行集中拆除和限期治理。
⑹、定期对职工进行岗位培训和燃气培训。
总之，要实现安全工作从被动防范向源头管理的转变，从事后查处向强化基础管理的转变，从最初集中开展整治向规范化、经常化、制度化管理转变，不断夯实安全工作基础，逐步建立、健全安全长效机制，实现安全的长治久安。
4、强化燃气管道工程施工质量管理，安全防范从源头抓起
⑴、承担燃气管道工程施工的单位必须具备相应施工资质，并加强施工过程中质量检查、质量监督和质量验收。
⑵、正确开挖管沟和处理好管基。燃气管道主要采用埋地敷设，管道因受回填土和地上外部载荷的不同作用，对管道开挖深度、管下基础处理、管上回填的密实度等方面要求各不相同。应该做到以下两点：(1)严格控制沟槽深度，防止超深挖掘。根据管道敷设深度要求，开挖深度应小于埋管深度10cm—15cm，在敷设管道前按照深度和坡度要求，人工铲除多余土层。 (2)正确处理好管基。敷设管道与其它管道交叉时，为防止各方管道沉陷引起挤压断裂，必须砌筑交叉管道砼基础。当管基是坚硬砖石块、松土和腐蚀性土时，必须清除管基下30㎝的砖石或腐土层，松土基础要挖到原土层，然后换土夯实或铺垫碎沙石层。[3]
⑶、严把管材选型和管材质量关。无论选用灰口铸铁管、球墨管、钢管，一律要选用合格产品和信誉好的生产厂家的产品，要认真验查产品合格证、材质分析化验单、试压报告等技术资料，安装前要进行严格的外观检查，把好质量关。
⑷、管沟回填必须夯实。沟槽回填应分层回填分层夯实，靠近管顶土层只适用人工夯实。对于交通要道应回填碎石和混凝土，保证回填的密实度，以防地面下沉和重载荷碾压造成管道断裂。
⑸、管道防腐层必须严格按规定执行。
5、发挥社会的参与性，创造全社会的安全氛围
⑴、在政府相关部门的支持下，加强城市地下设施管理，建立一套相关设施的管理、监控配合机制，加大对损害管道的第三方的处罚，依法维护燃气管网的安全运行。
⑵、协调规划、城建等政府职能部门在核发施工执照时，凡涉及或影响到燃气管道的，应要求施工建设单位先与燃气公司取得联系，现场技术交底，采取相应防范措施后，再发施工执照。[4]
   ⑶、燃气公司要从切实保障用户安全出发，通过报纸、电视等媒体向广大用户进行煤气安全宣传，定期上门在社区内进行煤气安全宣传和解答问题，发放燃气安全指南，普及燃气安全知识，加强用户的安全意识，创造全社会的安全氛围，在全社会内建设燃气安全的群众监督网。
6、几个需特别注意的细节问题
⑴、在重要的路段和地区可设置监测花杆，由专职检漏人员定期进行检漏；监测花杆也可设置成为永久性的地下井，安置固定检漏探头，由GSM系统发送无线信号到集中监控室24小时监控。
⑵、在燃气管线上方300---500mm处设置标志带或警戒带，以防止其它地下开挖野蛮施工的外力破坏。
⑶、基于凝水缸井内潮湿的小环境，为减缓腐蚀速度，避免频繁的开挖修复，凝水缸井内抽水信管可采取直径50mm的无缝钢管。
⑷、入户引入管可采取直径50mm的无缝钢管。
⑸、燃气质量特别是人工煤气的质量应符合相关的国家标准。在气质上要严格把关，跟踪分析，不合格的燃气，坚决不能进人城市管网输配系统，以降低对城市燃气管网、设备的侵蚀和损坏状况，从源头上预防燃气泄漏。
五、结语
  城市燃气管网是城市基础设施的重要组成部分，燃气管网的安全运行，关系人民生命财产安全，关系社会稳定，确保安全运行是新时期城市建设发展的需要，是当前城市安全管理的需要。漏气的可能性是不可避免的，在加强基础管理，提高技术水平基础上，进一步探索燃气管网泄漏事故预防和控制的新方法、新思路，不发生火灾和爆炸事故是完全可能的。只要政府、社会、燃气设计、施工、生产、经营单位各负其责，齐心协力，强化对城市燃气的安全管理，就一定能降低其危害，使其更好地造福广大城镇居民。[5]

robertchrs

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