潘友强 王 娟 曾宝忠

中国石油新疆油田公司百口泉采油厂

摘要：一条从罐到泵的低含水油管段停产2小时后一处焊缝突然爆开，造成原油泄漏。经现场调查分析，发现该管段外蒸汽伴热线持续加热是造成压力异常升高的主要原因。

关键词：密闭管段；伴热；爆管；切断热源；放空泄压

管道采用伴热是防止管道凝管、冻裂的安全措施，但在特定条件下如果处置不当也会引发意外事故。某原油处理站在一次站区改扩建工程连头过程中就因蒸汽伴热线对停止运行的管段内原油持续加热而造成了焊口爆开的意外事故。

1  焊口爆开

2016年10月下旬，当地最低气温降到-3℃，原油处理站已开始供暖，原油管线的伴热线也开始投入使用。当天站区改扩建工程的管线连头工作正在进行。一条从罐到泵的低含水油管段与动火部位相连，为避免动火部位的明火与静电对该管段造成危害，与该管段相连的阀门提前关闭，并将阀门动火侧法兰断开，管段下游的抽吸泵停止运行，泵出口阀门处于关闭状态。但在停泵2 h后，这条管段的一处焊口爆开，原油从爆口处喷出（见图1）。

2  原因调查

出事管段总长约150 m，材质为20#钢，规格219×6，设计压力1.60 MPa，实际工作压力0.02-0.10 MPa。其位于连头点附近的阀门已关闭，且在断开法兰缝中塞进了绝缘石棉板，因电焊动火可能产生静电造成爆管的可能性被排除；从该管段下游岗位控制系统记录曲线看，与出事管段相连的泵确实处于停运状态，整个岗位没有其它任何运行设备，不存在不当操作。

但有一点异样引起了调查人员的注意，已停止运行的泵出口压力曲线却显示出一条数值逐渐上升的爬坡曲线,其最高数值达到了1.9 MPa后快速下降，再后直线下降落零。如图2所示。

图2  出事管段压力曲线

该泵正常运行时的出口压力为0.5 MPa，泵已停运，却产生1.9 MPa高压，这压力源从何而来呢？

用手触摸出事管段部分裸露部位表面，有明显的温热感，而正常运行时的管内介质温度只有25-30 ℃，加之当时环境温度（-3℃）低，停产2小时后管道温热说明该管段一定有热源供热。进一步观察发现，该管段伴有约120 m蒸汽伴热线，伴热线内的蒸汽温度达115 ℃，伴热线紧贴在出事管段外壁，外面用岩棉与镀锌铁皮包裹。正是这条伴热线在管段停运后持续对管道内部介质加热引起管内压力逐渐升高，导致焊口爆开，引发爆管事故。

伴热线运行近10年尚未发生过问题。此次发生事故，分析原因主要是:以前冬季伴热（夏季停止伴热）情况下管段一般不停运，内部冷介质不停的流动，尽管伴热蒸汽温度很高，也不会使内部介质温度上升到较高值，并且即使偶有停运情况，管段两端的阀门也不会同时处于关闭状态，不能形成密闭空间。

在管段完全密闭情况下，介质可能带有少量气体，其压力与温度关系符合气体方程

PV=NRT

式中P是压力，V是体积,N是物质的量,R是常数，T为温度。可以看出，压力随温度上升而增大。

当温度达到某一临界点，原有的少量气体会完全溶解于介质之中，此时介质压力与温度的关系符合经验公式

p=f△TE

p为介质作用于管道内壁的压力，f为介质的膨胀系数，△T为温升值， E为介质体积弹性系数。在密闭的原油管道中，f、E可视为定值， 因此p与△T成线型关系，压力随温度上升很快增大，导致事故。

如果介质本身不含气体，按上述经验公式，温度升高会在短时间引起压力快速增大，更容易引发事故。

本次焊口爆开，首先是停产关闭阀门使管段处于密闭状态，其次是蒸汽伴热线对内部介质的加热使内部压力逐渐上升达到了某薄弱环节承压极限而爆开，爆开后压力有所下降，岗位人员听到异常声响后检查工艺流程发现泵出口压力过高，打开泵出口阀门泄压至容器内，使压力很快落零，这就是图2反映的整个压力变化过程。同时从图1爆开的焊口情况来看，该焊缝的加强高度明显不够，属焊接缺陷，形成了管段的薄弱环节。

3  防范措施

对于带伴热（蒸汽或电热带）的原油管段停产，首先要考虑是否会形成密闭空间，如果形成应考虑采用以下措施。

（1）断蒸汽或断电以切断伴热热源。

（2）停产后立即对管段内介质进行放空泄压。

作者：潘友强，1969年出生，高级工程师，2004年毕业于大庆石油学院石油工程专业，主要从事油气集输处理研究与管理及油田特种设备安全管理工作。

《管道保护》2017年第4期（总第35期）