马剑  解青波

北京华油国际物流工程服务有限公司

我国目前已基本形成了“西油东送、北油南运、西气东输、北气南下、海气登陆”的管网格局。由于早期技术水平有限、管道腐蚀、第三方破坏、自然灾害等原因，各种管道突发事故不断发生。数据显示，美国的油气管道事故率为0.5次/千米/年，欧洲为0.2次/千米/年，而我国则约为3次/千米/年。不仅如此，我国的管道应急抢险技术与国外相比也存在较大差距。

快速抢修铺路技术

油气管道发生事故后要求应急抢险设备能快速进场，开展维抢修工作。长输油气管道沿途地形复杂，地质条件变化多样，在沼泽或泥泞地带，大型维抢修施工机械（如挖掘机）进入现场都需要大型吊装设备吊装钢板铺路。

国外研制的轻便型承压板具有质量轻、耐压性好等特点。轻便型承压板长6米，宽1.2米，厚200～600毫米，承重30吨以上，板与板之间采用软连接，可折叠，易于操作，一款标准板重量2～3公斤/平方米左右，板材上配有防滑纹（如图1所示）。抢险时采用这种轻便型铺路板能有效节省施工费用，并大大缩短抢险设备进入现场的时间。

图1 沼泽路面轻便型铺路板

防爆打磨和冷切割技术

传统的防腐层去除方法是乙炔火焰烧烤和手工砂轮打磨。手工砂轮打磨工作效率低，且打磨过程中会产生大量火花，在应急抢修工作中会产生安全隐患。青岛“11.22”输油管道泄漏爆炸事故的直接原因就是现场抢险人员采用液压破碎锤在暗渠盖板上打孔破碎，产生撞击火花，引发暗渠内油气爆炸。

“水刀”切割技术是目前比较安全的切割技术之一，它利用超高压技术可以把普通的自来水加压到250～400MPa，然后再通过内孔直径约0.15～0.35毫米的宝石喷嘴喷射形成速度约为800～1000米/秒的高速射流，俗称水箭。该水箭具有很高的能量，可用来切割软基性材料。如果再在水箭中加入适量的磨料，则几乎可以用来切割所有的软硬材料。可以对任何材料进行任意曲线的一次性切割加工，且切割时不产生热量和有害物质，材料无热效应（冷态切割）。但其显著缺点是，切割设备要求有足够的水源供应，不利于处于荒漠或山区等恶劣自然条件下的管道维抢修工作。

目前国外研制出了一种新型打磨、切割工具（如图2所示），由特种材料制成，在切割、打磨及PE剥离作业中不产生火花，取得了DNV国际防爆认证。该切割设备在作业过程既不产生引爆条件，也不受周围环境影响，安全而方便。

图2  防爆打磨工具

管道补强和堵漏技术

管道补强修复技术是确保油气管线安全运行的重要技术措施。目前国内主流的管道补强方法是采用纤维复合材料配合树脂进行修复补强。这种修复补强技术是利用纤维复合材料在纤维方向的高强度特性，借助粘接树脂，在服役管道外边包覆一个复合材料修复管道层，来恢复缺陷管道的服役强度。它的优点是施工工艺简单，且不需要在服役管道上进行焊接，无电火花产生，无明火施工，避免了管壁焊穿和发生氧脆、冷脆的风险性。

碳纤维和玻璃纤维是目前国内主流的补强材料，碳纤维抗拉强度大，抗蠕变性好，但抗冲击性和韧性较差，且碳纤维导电，对施工安全会带来一定威胁。而玻璃纤维虽然绝缘，但抗疲劳性和抗蠕变性能较差。两种材料都有不足之处。

美国杜邦公司研制出的新型复合材料“凯夫拉”（如图3所示），是一种有机芳纶复合材料，密度低、强度高、韧性好、耐高温、易于加工和成型。可用于含腐蚀、裂纹、机械损伤、焊缝缺陷、几何缺陷和材质缺陷管道的修复补强。无论是单点缺陷补强，还是整体管段缺陷补强，均可采用。 除此之外，还可用于对无缺陷管道的提压增强，例如在自然条件改变导致管道安全系数需要增加和管道运行压力需要提高等情况下，都可以用这种材料进行增强处理，其适用温度为-30℃~250℃，可适用于常温、高温、内腐蚀、外腐蚀、陆上、水下、直管、弯管、三通等环境中80MPa以下压力。

图3  凯夫拉芳纶纤维管道补强爆破实验

图4 油气管道柔性带压快速堵漏套具

北京华油国际物流工程服务有限公司在凯夫拉纤维的基础上，自主研发了油气管道柔性带压快速堵漏套具（如图4所示）。该套具可以对不同管径直管段、弯头、焊缝、变径等部位的泄漏进行应急堵漏，适用于直径小于50毫米、压力不大于10MPa的泄漏。其最大的特点是，可以实现在带压工况下快速完成对管道泄漏部位的封堵。该产品已经中石油管道应急抢险中心、西部管道公司、西气东输公司、中海油工程服务有限公司等多家单位现场试验，堵漏效果良好。

天然气回收技术

在管线上进行维抢修、改扩建、改线换管、更换阀门等作业时，都要进行天然气放空操作。目前我国的天然气放空技术一般是将天然气直接燃烧或排放，这不仅造成巨大的经济损失，而且对自然环境和人身安全具有威胁。国外的天然气回收技术发展目前已比较成熟，可以替代或加速管道计划性放空。以运行压力10MPa、阀室间距30千米的天然气管道为例，其具体做法是：首先关闭目标管段的上游阀室截断阀，利用下游管道压缩机快速将截断阀至压缩机之间的管道天然气压力抽至5~7MPa，然后将目标管段的下游阀室截断阀也关闭，在下游截断阀两侧安装并启动移动式车载压缩机（即管道天然气回收车），将目标管段内的天然气压缩到下游管线中。考虑到时效性，一般将管段内的天然气压力回收至1~2MPa即可。管道内剩余的天然气可以采用冷放空或热放空处理。有时为了以最快的速度清空管道内的天然气，回收和放空可以同时进行。

天然气回收技术的关键是天然气回收车，欧美国家很多先进的管道运营公司应用天然气回收车已有多年时间。法国燃气公司使用的天然气回收车由12缸750千瓦每分钟1400转的燃气发动机驱动，配备自动运作的控制系统，可在零下40至35℃的环境温度下工作。整车长13.5米，宽2.6米，高4.6米，重量42吨。图5为法国燃气管道天然气回收现场。

国内压缩机厂家现阶段还不具备生产长输管道用移动式回收车的能力，所能生产的井口注气移动式压缩机，一般功率较小，不能满足管道天然气大量回收的要求；而国产同功率压缩机体积较大，尤其是宽度往往超过7米，移动性差，不适合公路运输。

图5 法国燃气管道天然气回收现场

管道渗漏检测技术

泄漏检测是管道安全运行的关键和重要保障。国内目前采用的油气管道泄漏检测方法有流量平衡法、光纤传感器法、负压波法、GPS时间标签法、超声波技术测定流量法、SCADA系统法、管道动态模型法等。我国管道智能检测水平和国外还有较大差距，主要表现在定位不准确、检测精度不够等方面。北京华油国际物流工程服务有限公司引进的国外先进的渗漏检测器（如图6所示），可以通过收集特定的超声波信号和多频道光谱分析，能够对很小的渗漏进行识别和定位。当压力不小于5MPa时，可以检测到6.8L/H的泄漏量，并给出误差为±1m的精准定位。对于铺设在地下的管道，由于周围的介质都是土壤和水，其他物体发出的噪音可能会影响检测，但由于多光谱分析的存在，这些区域的检测将不再受噪声的影响。相对于其他检测系统，这种检测器抗干扰能力更强，灵敏度更高，定位更准确。

图6  渗漏检测器及频谱数据分析

作者：马剑，北京华油国际物流工程服务有限公司副经理。

《管道保护》2016年第6期（总第31期）