樊黑钦1 张志伟2 张建博2 闫方崇2 胡永强2

1.中石化中原石油工程设计有限公司；2.中石化中原油建工程有限公司

摘要：普光气田大部分天然气具有硫化氢高、矿化度高的特点，在天然气管道设计和施工方面需进一步研究和深化，从管道路由、管道防腐、管道敷设等工程建设的源头出发进行优化设计，本文对管道安全施工的要点进行详细论证。

关键词：山区；管道设计；管道敷设，施工；硫化氢

地形地貌复杂，山体坡度大，土质坚硬，植被茂盛是普光气田山区天然气管道设计和施工的主要特点，也是管道工程的设计难点本文以普光气田主体湿气增压天然气管线工程为例，论述了管道翻山越岭的安全设计及施工。

1  项目概况

新建P106集气站—普光气田1#增压站集输管道，位于四川省达州市宣汉县的普光镇境内，海拔高程在500 m～1000 m之间，属于中低山地貌。各段管道沿线主要为中低山及丘陵地带的斜坡坡地、梯坎台地、旱地、林地、稻田及荒地，地段坡度较陡，管道沿线山前斜坡、沟谷、河谷平坝及缓坡台地位置覆盖层厚度一般在0 m～4 m之间，局部斜坡及河谷阶地区域覆盖层厚度较大，可大于4 m。

2  管道安全设计

2.1  路由走向

选线原则。管道选线除了避开人口密集区、环境敏感区、高差大的地形区外，气井、集气站周边搬迁，防护距离执行SY/T 6277―2017《硫化氢环境人身防护规范》：空气中硫化氢扩散浓度可能达到1500 mg/m³（1000 ppm）时，应形成无人居住区；无采取任何人身防护措施，可接受的空气中硫化氢安全临界浓度为30 mg/m³（20 ppm）；有人身防护措施，可接受的空气中硫化氢危险临界浓度为1500 mg/m³（1000 ppm）。

地区等级划分及强度设计系数。根据《普光气田湿气增压工程安全预评价报告》中工艺安全评价要求，含硫酸性天然气集输管道的走向应根据地区人口密度、自然条件及工程安全、环境评价综合分析确定。硫化氢含量小于5％（体积分数）的天然气集输管道不宜通过四级地区，若确需通过时，管道的强度设计系数 F 取值应为0.3。本工程不通过四级地区，符合安全预评价报告要求。报告还要求：埋地天然气集输管道的线路设计应根据管道沿线居民户数及建（构）筑物密集程度采用相应的强度设计系数。GB 50349―2015《气田集输设计规范》中规定，集输管道采用钢管时，地区等级划分按现行GB 50251―2015《输气管道工程设计规范》执行。按照Q/SH 0245―2009《高含硫化氢气田天然气集输系统设计规范》第6.3.2章节要求，管道的强度设计系数应按规范要求的强度设计系数进行取值。根据上述原则，确定本工程线路处于二级地区。确定地区等级后，需根据《高含硫化氢气田天然气集输系统设计规范》确定设计系数。

2.2  防腐层选用

本工程腐蚀环境按C5级考虑。根据中国石化防腐绝热质量提升工程规定，外防腐涂层设计寿命不低于15年。

（1）站外集输管线外防腐保温

新建站外埋地集输保温管道采用的外防腐涂层为加强级单层熔结环氧粉末（FBE），涂层总干膜厚度≥400 μm。外防腐保温选用40 mm硬质聚氨酯泡沫塑料保温层。直管段硬质聚氨酯泡沫塑料保温层施工采用“一步法”（表 1），热煨弯管硬质聚氨酯泡沫塑料保温层施工采用“管中管法”（表 2）。

表 1 “一步法”工艺防腐保温管结构数据 

表 2 “管中管法”工艺防腐保温管结构数据 

防护层补口采用热熔胶型辐射交联聚乙烯热收缩补口带（基材厚度≥1.2 mm，胶粘剂层厚度≥1.0 mm，胶带厚度≥2.2 mm）。因天然气管道的硬质聚氨酯泡沫塑料保温管的管端预留长度为500 mm±10 mm，每个焊口处的防护层补口需用2套热收缩补口带（收缩后宽度≥700 mm）采用搭接法施工进行补口，2套热收缩补口带间搭接宽度不小于100 mm。

（2）内腐蚀控制

管道内防腐。本工程高含硫管道主要采用抗硫碳钢管材+缓蚀剂的内腐蚀控制工艺，对站内酸气管道系统和站外集输管道不采用内防腐涂层。新建钢质雨水管道内防腐采用无溶剂液体环氧涂料，干膜厚度≥450 μm。管端预留长度100 mm～150 mm。补口防腐层与主防腐层搭接应不小于50 mm，施工采用“倒退补口法”。

设备内防腐。本工程对高含硫设备（包括重力式分离器、采出水罐和火炬分液罐）内防腐推荐采用金属修补剂+高分子陶瓷金属阻隔涂层，其中高压设备（重力式分离器）的高分子陶瓷金属阻隔涂层干膜厚度≥600 μm，低压设备（采出水罐和火炬分液罐）的高分子陶瓷金属阻隔涂层干膜厚度≥400 μm。设备内防腐采用金属修补剂修复，再采用高分子陶瓷金属阻隔涂层对设备整体涂装保护。

2.3  管道敷设方式和埋深

管道顺侧坡或坡脚敷设时，合理的管沟挖深和开挖方式对山体的稳定性至关重要。为了防止管沟开挖对山体造成过大的扰动破坏，引起滑坡或塌方，要求管沟采用浅挖方式，保证管顶以上有0.8 m的覆盖土，严禁大规模爆破或深挖。

3  结语

天然气管道在山区敷设的情况逐年增加，针对地形复杂的山区地段，在设计及施工过程中应采用有针对性的安全措施，保证管道施工及运行安全。对含硫化氢天然气管道，除了避开人口密集、环境敏感及大落差地形外，管道的强度设计系数要满足现行标准要求，管道和设备要采取防腐措施，管沟采用浅挖方式，以保证管道后期运营安全。

作者简介：樊黑钦，1971年生，本科，高级工程师，主要从事天然气集输管道的设计等工作。联系方式：13333935754，13333935754@139.com。