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高壓天然氣管道安全風險評估案例分析

文檔作者：喬珩申粵章峰劉鵬飛文檔來源： 1．杭州天然氣有限公司2．杭州市城鄉(xiāng)建設(shè)設(shè)計院有限公司，浙江杭州310004；3．浙江省安全生產(chǎn)科學研究院 4．浙江大學4L．x-機械研究所		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年07月17日
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第33卷第5期
2013年5月
煤氣與熱力
GAS ＆ HEAT
Vo1．33 No．5
M 2013
· 燃氣工程建設(shè)與發(fā)展·
高壓天然氣管道安全風險評估案例分析
喬珩 ， 申 粵 ， 章峰。， 劉鵬飛
(1．杭州天然氣有限公司，浙江杭州310017；2．杭州市城鄉(xiāng)建設(shè)設(shè)計院有限公司，
浙江杭州310004；3．浙江省安全生產(chǎn)科學研究院，浙江杭州310012；
4．浙江大學4L．x-機械研究所，浙江杭州310027)
摘要： 通過對杭州高壓天然氣管道建設(shè)過程中三個典型案例的分析，探討運用風險評估的
方法分析解決在燃氣管道設(shè)計、施工及運行管理過程中遇到的問題。在現(xiàn)有的法律法規(guī)、標準規(guī)范
基礎(chǔ)上，探索適用的評估方法和處理程序，以期逐步建立有效的風險評估機制，為今后相關(guān)標準的
進一步完善提供基礎(chǔ)性案例。
關(guān)鍵詞： 高壓天然氣管道； 穿越； 安全間距； 占壓； 安全風險評估
中圖分類號：TU996 文獻標識碼：B 文章編號：1000—4416(2013)05—0B24—05
1 概述
隨著城市燃氣的快速發(fā)展，高壓A級以上燃氣
管網(wǎng)已經(jīng)成為城市管網(wǎng)建設(shè)中重要的組成部分，但
在建設(shè)中出現(xiàn)了一些需要關(guān)注的問題，如在管道通
過一些特殊區(qū)域時，受沿線的土地資源條件限制，既
要滿足管網(wǎng)建設(shè)的需要，又要兼顧城鄉(xiāng)區(qū)域規(guī)劃發(fā)
展的要求，在個別情況下規(guī)范規(guī)定的管道與建構(gòu)筑
物之間的安全間距無法滿足，加之現(xiàn)行的條例、標準
規(guī)范之間因更新的時序不同、修訂的背景體系不同
等原因要求也不盡統(tǒng)一，包括燃氣、鐵路、交通及水
利等行業(yè)在內(nèi)的相關(guān)標準規(guī)范在執(zhí)行過程中會有所
差異，需要各相關(guān)部門在實施過程中不斷協(xié)調(diào)，諸如
此類的問題都給燃氣行業(yè)的建設(shè)和發(fā)展帶來新的挑
戰(zhàn)。在此整理了杭州天然氣高壓管道建設(shè)發(fā)展過程
中的三個案例，結(jié)合不同的發(fā)展階段，探討在管網(wǎng)設(shè)
計、施工及運行管理過程中運用的風險分析方法和
主要技術(shù)思路。
2 高壓天然氣管道穿越富春江和浦陽江
案例背景：穿越富春江和浦陽江是杭州市天然
氣利用工程中連接江南、江北高壓管道并實現(xiàn)最終
成環(huán)的重要工程，管道設(shè)計壓力為4．0 MPa，材質(zhì)為
L360MB，外徑為610 mm，穿越總長度為2．6 krn，分
兩段采用水平定向鉆穿越的方式，穿越富春江、浦陽
江長度均為1．3 km。因受到現(xiàn)場條件的限制，浦陽
江南岸管道路由距離橋梁邊界最近處為41 m，距離
建筑物最近處為15 m。穿越富春江和浦陽江平面
示意圖見圖1。
圖1 穿越富春江和浦陽江平面示意圖
因管道平行袁浦大橋敷設(shè)且穿越大型河流，涉
及到規(guī)劃、交通、航道、水利等行政主管部門，其相關(guān)
規(guī)范及行業(yè)規(guī)定對天然氣管道穿越都有具體的要
求，包括天然氣高壓管道與平行的橋梁的安全間距、
管道穿越水域的敷設(shè)深度要求和管道與沿線建構(gòu)筑
物的安全間距，各相關(guān)標準規(guī)范如下。
JTG D60-2004《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》第
3．3．6條規(guī)定：“天然氣輸送管道離開特大、大、中橋
的安全距離不應(yīng)小于100 Ill，離開小橋的安全距離
不應(yīng)小于50 m。”JTG 020-2006(公路路線設(shè)計規(guī)
范》第12．5．7條規(guī)定：“原油、天然氣輸送管道穿
· B 24 ·
喬珩，等：高壓天然氣管道安全風險評估案例分析 第33卷 第5期
(跨)越河流時，管道距大橋的距離不應(yīng)小于100 m，
距中小橋不應(yīng)小于50 in?！?
GB 50423-2007(油氣輸送管道穿越工程設(shè)計
規(guī)范》第3．3．7條：“水域穿越管段與橋梁間的最小
距離應(yīng)根據(jù)穿越形式確定，并應(yīng)符合下列要求：1)
采用開挖管溝埋設(shè)時，管段距離特大、大、中型橋不
應(yīng)小于100 in；管段距離小橋不應(yīng)小于50 ITI。若采
用爆破成溝時，應(yīng)計算確定安全距離。2)采用水平
定向鉆機敷設(shè)時，穿越管段距離橋梁墩臺沖刷坑邊
緣外不宜小于10 ITI，并不影響橋梁墩臺安全?！盙B
50028-2006(城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范》第6．4．12條規(guī)
定：“三級地區(qū)地下燃氣管道與建筑物之間的水平
凈距不應(yīng)小于表6．4．12的規(guī)定?！奔丛跐M足相關(guān)條
件下最小水平距離可以控制在8 m。第6．4．15條
規(guī)定：“高壓燃氣管道的布置應(yīng)符合下列要求：高壓
燃氣管道不宜進入四級地區(qū)；當受條件限制需要進
入或通過四級地區(qū)時，應(yīng)遵守下列規(guī)定：1)高壓A
地下燃氣管道與建筑物外墻面之間的水平凈距不應(yīng)
小于30 m(當管壁厚度6I>9．5 mE或?qū)θ細夤艿啦?
取有效的保護措施時，不應(yīng)小于15 ITI)；”《城鎮(zhèn)燃氣
管理條例》第五章第三十三條和第三十四條明確了
燃氣設(shè)施的保護要求，第三十三條規(guī)定：“縣級以上
地方人民政府燃氣管理部門應(yīng)當會同城鄉(xiāng)規(guī)劃等有
關(guān)部門按照國家有關(guān)標準和規(guī)定劃定燃氣設(shè)施保護
范圍，并向社會公布?！?
根據(jù)水利主管部門的初審意見，原則同意高壓
管道初步選址在袁浦大橋上游30 ITI以外穿越富春
江和浦陽江，同時應(yīng)嚴格控制穿越四處堤壩位置的
沉降量在允許的范圍內(nèi)。規(guī)劃部門對天然氣高壓管
道與建筑物之間的水平安全凈距的適用規(guī)定、天然
氣高壓管道安全距離要求及地區(qū)分級內(nèi)容進行了明
確，具體包括：“高壓管道屬于城市天然氣門站后的
管道，其工程設(shè)計規(guī)范應(yīng)按照GB 50028-2006《城
鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范》執(zhí)行。對于總體規(guī)劃為農(nóng)田和生
態(tài)用地的范圍，原則同意按三級地區(qū)考慮；而總體規(guī)
劃為城市建設(shè)用地的范圍，仍應(yīng)按四級地區(qū)考慮。”
因現(xiàn)狀浦陽江南岸距離橋梁100 m處已建成大
量民居，如果按公路規(guī)范控制要求選擇該位置需要
進行大面積拆遷，包括2幢6層住宅，25幢3層住
宅及附屬用房，總面積約為2．82×10 m ，該路由無
法實施或需付出巨大代價。如果路由選擇在距離橋
梁41 in處穿越，從現(xiàn)狀防護綠地中穿過，符合相關(guān)
規(guī)劃、水利及燃氣穿越規(guī)范的要求，同時也為袁浦大
橋的拓寬留有余地。為此公司委托相關(guān)咨詢單位編
制了規(guī)劃路由方案并邀請規(guī)劃、交通、航道、水利等
行政主管部門以及國家規(guī)范組等相關(guān)專業(yè)的專家進
行評審，評審意見同意基于規(guī)范的適用性和現(xiàn)場實
際條件，路由選擇可以參照GB 50423-2007《油氣
輸送管道穿越工程設(shè)計規(guī)范》及GB 50028-2006
《城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范》的相關(guān)要求執(zhí)行，即穿越富春
江、浦陽江的管道與拓寬后橋梁墩臺沖刷坑邊緣外
的凈距按不小于10 m控制，對于城市總體規(guī)劃為農(nóng)
田和生態(tài)用地的范圍，高壓管道與建筑物的最小間
距不應(yīng)小于8．0 m(管道壁厚≥11．9 mm)，對于總
體規(guī)劃為城市建設(shè)用地的范圍，高壓管道與建筑物
的最小間距不應(yīng)小于15 m。同意咨詢單位提出的
定向鉆穿越方案以及在管材、施工工藝、焊接檢測標
準、防腐工藝等方面采取的安全措施。建議下階段
應(yīng)對天然氣管道沿線水文地質(zhì)條件進行詳細勘察，
管道的埋深應(yīng)埋設(shè)在300年一遇沖刷深度以下，定
向鉆穿越施工過程中須嚴格控制定向鉆導向擴孔直
徑，并盡可能縮短成孔與回拖之間的時間間隔，回拖
完成后須及時對鉆孔內(nèi)的間隙進行壓漿處理，施工
完成后應(yīng)在兩岸設(shè)置標志牌及警示牌，工程竣工資
料及時報相關(guān)部門備案。
在此基礎(chǔ)上，水利主管部門組織審查了《杭州
市天然氣利用工程高壓管道穿越富春江、浦陽江防
洪評價報告》，同意為確保兩岸堤壩的安全所采取
的相應(yīng)防護措施，并同期審查了《水域條件專題研
究報告》以及《橋梁沖刷水槽試驗研究報告》，最終
確認300年一遇沖刷深度以及橋梁沖刷坑邊緣位置
等調(diào)研成果。交通部門組織審查了《杭州市天然氣
利用工程高壓管道并行繞城高速公路袁浦大橋安全
評估報告》，明確了工程實施期問為保障高速公路
安全運營應(yīng)采取的相應(yīng)措施。施工前由建設(shè)主管部
門組織評審了施工組織方案。該工程的實施經(jīng)歷了
從最初的執(zhí)行規(guī)范選取、規(guī)劃路由的確認，開展交通
以及水利方面的專題研究、交通安全評估到最終施
工方案確定等一系列過程，2011年11月開始進場
施工，2012年3月完成穿越施工。
3 高壓管道與西二線平行段的控制間距
案例背景：杭州市天然氣利用工程所前門站至
江東大橋天然氣高壓管道位于杭州市蕭山區(qū)內(nèi)，設(shè)
計壓力為4．0 MPa，材質(zhì)為L360MB，公稱直徑為600
· B 25 ·
第33卷第5期 煤氣與熱力
mm，高壓管道南起所前門站，沿杭金衢高速公路、杭
甬高速公路及蕭山區(qū)規(guī)劃濱二路敷設(shè)至江東大橋，
全長約35 km。路由選擇在距沿線高速公路邊線外
20 m位置，全線與規(guī)劃的西氣東輸二線(蕭山段)并
行敷設(shè)并計劃同步建設(shè)。由于管道沿線所經(jīng)區(qū)域經(jīng)
濟發(fā)達、人員密集，天然氣管道與沿線建筑物間距如
按GB 50028-2006~城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范》中最小為
8 m的控制要求，實施難度較大，而并行的西氣東輸
二線(設(shè)計壓力為10．0 MPa，管外徑為1 016 mm)
參照《石油天然氣管道保護法》及GB 50251-2003
《輸氣管道工程設(shè)計規(guī)范》的相關(guān)要求，與沿線建筑
物之間的安全間距按5 m控制。為此公司委托開展
了針對該段管道的安全評估工作，在評估過程中通
過開展主要危險性分析、安全性分析評估、安全間距
論證、火災(zāi)爆炸事故后果評估、風險危險程度評估，
進而明確天然氣高壓管道與沿線建筑物控制間距和
風險控制措施。
根據(jù)GB 50028-2006《城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范》第
6．4．16條規(guī)定：“當管道安全評估中危險性分析證
明，可能發(fā)生事故的次數(shù)和結(jié)果合理時，可采用與表
6．4．11、表6．4．12和6．4．15條不同的凈距和采用
與表6．4．8、表6．4．9不同的強度設(shè)計系數(shù)(F)。”
評估采用SAFETI軟件模擬兩種不同運行壓力
(設(shè)計壓力為4．0 MPa和最高工作壓力為3．5 MPa)
下的事故后果。SAFETI軟件是由挪威船級社(挪威
DNV公司)開發(fā)的一種多功能的定量風險分析和危
險評價軟件包，適用于石油、石化和化工廠及其他類
型工廠和交通運輸行業(yè)。評價結(jié)果以數(shù)字或圖形顯
示事故影響區(qū)，并根據(jù)風險嚴重度對可能發(fā)生的事
故進行分級。利用SAFETI進行風險分析要求在充
分熟悉裝置情況和周圍環(huán)境情況的條件下，輸入相
關(guān)的工藝設(shè)備參數(shù)、氣象參數(shù)、平面布置、點火源位
置及人口分布等情況，根據(jù)工程特點對天然氣管道
泄漏發(fā)生火災(zāi)、爆炸事故后果進行分析。表1～3為
模擬4．0、3．5 MPa兩種壓力下的蒸氣云爆炸沖擊波
超壓影響范圍、噴射火定量分析以及與事故點不同
水平距離的熱帶輻射通量和超壓量分析結(jié)果。
天然氣管道發(fā)生事故的影響范圍與管道運行壓
力和泄漏點孔徑大小有關(guān)，運行壓力越低、泄漏點孔
徑越小，事故后果的影響范圍越小。3．5 MPa運行
壓力的天然氣管道在泄漏孔大小為20％管道截面
的情況下，若發(fā)生噴射火事故和蒸氣云爆炸事故安
全區(qū)半徑分別為241．5 m和387．5 In；相同模擬條
件下，天然氣管道在4．0 MPa運行壓力下距離事故
點5 m處的影響和距離事故點8 m處的影響參數(shù)基
本一致。
表1 爆炸沖擊波超壓影響范圍 in
對房屋天花板 工業(yè)建筑的重
有些損壞； 墻和房頂局部 型機器遭到輕
10％ 的窗戶玻 倒塌，對房屋 微破壞；鋼邊
模擬壓力 璃被破壞；對 有重度破壞， 框建筑被破壞
／MPa 房屋有輕度破 不能居?。蝗?并且從地基處
壞；在此距離 員會有重傷危 被拉出；可摧
內(nèi)的人員可能 險 毀房屋；人員
受輕傷 有死亡危險
3．5 387．5 129．9 109．6
4．0 409．8 135．7 114．1
表2 噴射火定量分析
模擬壓力／MPa 3．5 4．0
火焰表面熱通量／(kW ·Ill ) 326．8 332．3
火焰長度／m 155．7 164．9
20 s以上感覺疼痛，未必 241
． 5 257．3
起泡
不同熱通量 有火焰時
的影響范圍 ，木材燃燒，達到
塑料融化的最低能量；10 s
／m 98．4 105．6
內(nèi)會產(chǎn)生I度燒傷；1 min
內(nèi)有1％的死亡率
表3 與事故點不同水平距離的熱輻射通量和超壓量
模擬壓力／MPa 3．5 4．0
熱輻射通量 5 in處 21．0 21．4
／(kW ·m ) 8 in處 22．4 22．6
5 m處 0．1 0．1
超壓量／MPa
8 in處 0．1 0．1
管道風險程度評估是對管道泄漏后產(chǎn)生風險的
大小進行評估，并且以評估結(jié)果作為決策依據(jù)，使管
道管理更加科學化。目前比較成熟的方法是美國肯
特(W．Kent Muhlbauer)管道風險指數(shù)評分法 J。該
方法比較容易掌握，易于工程應(yīng)用與推廣，對油氣輸
送管道系統(tǒng)的各部分可進行快速風險評價和排序，
也可作為風險控制和風險管理的依據(jù)。由于肯特風
險評價是基于美國運輸部的實際運行經(jīng)驗和美國其
他相關(guān)部門的研究結(jié)果，相比而言國內(nèi)管道技術(shù)、建
設(shè)、運行、管理等技術(shù)水平與國外尚有一定的差距。
因此，肯特風險評估法某些評分原則需加以調(diào)整。
根據(jù)管道的相關(guān)資料和風險程度評估法中管道失效
原因構(gòu)成要素，采用改進后的方法進行管道風險程
· B 26 ·
喬珩，等：高壓天然氣管道安全風險評估案例分析 第33卷第5期
度評估。
評估中考慮本工程天然氣高壓管道線路中心線
兩側(cè)各5～8 m范圍內(nèi)有建筑物的管段采取以下保
護措施：增加保護措施設(shè)計(如蓋板、箱涵、套管等)
或選用定向鉆方式通過；適當增加管道埋深(埋深
不小于1．2 m)；管道焊接進行100％ 超聲波和
100％X射線檢測；管道采用加強級以上防腐層(外
防腐層厚度≥3．5 mm)；管道敷設(shè)應(yīng)沿管道頂500
rain處隨管道敷設(shè)警示帶；線路增設(shè)標志樁和警示
牌，標志樁設(shè)置間距不大于50 m；所有防腐補口進
行檢查；加強巡線頻次(每天不少于1次)；嚴格控
制管道最高運行壓力不大于3．5 MPa；定期開展安
全宣傳和專項隱患整治等措施 。
從失效評分可知：管道在采取保護措施后管道
失效可能性明顯降低。天然氣高壓管道采取保護措
施前與沿線建筑物間距按8 in控制方案與天然氣高
壓管道采取保護措施后與沿線建筑物間距按5 in控
制方案的風險等級均為中風險區(qū)，是可控制的。天
然氣高壓管道采取保護措施后與沿線建筑物間距按
5 m控制是可行的。
針對評估報告，由政府主管部門組織安監(jiān)、建
設(shè)、規(guī)劃等單位的代表及國內(nèi)行業(yè)專家進行評審。
評審意見同意針對管道中無法滿足現(xiàn)行規(guī)范間距要
求的特殊地段，依據(jù)現(xiàn)行規(guī)范中的有關(guān)規(guī)定結(jié)合風
險評估結(jié)果，可以采取不同的控制問距，設(shè)計施工運
營各階段提出的各項措施要求是可行的，在管道選
材、施工工藝、焊接檢測、防腐工藝等方面采取有效
的保護措施后可以實現(xiàn)對潛在風險的有效控制。在
現(xiàn)狀及規(guī)劃控制的三級地區(qū)等級范圍內(nèi)，天然氣管
道與沿線建筑物間距可按5 rfl控制。隨著市政建設(shè)
的發(fā)展，沿線鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)將出現(xiàn)變化，為提高線路安全
性，確保該線路可長期、穩(wěn)定、可靠地發(fā)揮其功能，建
議現(xiàn)狀二級、三級地區(qū)均按照四級地區(qū)強度設(shè)計系
數(shù)進行壁厚設(shè)計。
對于風險分析和風險評估的結(jié)果，不是一味要
求風險越小越好，因為降低風險是以資金、技術(shù)和人
員的投入作為代價的，將風險限定在一個合理的、可
接受的水平上并研究影響風險的各種因素，經(jīng)過優(yōu)
化，尋求最佳的方案更為合理。本案例通過專業(yè)軟
件模擬、風險程度評估的方法，得到不同情況下的風
險評估數(shù)據(jù)，結(jié)果說明通過加強本質(zhì)安全并采取一
些具體而有針對性的措施后風險是可以得到有效控
制的。同時案例也反映出在目前土地資源日益緊張
的背景下，同類規(guī)范如GB 50028-2006《城鎮(zhèn)燃氣
設(shè)計規(guī)范》與GB 50251-2003《輸氣管道工程設(shè)計
規(guī)范》之問，仍存在安全控制間距要求上不一致的
問題，需要有一個更加清晰明確的適用界限和同等
地域條件下的統(tǒng)一標準，為今后規(guī)劃利用好有限的
路由空間資源、實現(xiàn)地方規(guī)劃建設(shè)的協(xié)調(diào)發(fā)展提供
規(guī)范上的支持。
4 鐵路橋墩占壓高壓管道安全風險評估
案例背景：杭州市拱墅區(qū)沿山港段高壓天然氣
管道于2003年12月建成，設(shè)計壓力為4．0 MPa，材
質(zhì)為L360MB，公稱直徑為600 mm，施工采用水平定
向鉆，穿越總長度約520 m。在工程建設(shè)后期，同期
建設(shè)的宣杭鐵路復(fù)線崇賢大橋42號橋墩在其變更
設(shè)計后施工占壓了該段管道。從檢測結(jié)果分析，占
壓管道的是42號橋墩的地下承臺基礎(chǔ)部分，承臺下
的五根梅花樁將管道包圍其中，交叉部分最近處凈
距只有10 cm，如果燃氣管道或者鐵路列車出現(xiàn)險
情事故，危害都將是巨大的。為此安監(jiān)部門針對該
處占壓組織了安全評估論證，要求應(yīng)根據(jù)有關(guān)法規(guī)、
條例及早實施整改?？紤]實施難度及投資成本，建
議在具備條件的情況下，由高壓天然氣管道另擇管
位遷移，同時為保障根除隱患前的天然氣管道和鐵
路的安全運行提出了相關(guān)監(jiān)管要求。安監(jiān)部門隨后
下發(fā)了有關(guān)重大事故隱患監(jiān)控工作的函，要求有關(guān)
部門提出相應(yīng)保護方案和應(yīng)急預(yù)案。
結(jié)合安監(jiān)部門的要求，天然氣公司編制了《關(guān)
于宣杭鐵路42號橋墩占壓天然氣管道保護方案》
和《42號橋墩占壓天然氣管道專項應(yīng)急預(yù)案》，針對
現(xiàn)階段運行期間42號橋墩對管道可能造成的影響，
采取了以下措施對管道進行保護：①核實鐵路規(guī)范
中關(guān)于沉降的允許范圍并委托有關(guān)單位參考相關(guān)規(guī)
范要求定期觀測。② 定期監(jiān)測現(xiàn)狀占壓段及其兩側(cè)
500 m范圍內(nèi)管道的運行情況，包括地面巡查、測
漏、檢測外防腐層、檢測保護電位等。③在埋設(shè)天然
氣管道的位置設(shè)立明顯標志以避免可能的外部破
壞。④結(jié)合專項應(yīng)急預(yù)案定期組織應(yīng)急演練，不斷
完善突發(fā)情況下的應(yīng)急處理機制[3 3。通過對橋墩
歷時9O天的沉降觀測，結(jié)果表明各監(jiān)測點尚無明顯
沉降，最大沉降量為0．43 mm，對高壓管道暫時不會
構(gòu)成威脅，為管道改造工程爭取了時間。
隨著下游用戶規(guī)模的不斷擴大，該管道所承擔
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第33卷第5期 煤氣與熱力
的負荷日益加大，改造的難度也進一步加大。結(jié)合
專家組意見，管道應(yīng)盡早遷移為宜。雖然根據(jù)現(xiàn)場
定期觀測結(jié)果，42號橋墩尚無明顯沉降，但也不能
完全排除42號橋墩對高壓天然氣管道可能產(chǎn)生的
其他負面影響，更不能排除天然氣高壓管道由于外
來和內(nèi)在的因素而發(fā)生突發(fā)事故的可能性。為進一
步了解42號橋墩對天然氣高壓管道的影響情況，委
托專業(yè)檢測單位，針對42號橋墩進行了在火車通過
時的現(xiàn)場振動測試，具體內(nèi)容包括三列火車三個不
同方向隨時間變化的振動幅度。結(jié)合上述測試數(shù)
據(jù)，另行委托咨詢單位針對管道疲勞壽命的影響開
展評估工作。
評估采取的模型數(shù)據(jù)還包括：① 管道材質(zhì)：
L360MB(相當于X52)，結(jié)合軟件庫的可選數(shù)據(jù)參照
X60；②管道規(guī)格：D610×12．7 mm；③管道埋深：9．4
m；④管道內(nèi)壓為1．8～3．5 MPa，循環(huán)次數(shù)為3 650
次／年；⑤管道無損檢測：采用100％射線，檢測結(jié)果
為管道質(zhì)量符合Ⅱ級要求；根據(jù)有關(guān)文獻資料，查得
粘性土和管道材料性能參數(shù)見表4。
表4 粘性土和管道材料性能參數(shù)
材料名稱 彈性模量／MPa 泊松比 密度／(kg·m )
粘性土 12～28 0．25～0．45 1 750～1 950
管道 206 000 0．3 7 850
在疲勞壽命評估中，根據(jù)初步計算結(jié)果，偏于安
全考慮，粘性土彈性模量取上限值28 MPa，泊松比
取上限值0．45，密度取上限值1 950 kg／IIl 。參考
JB 4732_95《鋼制壓力容器 分析設(shè)計標準》附錄
C中表C一1，查得管道材料的疲勞數(shù)據(jù)見表5(數(shù)據(jù)
之間采用插值獲得)。
表5 管道材料S—N疲勞數(shù)據(jù)
S 4 000 2 828 1 897 1 414 1 069 724
Ⅳ 10 20 50 100 20o 500
S 572 441 331 262 214 159
N 1×10 2×10。 5 X 10 1×10 2×10 5×10
S 138 114 93．1 86．2
N 1×10 2 x 10 5 x 10 1 X 10
注：s表示交變應(yīng)力強度幅，Ⅳ表示循環(huán)次數(shù)。
鑒于埋地管道的實際振動情況難以測量，偏于
安全考慮，同時由于橋墩梅花樁對埋于其中的管道
有夾持作用，因此將所測的橋墩振動量直接施加到
橋墩下的管道上進行疲勞壽命評估。本次分析運用
有限元法，結(jié)合ANSYS有限元軟件，根據(jù)三個方向
的位移荷載對管道作動應(yīng)力計算，然后再用雨流計
數(shù)法對結(jié)構(gòu)進行疲勞壽命評估。在疲勞分析中，設(shè)
定三個方向的位移荷載，循環(huán)讀取荷載結(jié)果數(shù)據(jù)。
根據(jù)材料的s一Ⅳ疲勞曲線，計算獲得三個方向的
位移荷載處管道的疲勞壽命分別為23．8年、35．3
年和42．4年。由于受火車通過時橋墩振動的影響，
42號橋墩下被包圍在橋墩梅花柱之間的高壓天然
氣管道的使用壽命(原設(shè)計不小于30年)大大降
低。除此之外，由于管道疲勞壽命還受到管道腐蝕、
焊縫缺陷和地基慢性下沉等因素的影響，綜合考慮
這些因素，在上述評估結(jié)果基礎(chǔ)上應(yīng)再考慮一個安
全系數(shù)4，盡管對這個安全系數(shù)的選擇是一個比較
模糊的概念，然而從偏于保守的角度考慮，引入安全
系數(shù)4是必要的且是合理的。這樣，獲得評估的疲
勞壽命為6年。
本次對管道的疲勞壽命分析是從理論上的一次
探索，對材料參數(shù)、荷載頻次、有限元分析方法和疲
勞壽命評估標準等方面的處理均是遵循偏于保守且
盡量符合實際情況的原則，然而由于在實際情況下
諸如腐蝕、焊縫缺陷等不可控因素的存在，理論計算
結(jié)果可能與實際存在一定偏差。本次評估方法也為
此類相關(guān)振動疲勞問題提供了一個理論參考。
據(jù)此安監(jiān)部門再次組織召開了專家論證會，結(jié)
合以上評估結(jié)論提出了立即整改的要求，天然氣公
司于2008年3月實施了天然氣管道的遷改工程，從
而徹底消除了該重大隱患。針對目前普遍存在的管
道占壓問題，各地方燃氣公司在加強日常管理以盡
可能消除初期隱患的同時，結(jié)合現(xiàn)行法規(guī)、條例的要
求建立一個行之有效的隱患處理機制是非常必要
的，在風險識別、評價和控制等基礎(chǔ)研究工作的基礎(chǔ)
上通過現(xiàn)行的事件處理程序?qū)崿F(xiàn)燃氣管道的運行安
全E 。
5 結(jié)語
燃氣行業(yè)關(guān)乎民生，具有特殊的社會背景，在商
業(yè)化運營的同時承擔著社會安全的責任。本文通過
分析近幾年在建設(shè)發(fā)展過程中出現(xiàn)的典型案例，總
結(jié)在設(shè)計、施工以及運行管理過程中遇到的問題及
應(yīng)對的措施方法，以期給今后該類型的基礎(chǔ)研究工
作提出一個可以關(guān)注的方向和內(nèi)容，促進現(xiàn)有的法
律法規(guī)、標準規(guī)范的進一步完善，實現(xiàn)燃氣行業(yè)安全
管理的目標。 (下轉(zhuǎn)第B32頁)
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第33卷第5期 煤氣與熱力 W'WW．watergasheat．tom
法外，其余均只能作為臨時處理泄漏點的方法，但使
用碳纖維復(fù)合材料進行加強后，可作為長期的堵漏
辦法。天然氣管道常見漏點的帶壓修復(fù)如下。
① 鑄鐵管裂紋
此處所說的裂紋指微小的環(huán)向裂紋，用卡具注
膠堵漏方法可以快速修復(fù)。
② 管道孔洞
對于鋼管孔洞，可通過磁壓法或塞楔法將漏點
臨時封堵，再輔以碳纖維復(fù)合材料進行補強，則漏點
可完全修復(fù)。對于鑄鐵管孔洞，由于鑄鐵管不具備
鐵磁性，無法使用磁壓法，故只能使用塞楔法再輔以
碳纖維復(fù)合材料補強進行修復(fù)。
③ 鋼管裂紋
對于鋼管環(huán)向裂紋，卡具注膠、捆扎、磁壓等方
法均能有效修復(fù)。
④ 特殊部位的堵漏
對于管道法蘭、三通等特殊部位的泄漏，一般性
的堵漏方法無法進行，需制作法蘭、三通的專用卡
具，通過卡具注膠堵漏方法進行修復(fù)。
參考文獻：
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出版社，2007：45—46．
[4] 胡憶溈．動態(tài)密封技術(shù)：泄漏與堵漏[M]．北京：國防
工業(yè)出版社，1998：503—508．
Application of Hot Plugging Technologies
t0 Gas Repair
SU Zhongjie．WU Ying
Abstract： The development process and charac．
teristics of hot plugging technologies are introduced．
The hot plugging methods of gas pipeline f plastic injection
plugging，steel banding plugging，magnetic
pressure plugging and stopper plugging)and pipeline
reinforcement technologies are discussed．The pressure
repair of common leaks is described．
Key words： hot plugging；gas repair；pressure
repair
作者簡介：蘇忠杰(1984一 )，男，浙江平陽人，工程師，本
科，從事天然氣輸配工作。
收稿日期：2012—03—15； 修回日期：2012—04—16
(上接第B28頁)
參考文獻：
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[J]．煤氣與熱力，2012，32(12)：B31一B34．
Case Analysis of Safety Risk Assessment
of High-pressure Natural Gas Pipeline
QIAO Heng，SHEN Yue，ZHANG Feng，LIU Pengfei
Abstract： Through analyzing three typical cases
during the construction of Hangzhou high--pressure nat--
ural gas pipeline，it is discussed that the problems encountered
in design，construction and operation man—
agement of gas pipeline are analyzed and solved by U—
sing risk assessment method．On the basis of the pres·
ent laws，rules，standards and codes，the suitable assessment
methods and disposal procedures are explored
to gradually establish an effective risk assessment
mechanism and provide a basic example for further im—
provement of the related standards in the future．
Key words： high—pressure natural gas pipeline；
crossing；safety distance；encroachment； safety risk
assessm ent
作者簡介：喬珩(1972一 )，男，黑龍江哈爾濱人，高級工
程師，學士，從事城鎮(zhèn)燃氣輸配系統(tǒng)的技術(shù)研究
與應(yīng)用工作。
收稿日期：2013—01—14； 修回日期：2013—03—11
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