天然气管道管壁穿孔失效分析

天然气管道运行中存在的问题及对策论述摘要：在当前社会持续进步的形势下，人们对能源的需求量越来越大，在全球一次能源中占重要份额的石油天然气，凭借其清洁环保、利用率高等优点被广泛应用。

天然气为我国能源结构的合理调整、低碳环保、民生改善等方面做出了很大贡献。

本文对天然气管道运行中存在的问题及对策进行了探讨，希望对相关从业人员具有借鉴意义。

关键词：天然气管道运行问题对策前言：目前在天然气管道运行中会出现一些问题，这些问题的存在严重影响了天然气的正常使用，在有些严重的情况下还会造成一定的安全事故。

所以解决天然气管道运行中的问题就显得尤为重要，特别是一些大型的天然气管道运行中的问题。

一、天然气管道运行中存在的问题1.1 天然气管道的自然腐蚀穿孔管道的腐蚀主要是金属（此处特指钢材）在其所处环境下受到化学作用和电化学作用的共同作用而产生的损坏现象。

管道在腐蚀之后会因为氧化作用而失去原有韧性和硬度，变得疏松，最终脱落产生孔洞，严重腐蚀的管道无法再承受输送天然气时的压力。

由于天然气管道大多数是埋藏在地下的并且天然气管道的使用年限较长。

天然气管道长期在地下深埋就会使天然气管道的外部与土壤中的土壤介质、杂散电流相互作用，从而产生腐蚀。

这种外部腐蚀对钢性输气管道腐蚀较为严重。

1.2 各类施工对天然气管道的破坏随着城市的发展，城市中各种管道和线路越来越多，而且这些管道和线路大多数都是铺设在地下。

一些单位在进行施工，特别是在进行管道施工和地下施工时由于在施工前对施工地点的天然气管道的铺设情况了解较少，造成在施工当中对地下的天然气管道的破坏。

这种由于施工造成的天然气管道的破坏一般是比较严重的，在有些严重的情况下还出现了一定的爆炸事故。

同时这种由于施工造成的天然气管道的破裂的影响范围是较大的，给周围人民的生活带来了严重的影响。

1.3 天然气管道运行中存在泄露天然气在管道中运行时由于天然气管道的接口处常常会出现一定的天然气泄露。

这种在管道接口处的天然气泄露量是相当大的。

关于天然气管道管损的情况分析关于天然气管道管损的情况分析结合工程部的部门职责和相关业务流程，先对管损做以下分析一、天然气管道危害成因分析(一)设计合理性及危害的主要表现1. 管道选线、选址。

管道的路由是设计中非常重要的一项工作。

线路的走向、长短和通过的难易程度对整条管线的投资、施工、运行安全都有很大影响。

设计时要注意选址及建筑物布局、分区、防火间距、防火防爆等级、消防设施配套、与周围及其他建筑物的安全距离等问题,以防相互影响,产生安全事故,并危及相邻设施。

2. 管道强度计算。

管道强度设计计算时,对管道的受力载荷分析不当,或强度设计系数取值有误,将使强度计算产生偏差,造成管材、壁厚的选用不恰当。

因此,管道应力分析、强度、刚度及稳定性校核产生偏差,将会造成管道变形、弯曲甚至断裂等严重后果。

(二)施工缺陷1. 焊接缺陷。

焊接是管道施工中最重要的一道工序。

管道焊缝处产生的缺陷常见有裂纹、夹渣、未熔透、未熔合、焊瘤、气孔和咬边等,管道一旦建成、投产,一般情况下都是连续运行。

因此,管道中若存在焊接缺陷,不仅难以发现,而且不易修复,会给管道安全运行构成威胁关于天然气管道管损的情况分析2. 防腐层补口、补伤的质量问题。

防腐层补口、补伤的质量问题主要表现:表面粗糙度达不到标准要求;补口时未按规定要求与钢管已有的防腐层进行搭接,或搭接长度不够;补伤时面积不能满足标准、规范要求;补口、补伤的粘接力或厚度不符合要求,造成再次损坏或防腐能力不足等。

补口、补伤质量较差将会直接影响管道抗腐蚀性能,从而引起管道的腐蚀。

3. 管沟开挖及回填的质量问题。

如果管沟开挖深度或管沟基础不实,特别是采用机械压实时,将造成管道向下弯曲变形;地下水位较高而管沟内未及时排水就敷设管道,会使管道底部悬空,如果夯实不严,极易造成管道拱起变形。

回填土的土质达不到规范要求时,其中的石块等可能硌伤防腐层。

回填高度、夯实程度不够,会造成管道埋深不够、管沟基础不实等问题。

城市燃气管道系统失效分析报告————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：ﻩ城市燃气管道系统失效分析报告城市燃气管道系统失效的事件树和故障树相结合燃气输配管道及其附属设备错综复杂地分布在城市街道之中，周围人口、建筑物密度大,若输配管网系统由于某种原因失效而发生泄漏,则有可能引发中毒、爆炸及火灾事故，危及生命财产安全。

关于管道失效故障树分析，已经有过许多的研究，故障树的用途是分析管道失效的原因和原因组合。

文中则以事件树为主线,将故障树分析方法引入到事件树分析方法当中,给出更为合理、更为全面的城市燃气管道失效风险分析。

１事件树分析简介事件树分析方法是一种逻辑演绎分析方法，它在给定的一个初因事件的前提下,分析此初因事件可能导致的各种事件序列的结果,从而可以评价系统的可靠性和安全性。

事件树中各类事件的定义：初因事件——可能引发系统安全性后果的系统内部或外部事件；后续事件——在初因事件发生之后，可能相继发生的其他事件；后续事件一般按一定的顺序发生；后续事件只取两种状态:发生(Y)或不发生（N)；后果事件——由于初因事件和后续事件的发生或不发生所构成的不同结果。

２燃气管道系统泄漏事件树的建立燃烧、爆炸、火灾及中毒等危害事件的来源均是由于管道系统的泄漏，如果燃气管道系统不泄漏,危害也就不存在,因此选择管道系统燃气泄漏作为初因事件。

燃气泄漏以后根据燃气本身性质及环境条件的不同会发生一系列不相同的后续事件和后果事件，例如泄漏源是否被点燃、泄漏燃气是否聚集、是否形成可爆炸气云、燃气是否有毒等, 根据分析建立如图1所示的管道系统燃气泄漏事件树。

其中IＥ为初因事件，Ｅ1~E5为5个后续事件,C1~Ｃ１５为15个后果事件，后果事件的描述见表1。

事件序号事件描述C1C2C3Ｃ４C５C6C7Ｃ８Ｃ9C１0Ｃ11C１2C１3C14C１５着火密闭空间爆炸、气云爆炸、中毒中毒、密闭空间、气云爆炸隐患密闭空间爆炸、气云爆炸密闭空间、气云爆炸隐患密闭空间爆炸、中毒中毒、密闭空间爆炸隐患密闭空间爆炸密闭空间爆炸隐患气云爆炸、中毒中毒、气云爆炸隐患气云爆炸气云爆炸隐患中毒无危险,资源浪费3 运用故障树分析初因事件和后续事件故障树是一种逻辑归纳分析方法，它将给定的顶事件按总体至部分的规律从上至下逐步细化，分析顶事件的最基本的原因，并能进行定量计算。

天然气管道管壁穿孔失效分析1 前言在石油和天然气勘探开发过程中，CO2作为开采伴生气同时产出。

由于CO2的广泛存在，使得石油和天然气开采和集输的整个过程面临着严峻的CO2腐蚀威胁。

CO2容易溶于水，形成H2CO3，降低环境的pH，对石油和天然气开采与集输系统中的油套管钢、管线钢等造成严峻的腐蚀，并且H2CO3可以直接在钢铁表面还原，因此在相同pH条件下，CO2水溶液的腐蚀性要比HCl溶液还要强。

CO2腐蚀穿孔造成的原油和天然气泄漏事故，不仅直接造成了资源的浪费，还污染了水和大气资源，破坏了环境。

在能源需求日益增大，油气工业大进展的今天，CO2腐蚀成为困扰油气工业进展的一个极为突出并急需解决的问题。

2 腐蚀分析2.1化学成分分析取样对泄漏管道进行化学成分分析，结果见表1。

分析结果表明，管道的化学成分符合GB/T 9711.2-1999的对规定。

2.2. 扫描电镜分析对管道内部泄漏孔处进行扫描电镜检测，发现其内壁被腐蚀产物覆盖，腐蚀产物上可见龟裂裂纹，未见裸露金属表面。

2.3 XRD物相分析为确定腐蚀产物的结构，对管道内壁泄漏孔处的腐蚀产物进行了XRD物相分析。

检测结果表明，腐蚀产物的主要物相为Fe3O4、α- Fe2O3和FeO。

2.4 水质分析取泄漏管道沿线的7组水样进行氯离子含量测定，结果显示氯离子含量最高达到6522mg/L，最低也到了250mg/L。

说明氯离子的含量已经达到了很高的程度。

3. 腐蚀机理分析根据上述的分析，管道在泄漏前处于非常恶劣的环境。

首先，管道底部可能残留Cl-含量很高的液态水；其次管道在安装完成后，长期接触富含CO2和O2的空气。

在上述因素的影响下，在管道内壁发生了复杂的电化学腐蚀过程，最终导致管道内壁的点蚀和全面腐蚀的发生。

相关研究表明，在潮湿的环境中，C02的存在既可造成全面腐蚀，也可能造成局部腐蚀。

其中Cl-和温度是影响C02腐蚀形态最重要的两个因素。

排除其他因素的影响，根据温度的不同可将CO2腐蚀分为三类：低温区（150℃），形成钝化膜抑制腐蚀的发生。

Journal of Oil and Gas Technology 石油天然气学报, 2023, 45(3), 300-308 Published Online September 2023 in Hans. https:///journal/jogt https:///10.12677/jogt.2023.453037某集输管线穿孔失效原因分析及对策李 静1,21中国石油大学(北京)，石油工程学院，北京2中国石油西南油气田公司川中油气矿，四川 遂宁收稿日期：2023年8月2日；录用日期：2023年9月4日；发布日期：2023年9月15日摘要某含硫集输管线发生穿孔失效，对站场正常生产造成影响，通过化学成分检测、力学性能测试、非金属夹杂物评级、腐蚀产物分析、焊缝检测等方法对其失效原因进行分析，结果表明：此段管线服役条件下，电化学与冲刷腐蚀共同作用相互促进，是一种自带催化效应的严重腐蚀，两者相互协同作用远大于作用之和，再加上此段焊缝本身存在气孔缺陷以及流体中的腐蚀介质性质进一步加速了腐蚀穿孔。

根据造成腐蚀穿孔的原因，提出了具体对策。

关键词含硫集输管线，穿孔失效，电化学腐蚀，冲刷腐蚀Cause Analysis and Countermeasure of Perforation Failure of a Gathering and Transportation PipelineJing Li 1,21College of Petroleum Engineering, China University of Petroleum, Beijing2Petrochina Southwest Oil and Gas Field Company Chuanzhong Oil and Gas Mine, Suining SichuanReceived: Aug. 2nd , 2023; accepted: Sep. 4th , 2023; published: Sep. 15th , 2023AbstractThe perforation failure of a sulfur-containing gathering and transportation pipeline has affected the normal production of the station. Through chemical composition test, mechanical property test, non-metallic inclusion rating, corrosion product analysis, weld inspection and other methods to analyze the failure reasons, the results show that: Under the service condition of this section of李静pipeline, electrochemical and scour corrosion act together to promote each other, which is a se-rious corrosion with catalytic effect. Their synergistic effect is far greater than the sum of their ef-fects. In addition, the porosity defects in this section of weld and the nature of corrosive medium in the fluid further accelerate the corrosion perforation. According to the causes of corrosion per-foration, the countermeasures are put forward.KeywordsSulfur-Bearing Gathering and Transportation Pipeline, Perforation Failure, Electrochemical Corrosion, Scour CorrosionCopyright © 2023 by author(s) and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0)./licenses/by/4.0/1. 引言某含硫集输管线气液混输，输送介质包括未经处理的原料气和为气田水，日输气量15万方，日输水量大于200方，运行温度40℃~70℃，CO 2含量为1.739%，H 2S 含量为0.563%，气田水为弱酸性，pH 值为6.55，矿化度118.429 g/L ，Ca 2+浓度2470 mg/L ，Na +浓度33,331 mg/L ，Cl −浓度30,000~90,000 mg/L ，水型为氯化钙水型。