樊黑欽1 張志偉2 張建博2 閆方崇2 胡永強(qiáng)2

1.中石化中原石油工程設(shè)計(jì)有限公司；2.中石化中原油建工程有限公司

摘要：普光氣田大部分天然氣具有硫化氫高、礦化度高的特點(diǎn)，在天然氣管道設(shè)計(jì)和施工方面需進(jìn)一步研究和深化，從管道路由、管道防腐、管道敷設(shè)等工程建設(shè)的源頭出發(fā)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，本文對(duì)管道安全施工的要點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)論證。

關(guān)鍵詞：山區(qū)；管道設(shè)計(jì)；管道敷設(shè)，施工；硫化氫

地形地貌復(fù)雜，山體坡度大，土質(zhì)堅(jiān)硬，植被茂盛是普光氣田山區(qū)天然氣管道設(shè)計(jì)和施工的主要特點(diǎn)，也是管道工程的設(shè)計(jì)難點(diǎn)本文以普光氣田主體濕氣增壓天然氣管線工程為例，論述了管道翻山越嶺的安全設(shè)計(jì)及施工。

1  項(xiàng)目概況

新建P106集氣站—普光氣田1#增壓站集輸管道，位于四川省達(dá)州市宣漢縣的普光鎮(zhèn)境內(nèi)，海拔高程在500 m～1000 m之間，屬于中低山地貌。各段管道沿線主要為中低山及丘陵地帶的斜坡坡地、梯坎臺(tái)地、旱地、林地、稻田及荒地，地段坡度較陡，管道沿線山前斜坡、溝谷、河谷平壩及緩坡臺(tái)地位置覆蓋層厚度一般在0 m～4 m之間，局部斜坡及河谷階地區(qū)域覆蓋層厚度較大，可大于4 m。

2  管道安全設(shè)計(jì)

2.1  路由走向

選線原則。管道選線除了避開(kāi)人口密集區(qū)、環(huán)境敏感區(qū)、高差大的地形區(qū)外，氣井、集氣站周邊搬遷，防護(hù)距離執(zhí)行SY/T 6277―2017《硫化氫環(huán)境人身防護(hù)規(guī)范》：空氣中硫化氫擴(kuò)散濃度可能達(dá)到1500 mg/m³（1000 ppm）時(shí)，應(yīng)形成無(wú)人居住區(qū)；無(wú)采取任何人身防護(hù)措施，可接受的空氣中硫化氫安全臨界濃度為30 mg/m³（20 ppm）；有人身防護(hù)措施，可接受的空氣中硫化氫危險(xiǎn)臨界濃度為1500 mg/m³（1000 ppm）。

地區(qū)等級(jí)劃分及強(qiáng)度設(shè)計(jì)系數(shù)。根據(jù)《普光氣田濕氣增壓工程安全預(yù)評(píng)價(jià)報(bào)告》中工藝安全評(píng)價(jià)要求，含硫酸性天然氣集輸管道的走向應(yīng)根據(jù)地區(qū)人口密度、自然條件及工程安全、環(huán)境評(píng)價(jià)綜合分析確定。硫化氫含量小于5％（體積分?jǐn)?shù)）的天然氣集輸管道不宜通過(guò)四級(jí)地區(qū)，若確需通過(guò)時(shí)，管道的強(qiáng)度設(shè)計(jì)系數(shù) F 取值應(yīng)為0.3。本工程不通過(guò)四級(jí)地區(qū)，符合安全預(yù)評(píng)價(jià)報(bào)告要求。報(bào)告還要求：埋地天然氣集輸管道的線路設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)管道沿線居民戶數(shù)及建（構(gòu)）筑物密集程度采用相應(yīng)的強(qiáng)度設(shè)計(jì)系數(shù)。GB 50349―2015《氣田集輸設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定，集輸管道采用鋼管時(shí)，地區(qū)等級(jí)劃分按現(xiàn)行GB 50251―2015《輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》執(zhí)行。按照Q/SH 0245―2009《高含硫化氫氣田天然氣集輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》第6.3.2章節(jié)要求，管道的強(qiáng)度設(shè)計(jì)系數(shù)應(yīng)按規(guī)范要求的強(qiáng)度設(shè)計(jì)系數(shù)進(jìn)行取值。根據(jù)上述原則，確定本工程線路處于二級(jí)地區(qū)。確定地區(qū)等級(jí)后，需根據(jù)《高含硫化氫氣田天然氣集輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》確定設(shè)計(jì)系數(shù)。

2.2  防腐層選用

本工程腐蝕環(huán)境按C5級(jí)考慮。根據(jù)中國(guó)石化防腐絕熱質(zhì)量提升工程規(guī)定，外防腐涂層設(shè)計(jì)壽命不低于15年。

（1）站外集輸管線外防腐保溫

新建站外埋地集輸保溫管道采用的外防腐涂層為加強(qiáng)級(jí)單層熔結(jié)環(huán)氧粉末（FBE），涂層總干膜厚度≥400 μm。外防腐保溫選用40 mm硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料保溫層。直管段硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料保溫層施工采用“一步法”（表 1），熱煨彎管硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料保溫層施工采用“管中管法”（表 2）。

表 1 “一步法”工藝防腐保溫管結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù) 

表 2 “管中管法”工藝防腐保溫管結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù) 

防護(hù)層補(bǔ)口采用熱熔膠型輻射交聯(lián)聚乙烯熱收縮補(bǔ)口帶（基材厚度≥1.2 mm，膠粘劑層厚度≥1.0 mm，膠帶厚度≥2.2 mm）。因天然氣管道的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料保溫管的管端預(yù)留長(zhǎng)度為500 mm±10 mm，每個(gè)焊口處的防護(hù)層補(bǔ)口需用2套熱收縮補(bǔ)口帶（收縮后寬度≥700 mm）采用搭接法施工進(jìn)行補(bǔ)口，2套熱收縮補(bǔ)口帶間搭接寬度不小于100 mm。

（2）內(nèi)腐蝕控制

管道內(nèi)防腐。本工程高含硫管道主要采用抗硫碳鋼管材+緩蝕劑的內(nèi)腐蝕控制工藝，對(duì)站內(nèi)酸氣管道系統(tǒng)和站外集輸管道不采用內(nèi)防腐涂層。新建鋼質(zhì)雨水管道內(nèi)防腐采用無(wú)溶劑液體環(huán)氧涂料，干膜厚度≥450 μm。管端預(yù)留長(zhǎng)度100 mm～150 mm。補(bǔ)口防腐層與主防腐層搭接應(yīng)不小于50 mm，施工采用“倒退補(bǔ)口法”。

設(shè)備內(nèi)防腐。本工程對(duì)高含硫設(shè)備（包括重力式分離器、采出水罐和火炬分液罐）內(nèi)防腐推薦采用金屬修補(bǔ)劑+高分子陶瓷金屬阻隔涂層，其中高壓設(shè)備（重力式分離器）的高分子陶瓷金屬阻隔涂層干膜厚度≥600 μm，低壓設(shè)備（采出水罐和火炬分液罐）的高分子陶瓷金屬阻隔涂層干膜厚度≥400 μm。設(shè)備內(nèi)防腐采用金屬修補(bǔ)劑修復(fù)，再采用高分子陶瓷金屬阻隔涂層對(duì)設(shè)備整體涂裝保護(hù)。

2.3  管道敷設(shè)方式和埋深

管道順側(cè)坡或坡腳敷設(shè)時(shí)，合理的管溝挖深和開(kāi)挖方式對(duì)山體的穩(wěn)定性至關(guān)重要。為了防止管溝開(kāi)挖對(duì)山體造成過(guò)大的擾動(dòng)破壞，引起滑坡或塌方，要求管溝采用淺挖方式，保證管頂以上有0.8 m的覆蓋土，嚴(yán)禁大規(guī)模爆破或深挖。

3  結(jié)語(yǔ)

天然氣管道在山區(qū)敷設(shè)的情況逐年增加，針對(duì)地形復(fù)雜的山區(qū)地段，在設(shè)計(jì)及施工過(guò)程中應(yīng)采用有針對(duì)性的安全措施，保證管道施工及運(yùn)行安全。對(duì)含硫化氫天然氣管道，除了避開(kāi)人口密集、環(huán)境敏感及大落差地形外，管道的強(qiáng)度設(shè)計(jì)系數(shù)要滿足現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)要求，管道和設(shè)備要采取防腐措施，管溝采用淺挖方式，以保證管道后期運(yùn)營(yíng)安全。

作者簡(jiǎn)介：樊黑欽，1971年生，本科，高級(jí)工程師，主要從事天然氣集輸管道的設(shè)計(jì)等工作。聯(lián)系方式：13333935754，13333935754@139.com。