摘要：以北方某城市的燃?xì)馐鹿蕿橐罁?jù)，結(jié)合各地的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)燃?xì)庀到y(tǒng)漏損事故進(jìn)行定性定量的統(tǒng)計(jì)分析。
關(guān)鍵詞：漏損因素；故障樹；事故概率曲線；泄漏量
Qualitative & quantitative analysis about gas system leaking accident
Taiyuan coal gas company Liu Baorong，Zhu Xicheng，Du Yufeng，Yang Jie，Mao Hulin
Abstract： According to gas accident in north city，combine experience of different city，qualitative& quantitative analysis about gas system leaking accident is discussed.
Key words：leakage element；breakdown-tree；accident probability curve；leaking discharge
1?前言
??? 隨著城市的發(fā)展和人民生活水平的提高，城市燃?xì)馐聵I(yè)得到迅速的發(fā)展，但近年來隨著城市擴(kuò)容速度的加快和燃?xì)夤芫W(wǎng)的老化。全國各地燃?xì)庵?、爆炸、中毒等惡性事故時(shí)有發(fā)生，且呈上升趨勢(shì)，給社會(huì)的公共安全與和諧穩(wěn)定帶來極大的負(fù)面影響，已成為繼交通事故、工傷事故之后的第三大殺手，為保證廣大人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，很有必要對(duì)燃?xì)庀到y(tǒng)的漏損事故進(jìn)行定性定量分析。
2 燃?xì)庀到y(tǒng)漏損事故定性分析
??? 2000年一2006年北方某城市相繼發(fā)生燃?xì)庀到y(tǒng)漏損事故411次，根據(jù)其事故發(fā)生原因，結(jié)合全國各地燃?xì)庀到y(tǒng)漏損原因，對(duì)漏損事故進(jìn)行定性分析(見表1、表2、表3)。并根據(jù)故障樹分析(FTA，F(xiàn)ault TreeAnalysis)方法將系統(tǒng)故障各種原因(包括硬件、環(huán)境、人為因素)，由總體至部分，按樹枝狀結(jié)構(gòu)自上而下逐層細(xì)化(見圖1)。
3 燃?xì)庀到y(tǒng)漏損事故的定量分析
3.1 漏損事故的統(tǒng)計(jì)分析
??? 我們對(duì)北方某城市2000年至2006年燃?xì)庀到y(tǒng)的漏損事故進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。按燃?xì)庀到y(tǒng)漏損故障樹分析法進(jìn)行分類(見表4)，并做燃?xì)庀到y(tǒng)漏損事故分類統(tǒng)計(jì)圖(見圖2、3)。
??? 從表4、圖2、圖3中可以看出，外力破壞是燃?xì)庀到y(tǒng)發(fā)生漏損的主要原因。占故障率的42％左右；自然腐蝕是燃?xì)庀到y(tǒng)發(fā)生漏損的重要原因，占故障率的35％；用戶使用不當(dāng)是燃?xì)庀到y(tǒng)發(fā)生漏損的次要原因，占故障率的12％；這3者的總和占故障率的89％，也就是說解決燃?xì)庀到y(tǒng)的漏損著重要從這3方面下手：建立專職巡線隊(duì)伍，加強(qiáng)煤氣設(shè)施的巡視檢查監(jiān)管力度，杜絕外力破壞；結(jié)合實(shí)地開挖，定期對(duì)燃?xì)庀到y(tǒng)進(jìn)行安全可靠性評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)整改，避免腐蝕漏氣現(xiàn)象；通過媒體和現(xiàn)場(chǎng)宣傳，普及燃?xì)獍踩R(shí)，加強(qiáng)用戶的安全意識(shí)，創(chuàng)造全社會(huì)的安全氛圍，避免用戶使用不當(dāng)。
3.2 管道事故概率分析
表1
類別 | 名稱 | 發(fā)生漏損原因 | 符號(hào) |
外力破環(huán)（Y） | 施工外力破環(huán)燃?xì)夤艿溃˙） | 地基勘探破壞管道。 | B1 |
挖掘機(jī)挖斷管道。 | B2 |
推土機(jī)推斷凝水缸信管。 | B3 |
路面打夯機(jī)震動(dòng)斷管道。 | B4 |
施工破壞管道地基，導(dǎo)致基礎(chǔ)下沉，管道發(fā)生不均勻沉降斷裂。 | B5 |
房屋拆除時(shí)的建筑重塊砸斷管線。 | B6 |
重車碾壓燃?xì)夤芫W(wǎng)（C） | 道路的流動(dòng)載荷經(jīng)土體傳遞作用在中低壓燃?xì)夤艿?，使管道受力；同時(shí)流動(dòng)載荷也導(dǎo)致道路的回填土的不均勻沉降，致使管道基礎(chǔ)不均勻沉降，在雙向受力的作用下，燃?xì)夤艿罃嗔研孤? | C1 |
建設(shè)時(shí)傳統(tǒng)上不考慮承受巨大載荷的住宅小區(qū)庭院管線受清運(yùn)垃圾、建設(shè)等載重車碾壓因載荷過重而被壓斷，發(fā)生泄漏。 | C2 |
重車壓壞凝水缸井圈井蓋，壓斷凝水缸信管。 | C3 |
違章建筑物壓占燃?xì)夤芫€（D） | 市場(chǎng)門面房、報(bào)亭等違章建筑物、固定物長期壓占管線，使燃?xì)夤艿篱L期在荷載的作用下，因受力產(chǎn)生緩慢沉陷，引發(fā)斷裂。 | D1 |
管線因垂直距離不夠搭建在燃?xì)夤艿郎?，使燃?xì)夤艿莱休d，在長期向下作用力的作用下發(fā)生斷裂，導(dǎo)致泄漏。 | D2 |
管線間因行凈距不夠，對(duì)燃?xì)夤芫€形成側(cè)向推力，發(fā)生位移造成管道焊口撕裂，發(fā)生泄漏。 | D3 |
燃?xì)夤芫€上綠化帶中的深根植物對(duì)管線造成損壞。 | D4 |
偷盜燃?xì)庠O(shè)施（I） | 不懂危害，偷盜管網(wǎng)上的閥門等燃?xì)庠O(shè)施。 | I1 |
用戶偷氣，破壞煤氣設(shè)施。 | I2 |
房屋拆除時(shí)偷盜煤氣管道及設(shè)施。 | I3 |
自然因素（0） | 燃?xì)夤艿栏g（A） | 電化學(xué)腐蝕。 | A1 |
化學(xué)腐蝕。 | A2 |
雜電流腐蝕。 | A3 |
微生物腐蝕。 | A4 |
腐蝕性大氣環(huán)境對(duì)燃?xì)庀到y(tǒng)造成破壞。 | A5 |
管道投運(yùn)年限長，管材材質(zhì)失效。 | A6 |
投運(yùn)年代長，防腐層失效。 | A7 |
燃?xì)夤艿赖刭|(zhì)條件變化（E） | 管道基礎(chǔ)下的人防工程因雨水沖刷塌陷導(dǎo)致燃?xì)夤艿赖鼗l(fā)生變化，管道重心下降、變形斷裂。 | E1 |
因雨水沖刷導(dǎo)致燃?xì)夤艿赖鼗鶜牧魇?，管道懸空扭曲變形? | E2 |
季節(jié)變化引起土層的不均勻脹縮、升降，導(dǎo)致管道系統(tǒng)不均勻沉降，管道鋼管焊口和鑄鐵管的機(jī)械接口處受到剪切力的破壞。 | E3 |
污水等管道破裂沖刷管道基礎(chǔ)，造成土壤流失 | E4 |
自然因素（L） | 氣柜因水槽、掛圈冰封，而發(fā)生吸空變形、脫軌漏氣等現(xiàn)象。 | L1 |
調(diào)壓站內(nèi)限壓水封筒因氣溫驟降發(fā)生凍裂現(xiàn)象，造成安全放散系統(tǒng)失靈，煤氣放散。 | L2 |
冬季氣溫驟降，凍裂戶外明裝閥門或旋塞。 | L3 |
由于氣候的變化造成設(shè)施應(yīng)力突變，從而產(chǎn)生泄漏。 | L4 |
地震引發(fā)管道受力斷裂。 | L5 |
大風(fēng)致使氣柜脫軌。 | L6 |
暴雨沖毀管道及設(shè)施。 | L7 |
表2
?類別 | ?名稱 | 發(fā)生漏損原因 | 符號(hào) |
使用不當(dāng)（P） | 用戶使用燃?xì)庠O(shè)施不當(dāng)（F） | 用戶未按使用要求事炊后關(guān)閉單氣嘴，軟管脫落發(fā)生漏氣。 | F1 |
用戶事炊時(shí)長時(shí)間離開灶具，火因溢湯、風(fēng)等因素?fù)錅缏狻? | F2 |
下進(jìn)風(fēng)嵌入式燃?xì)庠钪苯影惭b在灶臺(tái)上，無二次進(jìn)風(fēng)口。 | F3 |
液管老化，不及時(shí)更換。 | F4 |
燃?xì)庠罹呗猓脩粑窗词褂靡笫麓逗箨P(guān)閉單氣嘴。 | F5 |
用戶忘記火上做水，致使水熬干發(fā)生漏氣。 | F6 |
長時(shí)間使用熱水器致使設(shè)施燒壞漏氣。 | F7 |
用戶將熱水器煙道安裝在樓道內(nèi)，排出廢氣致人缺氧中毒。 | F8 |
用戶事炊后未關(guān)閉灶具。 | F9 |
施工原因（W） | 燃?xì)夤艿朗┩醪贿m(G) | 無證焊工施焊。 | G1 |
焊接不開坡口，造成焊縫內(nèi)有氣孔、夾渣、裂紋等缺陷， | G2 |
焊縫耒焊透，焊縫嚴(yán)重錯(cuò)邊或其它超標(biāo)缺陷造成焊縫強(qiáng)度低下。 | G3 |
焊縫未進(jìn)行檢驗(yàn)和無損探傷，未檢查出超標(biāo)焊接缺陷。 | G4 |
破壞的管道外的防腐層未及時(shí)修復(fù)，造成腐蝕穿孔。 | G5 |
安裝法蘭不同心、不同面、間距過大、過小，設(shè)備采用強(qiáng)制安裝，管道長期受應(yīng)力，影響連接質(zhì)量，造成燃?xì)庑孤? | G6 |
回填土質(zhì)量不符合技術(shù)要求，造成管道塌陷。 | G7 |
沒有嚴(yán)格進(jìn)行管道強(qiáng)度試驗(yàn)、氣密性試驗(yàn)。??? | G8 |
未嚴(yán)格按設(shè)計(jì)圖施工，擅自更改，造成管道有先天缺陷。 | G9 |
管道埋深不移。 | GIO |
燃?xì)夤艿啦馁|(zhì)選用不當(dāng)(H) | 鑄鐵管存在氣孔、縮孔、縮松、裂紋等缺陷，造成管道的局部應(yīng)力集中，導(dǎo)致管道斷裂，引發(fā)泄漏事故。 | H1 |
鋼管卷制工藝差，橢圓度差，焊縫有缺陷。??? | H2 |
閥門氣密性差。 | H3 |
鋼管壁厚不均勻，強(qiáng)度不均勻。 | H4 |
法蘭系非標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。 | H5 |
焊接材料選用、保存不當(dāng)。 | H6 |
??? 從燃?xì)夤艿缆p事故的原因分析和管道的實(shí)際運(yùn)行情況來看，管道運(yùn)行期一般可分為3個(gè)階段：投產(chǎn)初期、穩(wěn)定工作期和老齡期。在管道投產(chǎn)初期首先暴露的是管道系統(tǒng)的內(nèi)在問題，如設(shè)計(jì)、施工、管材、設(shè)備等方面的問題，事故率較高，隨著時(shí)間的延續(xù)，工程的不斷完善和調(diào)整，漏損事故率會(huì)逐漸下降至較低的水平，這一階段的時(shí)間通常為O.5年～3年：以后就進(jìn)入一般可持續(xù)20年的穩(wěn)定工作期，漏損事故率一直保持在低水平，主要為第三方責(zé)任事故：之后由于設(shè)施老化、系統(tǒng)腐蝕及磨損加劇等原因，會(huì)進(jìn)入管道的老齡期，漏損事故率逐漸增加，呈上升態(tài)勢(shì)；也就是說管道隨運(yùn)行年代的推移。事故發(fā)生概率呈浴盆狀分布(見圖4)。但若在穩(wěn)定工作期加強(qiáng)管道的檢測(cè)和維護(hù)，就可以適當(dāng)延長管道的使用壽命，降低管道的漏損事故率。
3.3 管道漏損量計(jì)算
??? 燃?xì)獾男孤┝渴窃u(píng)價(jià)管道失效損失大小的一個(gè)很重要的指標(biāo)。燃?xì)夤艿莱霈F(xiàn)的泄漏一般為孔口或裂縫泄漏，依據(jù)前人經(jīng)驗(yàn)，可假定燃?xì)夤艿罋怏w泄漏的過程為小孔流出方式，排出氣體是絕熱過程，按理想氣體考慮，利用伯努利方程和絕熱方程可得下列
?
?
??? P1——管道內(nèi)氣體的壓力，Pa；
??? k——燃?xì)獾慕^熱指數(shù)，對(duì)于天然氣、液化石油氣、水煤氣和高爐煤氣可取k=1.3，焦?fàn)t煤氣、油制氣取k：1.33，發(fā)生爐煤氣取k=1.4；
??? Qm——?dú)怏w泄漏速率，kg/s；
??? Cd——?dú)怏w泄漏系數(shù)，圓形小孔取0.97～0.98，三角孔取0.93～0.97，長形取0.9～0.93，管道內(nèi)腐蝕形成的漸縮孔取0.87～0.98，對(duì)于外腐蝕及外力機(jī)械損傷形成的漸擴(kuò)孔取0.6～0.9；
??? Aor——泄漏孔的面積，m2：
??? M——?dú)怏w摩爾質(zhì)量，kg/kmol；
??? R——摩爾氣體常數(shù)，取8.314J/(mol·K)；
