第一篇：沉井技術在水電站埋藏式壓力管道工程施工中的應用

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沉井技術在水電站埋藏式壓力管道工程施工中的應用

作者：王葵華

來源：《科技創新導報》2012年第20期

摘 要:本文介紹西里水電站埋藏式壓力管道施工過程中,采取沉井施工技術進行施工,確保了工程安全和施工安全。

關鍵詞:沉井 水電站 埋藏式 壓力管道

中圖分類號:TV7 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)07(b)-0121-02引言

西里水電站位于四川省阿壩州黑水縣境內,是黑水河左岸一級支流毛爾蓋河水電梯級規劃的最末一級電站。電站為引水式開發,電站閘址位于俄多溝與毛爾蓋河匯口下游,廠址位于西里村毛爾蓋河右岸,電站裝機容量為3×26MW,多年平均年發電量3.634億kW·h。

電站由首部樞紐、引水系統和地面發電廠房等組成。電站從閘址右岸側向取水,引水隧洞沿毛爾蓋河右岸布置,全長12556.52m。隧洞斷面型式平底馬蹄型。

廠址為三疊系上統侏倭組(T3zh)深灰～灰色變質砂巖夾砂質板巖及炭質片巖,巖體結構類型為層狀,巖層產狀N10～30°E/SE∠40～60°,為外傾坡,巖層走向與河流流向呈小～中等角度相交,傾向左岸偏下游。第四系松散堆積層主要分布于河床、階地和谷坡及坡腳,為沖積、沖洪積、崩坡積及冰水堆積層,谷坡上部及坡頂還分布有殘積土。廠址覆蓋層厚度44.9～57.6m。廠址區位于占提克至工段倒轉向斜東南翼,區內無區域性斷裂通過,次級小斷層隨機分布。據現場調查,物理地質現象主要表現為較強烈的風化卸荷,推測強卸荷水平深度15～25m,弱卸荷水平深度35～55m。

壓力管道為地下埋藏式,采用一條主管,經二個卜形岔管分為兩條支管分別向廠房內兩臺機組供水的聯合供水布置方式。壓力管道內徑4.5m,總長375.96m。壓力管道與廠房連接段覆蓋層埋深為16m。沉井施工技術介紹

沉井是修筑深基礎和地下構筑物的一種新型施工工藝。施工時先在地面或基坑內制作開口的鋼筋混凝土井身,待其達到規定強度后,在井身內部分層挖土運出,隨著挖土和土面的降低,沉井井身靠其自重或在其他工程措施協助下克服與土壁間的摩阻力和刃腳反力,不斷下沉,直至設計標高就位,然后進行封底。

沉井施工工藝的優點是:可在場地狹窄情況下施工較深(可達50m以上)的地下工程,且對周圍環境影響較小;可在地質、水文條件復雜地區施工;施工不需復雜的機具設備;與大開挖相比,可減少挖、運和回填工程量。沉井工藝一般適用于工業建筑的深坑(料坑、鐵皮坑、翻車機室等)、設備基礎、水泵房、橋墩、頂管的工作井、深地下室、取水口等工程施工。

西里水電站沉井位于埋藏式壓力管道與地面廠房連接處,壓力管道從其中間穿過。該沉井平面形狀為矩形,斷面形式為8m×8.2m,井壁鋼筋混凝土厚60cm,頂面設計標高為2135.30m,刃腳底部設計標高為2119.00m,沉井總深度為16.3m。該沉井根據地質和現場實際情況,采用“井中人工干挖取土法”施工,排水下沉,干封底。設計下沉起始標高為2134.8m。沉井制作

3.1 基礎

沉井刃腳范圍以外30cm基礎要夯實,夯實后滿鋪50cm砂石墊層,整平后用平板振搗器振搗密實。在刃腳基礎范圍以外30cm做15cm的C10混凝土墊層。

3.2 鋼筋制安

a鋼筋加工

(1)鋼筋現場鋼筋制作場加工。

(2)鋼筋的表面潔凈無損傷,油漆污染和鐵銹等在使用前清除干凈。帶有顆粒或片狀老銹的鋼筋不得使用。

(3)鋼筋平直,無局部彎折,鋼筋的調直遵守以下規定:

①采用冷拉方法調直鋼筋時,Ⅰ級鋼筋的冷拉率不宜大于4％;Ⅱ、Ⅲ級鋼筋的冷拉率不宜大于1％;

②冷拔低炭鋼絲在調直機上調直后,其表面不得有明顯擦傷,抗拉強度不得低于施工圖紙的要求。

(4)鋼筋加工的尺寸符合施工圖紙的要求,加工后鋼筋的允許偏差不得超過表1和表2的數值。

鋼筋的安裝位置、間距、保護層及各部分鋼筋大小、尺寸均按照施工圖紙的規定進行,其允許偏差控制在《水工混凝土施工規范》(DL/T5144－2001)要求的范圍內。為確保混凝土保護層的必要厚度,在鋼筋和模板之間設置強度不小于結構設計強度的混凝土墊塊,墊塊中埋設鐵絲與鋼筋扎緊,墊塊位置互相錯開,分散布置。各排鋼筋之間用短鋼筋支撐,以保證位置準確。

c鋼筋連接

現場鋼筋的連接采用手工電弧焊焊接或機械連接,為提高工效,節約材料,對于能夠采用機械連接的部位,優先考慮機械連接。鋼筋接頭分散布置,并符合設計及相關規范要求。現場所有焊接接頭均由持有相電焊合格證件的電焊工進行焊接,以確保質量。

焊接方法包括:現場豎向或斜向(1∶0.5范圍內)鋼筋焊接:直徑在22mm以下,主要采用搭接手工電弧焊;直徑在22mm以上,主要采用接觸幫條焊,單面焊10d,雙面焊5d,鋼筋中心線必須盡量保持一致;直徑22mm以下考慮采用搭接接頭,同一斷面處的鋼筋接頭數量刃腳處不超過25%,其余區域不超過50%。

3.3 模板施工

首先在墊層上畫出刃腳的外圍尺寸線,并用木模支模,為保證砼成型質量,木模必須要經過挑選,表面毛糙或不平的不得使用且盡量使用大板的木模以減少接縫。筒內用鋼管架做四壁支撐,四周搭設鋼管架做外壁支撐,并做環形鋼管箍固定木模防止爆模,墻內采用直徑12mm的鋼筋做間距500×500mm的對拉桿。刃腳模板在砼強度達到75%后方可進行拆除,其余在砼強度達到50%后進行拆除。模板拆除后要分類堆碼,方便下次使用。

3.4 混凝土施工

此沉井分三節澆筑,第一節高5.55m,第二節高5.30,第三節高5.45m。混凝土強度:井壁、橫梁、拱墻為C25,封底砼墊層為C15,找平層為C20。混凝土總方量為363.93m3。第一節為

112.2m3,第二節為107.74m3,第三節為144.02m3。混凝土采用現場攪拌,砼強度嚴格按設計掛牌施工,用塔吊吊運至倉位下料。

(1)混凝土分層

由于每節沉井較高,為了避免因下料高度過大造成砼離析,混凝土澆筑采用分層澆筑,每層厚度控制在30～50cm,用竄筒下料。

(2)混凝土振搗

由于沉井井壁較長,為了保證混凝土澆筑質量,混凝土振搗采用2～3臺高頻率插入式φ50電動振搗器振搗,振動棒各插點的間距均勻,中間不超過振動棒有效作用半徑的1.5倍,為保證分層間的結合緊密振搗器插入下一層的深度不得小于50cm;振搗時,振搗器盡量避免接觸模板,以防止模板變位。

(3)施工縫面處理

施工縫面處理方法為:在混凝土初凝后至終凝前,使用4～6kg/cm2壓力水沖或人工去乳皮和灰漿,直到混凝土表面積水由渾變清,露出粗砂粒或小石為止。沖毛后,清冼干凈,保持清潔、濕潤,在澆筑上層混凝土前,層面松動物及積水清除干凈后均勻鋪設一層2～3cm厚的水泥砂漿,砂漿標號比同部位混凝土標號高一級,以鋪設砂漿后30min內被覆蓋為限,確保新老混凝土結合良好。

(4)砼養護:砼養護采用鋪麻袋或薄膜覆蓋養護28d。

(5)低溫季節澆筑混凝土溫控措施。

由于很快就進入冬季澆筑混凝土要采取保溫措施,確保混凝土不被凍壞,措施如下:

對骨料設頂棚防雨、防雪和防霜,防止骨料結冰,提高骨料入機口溫度,混凝土拌和時用熱水拌和,提高混凝土出機口溫度;

摻用早強劑,提高混凝土早期強度,增強抗凍能力;

運輸過程中用保溫薄膜覆蓋,防止熱量損失;拆模后立即用保溫薄膜覆蓋表面。并臨時封堵孔洞,間歇層面保溫至上層混凝土覆蓋前為止。沉井下沉施工工藝

此沉井分三節第一節高5.55m,第二節高5.30,第三節高5.45m,分多次下沉到位。

4.1 下沉施工前的準備工作

(1)沉井下沉須對沉井辦完驗收工作,砼強度應達到設計強度的100%方可就位下沉。

(2)下沉前,先將沉井壁內外底部的模板拆除,保證沉井內外壁平整光滑,無影響下沉的障礙物。

(3)搭設鋼質手扶梯,布設照明系統。

(4)沉井四周外測設標高控制點的軸線控制線,按序編號,以便于沉井下沉時進行觀測。

(5)沉井下沉所需設備完好到位。

(6)勞動組織分工安排。

(7)測量水準點,技術復核確。

(8)下沉前安全檢查,確認無隱患。

4.2 沉井下沉施工

(1)沉井就位后首先在井壁四角設置高程控制點,在井壁中心線內外壁對稱設置中線及垂線控制線,便于在下沉過程中及時觀測、測量控制。

(2)第一節下沉前先挖去刃腳下方的墊層,四周均勻掏空,中間留1～2m(視地質情況而定)的臺,挖土順序為先中間后四周,待大部分的土都挖完后才挖去臺,要均勻的挖,不能一次把一個挖完否則會導致井偏斜,直至井下沉到開挖位置。每次開挖深度及下沉深度控制在20～30cm。后照此循環下沉到設計標高。如發現沉井下沉太慢則可以采取在井壁頂部增加荷載的方法使之下沉。

(3)此沉井土方開挖量為1070m3。沉井下沉中挖土必須均勻對稱,挖土主要采用人工開挖,松散部分采用十字鎬、鋼釬等工具,如遇比較堅硬的基巖或大的孤石即采用鉆孔爆破的方法開挖,爆破采用人工鉆孔,用YT-28手風鉆,造孔直徑32mm,藥卷直徑25mm,為了爆破對沉井產生影響和破壞,爆破采取淺孔松動爆破。采用塔吊或搭設井架提升出土,運至指定地點或臨時堆場,沉井周圍嚴禁堆土。

(4)沉井下沉過程中必須嚴密檢測,發現沉井傾偏及時糾正,每次下沉前和下沉后都要做觀測記錄和施工記錄,記錄下沉深度,偏移情況,開挖面地質情況。高程觀測可用水準儀,垂直度和位移情況可用經緯儀或全站儀觀測。及時分析觀測記錄,便于隨時掌握沉井下沉情況,如發現問題便于及時采取措施。

(5)當沉井接近設計標高時須做穩定觀測,觀測24小時下沉量小于10cm即可。沉井至設計標高時偏差不超過下列值:

(a)水平位移與下沉深度之比不大于1/100,且不大于100mm;

(b)沉井刃腳平均標高與設計標高的偏差不大于80mm。

(6)施工排水

施工排水采用離心式水泵抽水,水排至施工區域外。坑內采用挖集水坑(初步計劃

1.5m×1.5m×1m,視滲水情況而定)。

(7)對沉井偏移的控制及補救措施

在下沉過程中對沉井要及時觀測,發現沉井偏移要采取補救措施。

在下沉過程中要使沉井均勻的下沉,防止因為多次下沉不均勻而沉井傾偏從而導致軸線偏移。當發現某一方下沉過慢時即沉井沉井有傾偏現象時則開挖時先挖那一側,使之保持垂直下

沉。當發現軸線已經偏移則在開挖過程中有意識的把偏移軸線一側多挖,使之傾偏再校正,反復多次使之回到原來的軸線上。沉井封底施工

待沉井下沉穩定后,將底部挖成鍋蓋形狀,將刃腳部位填實。填鋪15cm的砂石墊層并夯實后澆筑20cm厚C20砼。在澆筑砼之前底部要保持干燥,不能有積水。封底施工前在基坑底部打入鋼管接離心泵抽水,隨后將集水坑填實后進行封底施工。待封底砼達到一定強度后用快硬性砼將鋼管封堵后填土。土方回填及拱墻施工

封底后,待砼達到一定強度后開始土方回填,填至標高2125m時開始進行拱墻的施工,拱墻施工后砼達到100%強度后開始2125m以上的土方回填。回填土要隨填隨夯實。每層厚度控制在30～40cm。結語

第二篇：陰極保護在埋地天燃氣管道中的應用

陰極保護在埋地天燃氣管道中的應用

(2011-08-10 12:25:10)

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標簽：

雜談

摘要：天然氣管線在施工及運行過程中防腐層產生破損在所難免，導致管材與土壤電位存在差異，產生電化學腐蝕，因此管網應采取防止電化學腐蝕的措施——陰極保護法。埋地防腐管線在確保防腐層質量良好、施工及運行中防止破損外，犧牲陽極的保護是必不可少的。關鍵詞：犧牲陽極；陰極保護；施工方法工作原理

在土壤等電解質環境中，犧牲陽極因其電極電位比被保護體的電位更負，當與被保護體連接后將優先腐蝕溶解，釋放出的電子在被保護體表面發生陰極還原反應，抑制了被保護體的陽極溶解過程，從而對被保護體提供了有效的陰極保護。

2犧牲陽極的主要特點

(1)適用范圍廣，尤其適用于中短距離和復雜的管網。

(2)陽極輸出電流小，發生陰極剝離的可能性小。

(3)隨管道安裝一起施工時，工程量較小。運行期問，維護工作簡單。

(4)陽極輸出電流不能調節，可控性較小。

(5)無需外部電源，對外界干擾少，安裝維護費用低，無需征地或占用其他建(構)筑物，保護電流利用率高。

3犧牲陽極的作用

(1)防止防腐層破損處的腐蝕，也就是對被保護鋼管進行陰極極化，將其電位轉移到保護電位，使鋼管上所有的防腐層破損點都呈現陰極傾向。

(2)判斷鋼管是否有腐蝕危險，即在管線沿線隔一定距離設置檢測樁，定期測試管地電位以檢測管線防腐層是否存在破損并遭到腐蝕。如果存在腐蝕就應采取措施，將管線的穿孔泄露問題消滅在萌芽中。4犧牲陽極的設計與施工方法

4．1犧牲陽極的設計

(1)電防護法在選用時應符合以下要求：當土壤電阻率>100~2·m時不宜使用犧牲陽極犧牲陽極的使用壽命與天然氣管道相匹配，一般為15a左右；所有被保護的埋地鋼質管道應根據需要設置絕緣接頭或絕緣法蘭。

(2)采用犧牲陽極法時，選用陽極的保護準則為：相對硫酸銅參比電極的陰極極化電位應達到一0．85V或更負；管道表面與接觸電解質的穩定飽和銅／硫酸銅參比電極之問的陰極極化電位差值最小為100mV。

(3)通常根據土壤電阻率選取犧牲陽極的種類(見表1)，根據保護電流的大小選取陽極的規格。

(4)犧牲陽極的埋設分為軸向和徑向，埋設位置與被保護的燃氣管

道的距離宜為3～5m，但不宜小于一0．3m；埋設深度在冰凍線以下，且埋設在潮濕的土壤中；埋沒形式可采用立式或臥式。在陽極與被保護管道之間，嚴禁沒置其他金屬構筑物。

(5)犧牲陽極檢測樁、檢測頭在設置時應符合下列要求：犧牲陽極的陰極保護測試系統應能提供被保護體的自然電位、陽極性能、保護電位的功能；檢測樁、檢測頭宜沒置在燃氣主干管沿線；宜每五組犧牲陽極或至少lkm處設置1個檢測樁；檢測樁應設置在兩組犧牲陽極的管段中間部位，且宜安裝在管道沿線中土壤腐蝕性強、濕度大、地下水位高或管道絕緣防腐層薄弱的地點；宜在每個檢測樁附近設置1個檢i受0頭。

(6)設置檢測樁和檢測頭的目的：檢測樁是為了監測犧牲陽極裝置的保護電位。檢測頭是為了檢測、掌握陰極保護系統運行后管道被保護狀態。

4．2犧牲陽極的施工要求

(1)陽極的埋設：填包料要按比例調拌均勻，不得混入泥土等雜物，裝入?300mm×1000mm的棉或麻布袋中，將經過鐵砂紙打光及表面清潔處理的陽極及時插入填包料中心位置并壓實，此時填包料的厚度不得小于50mm，且厚薄均勻、密實；包外用鐵線纏繞綁實平臥或豎直埋設在管道側邊的2～3m處，埋深應與管道埋深相同，并要在冰凍線以下，用細原土分層澆水濕潤后回填土。

(2)所有的電纜與陽極、銅鼻子、管道、加強板的連接采用錫焊(分線盒內的連接除外)，焊接前都要剝去防腐絕緣層，清潔、打磨光焊

接處；在焊接處及電纜的外裸部位必須做好絕緣防腐處理；電纜加PVC保護套管松緩自然埋設，埋深與管道埋深相同。

(3)在防護罩內的電纜要有0．8m左右的冗余長度(電纜冗余部分不加PVC保護套管)，以便將分線盒提出地面以檢測參數；分線盒的兩個出線孔用浸過瀝青的麻絲填實，再用瀝青填平做防水處理。

(4)連接管道的電纜顏色應與其它電纜顏色區分開，以便辯認檢測。

(5)分線盒在施工安裝、檢測完畢后，蓋子必須擰緊以防水。

(6)電纜與管道聯接完畢后做防腐密封一直是工程施工中的難點，根據實踐采用牛油膠布密封外包PE帶的方法。牛油膠布國內外廠家都有銷售，它是一種浸滿礦脂的帶狀無紡氈，具有很好的塑性，能緊密粘附在任意復雜的表面，礦脂可填充在細小的縫隙中。PE帶是類似電工膠布的聚乙烯薄膜，包纏在牛油膠布外，可防止回填土污染和土壤應力破壞，使礦脂歷經數年也不會干涸，從而保持長期有效的密封。

(7)陽極的埋設點必須做永久性標志，永久性標志可以包括周圍建筑物。

5結語

從實踐中得出結論：如果埋地鋼管沒有良好的防腐措施，2～4年就可能腐蝕穿孑L，而天然氣管網在市區內，一旦漏氣就可能導致爆炸、火災、中毒等惡性事故，因此埋地防腐管線在確保防腐層質量良好、施工及運行中防止破損外，犧牲陽極的保護是必不可少的。

第三篇：CAD技術在水電預留預埋中的應用

CAD技術在水電預留預埋施工中的應用

目前住宅樓智能化程度越來越高，預埋電氣管線越來越復雜，包括分戶進戶干線、照明、插座、電視、電話、網絡、煤氣探測器、緊急報警、窗磁門磁、可視對講、消防探測器、消防廣播、手動報警、控制模塊、應急照明等各種類型的管線交叉施工。并且強電井、弱電井、管道井、風道、電梯井集中設臵，因此更加增強了管線預埋的施工難度，結果通常是在強電井、弱電井集中部分的管線布臵密集、交叉嚴重，有時管線將整個樓板布滿甚至出現三層以上交差，并且戶內存在強、弱電插座間距過小、插座和散熱器位臵重合等問題。不僅不符合規范要求，更嚴重的是嚴重影響了后道工序的施工、影響了結構了強度。另外，管線成品保護難度大，在后面的工序施工時會將管線交叉部位壓壞，管線變形嚴重，導致穿線時線管不通。

在水電施工圖紙尤其是電氣圖紙的設計中，通常是穿線導管、開關插座、照明燈具、弱電末端、散熱器等的位臵在圖紙上是不明確定位的，只是示意了線路的連接走向，但是在施工的過程中，必須嚴格按照規范要求施工，比如：開關距門邊150mm—200mm，強、弱電插座間距300mm以上，插座和散熱器間距200mm以上，和側墻間距200mm以上，感煙探頭和燈具距離200mm以上，穿線導管預埋盡量走直線并不得出現三層以上交叉，成排線管間距25mm以上等等。CAD平面制圖技術作為現代辦公軟件的一部分，簡單易學，通常每個人都可以很好的掌握并熟練的應用，因此利用CAD技術解決預埋管線多而復雜的問題是個很好的辦法。

在每層樓板施工前，利用CAD制圖將各個專業的圖紙畫在同一個圖紙上，每個專業的圖紙分為不同的圖層，并且所有前端（配電箱、弱電箱）、末端（開關、插座、燈具、弱電插座、煤氣探測器、緊急報警按鈕、窗磁門磁、可視對講分機、感煙探測器、消防廣播、手動報警按鈕、控制模塊）利用標注定位，各個專業的標注也分為不同的圖層，所有圖層分為不同的顏色。所有專業的圖紙畫完以后，打開所有的圖層，就可以明顯的看出線管交叉位臵，末端間距、重合情況，然后根據規范要求和結構布臵，重新調整末端位臵，確實無法調整的可以及時和設計院聯系。另外根據結構布臵和管線情況可以適當調整管線走向，不但可以解決管線交叉，還可以在不影響功能的前提下改變管線走向，盡量縮短管線長度，有效節約成本。在所有位臵調整完畢后，標注所有末端的標高，方便施工，方便檢查。這樣畫圖工作就結束了。

畫圖的目的就是要指導施工，因此，就要所有的人都看得懂。然而現在是將每個專業的圖紙放到了同一張圖上，必然的結果是圖非常亂，施工的人無法理清頭緒。在打印出圖的時候就要分圖層打印，因為設臵了圖層，所以每個專業可以單獨打印。打印最好用A3的圖紙，不但可以看的清楚，而且便于攜帶。在施工的過程中可以放棄設計院的圖紙，嚴格按照修改后的小圖施工。在施工的過程中發現不合理的地方及時溝通，重新調整局部布局。CAD技術在水電預留預埋中應用的過程就是一個合并分析——分解控制的過程。

CAD技術在水電預留預埋中應用取得的效果：

1、保證了強、弱電插座的間距；

2、保證了感煙探頭和照明燈具的間距；

3、解決了插座和散熱器的位臵沖突的問題；

4、解決了管線三層交叉問題；

5、明確的標明了所有隱蔽內容的具體位臵，方便了后續的施工；

6、避免了漏埋、錯埋現象；

7、合理的布臵了管線，保證了結構的施工，有效的節約了成本；

8、優化了樓板預埋布臵，提升了企業形象。

第四篇：輸油管線泄漏監測技術在勝利油田油氣管道輸送中應用

輸油管線泄漏監測技術在勝利油田油氣管道輸送中應用

發布時間：2005.11.07 閱覽次數：1657 作者：曹志陽 單位：

摘要：文章對國內外輸油管道泄漏檢測方法進行了分析，對油田輸油管道防盜監測的方法進行了探討。針對油田輸油管道防盜監測問題，指出了油田輸油管道防盜監測系統的關鍵技術是管道泄漏檢測報警及泄漏點的精確定位，并介紹了勝利油田輸油管道泄漏監測系統的應用情況。

主題詞：輸油 管道 泄漏 監測 防盜

泄漏是輸油管道運行的主要故障。特別是近年來，輸油管道被打孔盜油以及腐蝕穿孔造成泄漏事故屢有發生，嚴重干擾了正常生產，造成巨大的經濟損失，僅勝利油田每年經濟損失就高達上千萬元。因此，輸油管道泄漏監測系統的研究與應用成為油田亟待解決的問題。先進的管道泄漏自動監測技術，可以及時發現泄漏，迅速采取措施，從而大大減少盜油案件發生，減少漏油損失，具有明顯的經濟效益和社會效益。國內外輸油管道泄漏監測技術的現狀

輸油管道泄漏自動監測技術在國外得到了廣泛的應用，美國等發達國家立法要求管道必須采取有效的泄漏監測系統。

輸油管道檢漏方法主要有三類：生物方法、硬件方法和軟件方法。

1.1 生物方法

這是一種傳統的泄漏檢測方法，主要是用人或經過訓練的動物（狗）沿管線行走查看管道附件的異常情況、聞管道中釋放出的氣味、聽聲音等，這種方法直接準確，但實時性差，耗費大量的人力。

.2 硬件方法

主要有直觀檢測器、聲學檢測器、氣體檢測器、壓力檢測器等，直觀檢測器是利用溫度傳感器測定泄漏處的溫度變化，如用沿管道鋪設的多傳感器電纜。聲學檢測器是當泄漏發生時流體流出管道會發出聲音，聲波按照管道內流體的物理性質決定的速度傳播，聲音檢測器檢測出這種波而發現泄漏。如美國休斯頓聲學系統公司（ASI）根據此原理研制的聲學檢漏系統（wavealert），由多組傳感器、譯碼器、無線發射器等組成，天線伸出地面和控制中心聯系，這種方法受檢測范圍的限制必須沿管道安裝很多聲音傳感器。氣體檢測器則需使用便攜式氣體采樣器沿管道行走，對泄漏的氣體進行檢測。

1.3 軟件方法

它采用由SCADA系統提供的流量、壓力、溫度等數據，通過流量或壓力變化、質量或體積平衡、動力模型和壓力點分析軟件的方法檢測泄漏。國外公司非常重視輸油管道的安全運行，管道泄漏監測技術比較成熟，并得到了廣泛的應用。殼牌公司經過長期的研究開發生產出了一種商標名稱為ATMOS Pine的新型管道泄漏檢測系統，ATMOS

Pine是基于統計分析原理而設計出來的，利用優化序列分析法（序列概率比試驗法）測定管道進出口流量和壓力總體行為變化以檢測泄漏，同時兼有先進的圖形識別功能。該系統能夠檢測出1.6kg/s的泄漏而不發生誤報警。

目前國內油田長距離輸油管道大都沒有安裝泄漏自動檢測系統，主要靠人工沿管線巡視，管線運行數據靠人工讀取，這種情況對管道的安全運行十分不利。我國長距離輸油管道泄漏監測技術的研究從九十年代開始已有相關報道，但只是近兩年才真正取得突破，在生產中發揮作用。清華大學自動化系、天津大學精密儀器學院、北京大學、石油大學等都在這一方面做過研究。如：中洛線（中原—洛陽）濮陽首站到滑縣段安裝了天津大學研制的管道運行狀態及泄漏監測系統（壓力波法），東北管道局1993年應用清華大學研制的檢漏系統（以負壓波法為主，結合壓力梯度法）進行了現場試驗。管道泄漏監測技術的研究

通過對國內外各種管道泄漏檢測技術的分析對比，結合油田輸油管道防盜監測的特殊要求，勝利油田油氣集輸公司等單位組織開展了廣泛深入的調查研究。

防盜監測系統的技術關鍵解決兩方面的問題：一是管道泄漏檢測的報警，二是泄漏點的精確定位。針對這兩項關鍵技術勝利油田采用的技術思路是：以壓力波（負壓波）檢測法為主，和流量檢測法相結合。2.1 系統硬件構成

① 計算機系統:在管道的上下游兩端各安裝了一套工業控制計算機,用于數據采集及軟件處理。

② 一次儀表: 壓力變送器 溫度變送器 流量傳感器

③ 數據傳輸系統:兩套擴頻微波設備，用于實時數據傳輸。

2.2 檢漏方法

2.2.1負壓波法

當長輸管道發生泄漏時，泄漏處由于管道內外的壓差，使泄漏處的壓力突降，泄漏處周圍的液體由于壓差的存在向泄漏處補充，在管道內產生負壓波動，這樣過程從泄漏點向上、下游傳播，并以指數律衰減，逐漸歸于平靜，這種壓降波動和正常壓力波動大不一樣，具有幾乎垂直的前緣。管道兩端的壓力傳感器接收管道的瞬變壓力信息，而判斷泄漏的發生，通過測量泄漏時產生的瞬時壓力波到達上游、下游兩端的時間差和管道內的壓力波的傳播速度計算出泄漏點的位置。為了克服噪聲干擾，可采用小波變換或相關分析、基于隨機變量之間差異程度的kullback信息測度檢測等方法對壓力信號進行處理。前蘇聯從20世紀70年代開始研究和使用自動檢漏技術，負壓波檢漏系統的普及，使輸油管線泄漏事故減少88%。負壓波的傳播規律跟管道內的聲音、水擊波相同，其速度取決于管壁的彈性和液體的壓縮性。國內曾經實測過大慶原油管道在平均油溫44℃、密度845kg/m3時的水擊波傳播速度為1029m/s。對于一般原油鋼質管道，負壓波的速度約為1000～1200m/s，頻率范圍0.2～20kHz。負壓波法對于突發性泄漏比較敏感，能夠在3min內檢測到，適合于監視犯罪分子在管道上打孔盜油，但是對于緩慢增大的腐蝕滲漏不敏感。

負壓波法具有較快的響應速度和較高的定位精度。其定位公式為

上下游分別設置壓力測點p1、p2，當管線在X處發生泄漏時，泄漏產生 的負壓波即以一定的速度α向兩邊傳播，在t和t+τ0時刻被傳感器p1、p2檢測到，對壓力信號進行相關處理，式中α為波速，L為p1、p2之間的距離

未發生泄漏時，相關系數Φ（τ）維持在某一值附近；當泄漏發生時，Φ（τ）將發生變化，而且當τ＝τ0時，Φ（τ）將達到最大值。

理論上：

解出定位公式如下：

式中：X 泄漏點距首端測壓點的距離 m

L 管道全長m

a 壓力波在管道介質中的傳播速度 m/s

上、下游壓力傳感器接收壓力波的時間差 s

由以上公式可知要實現準確的定位，必須精確的計算壓力波在管道介質中的傳播速度a和上、下游壓力傳感器接收壓力波的時間差。

① 壓力波在管道介質中傳播速度的確定

壓力波在管道內傳播的速度決定于液體的彈性、液體的密度和管材的彈性：

式中 α——管內壓力波的傳播速度，m/s；

K——液體的體積彈性系數，Pa；

ρ——液體的密度，kg/m ；

E——管材的彈性，Pa；

D——管道的直徑，m；

e——管壁厚度，m；

C ——與管道約束條件有關的修正系數；

式中彈性系數K和密度ρ隨原油的溫度變化而變化，因此，必須考慮溫度對負壓波波速的影響，對負壓波波速進行溫度修正。在理論計算的基礎上，結合現場反復試驗，可以比較準確的確定負壓波的波速。

② 壓力波時間差 的確定

要確定壓力波時間差，必須捕捉到兩端壓力波下降的拐點，采用有效的信號處理方法是必須的，如：Kullback信息測度法、相關分析法和小波變換法。

③ 模式識別技術的應用

正常的泵、閥、倒罐作業等各種操作也會產生負壓波。為了排除這些負壓波干擾，在系統中采用了先進的模式識別技術，依據泄漏波與生產作業產生的負壓波波形等特征的差別,經過現場反復模擬試驗，提高了系統報警準確率,減少了系統誤報警。

2.2.2流量檢測

管道在正常運行狀態下，管道輸入和輸出流量應該相等，泄漏發生時必然產生流量差，上游泵站的流量增大，下游泵站的流量減少。但是由于管道本身的彈性及流體性質變化等多種因素影響，首末兩端的流量變化有一個過渡過程，所以，這種方法精度不高，也不能確定泄漏點的位置。德國的阿爾卑斯管道公司（TAL）原油管道上安裝使用了該系統，將超聲波流量計，夾合在管道外進行測量，然后根據管道溫度、壓力變化，計算出管道內總量，一旦出現不平衡，就說明出現泄漏。日本在《石油管道事業法》中也規定使用這種檢漏系統，并且規定在30s中檢測到泄漏量在80L以上時報警。流量差法不夠靈敏，但是可靠性較高，它跟壓力波結合使用，可以大大減少誤報警。應用效果與推廣情況

經過勝利油田組織的專家驗收和現場試驗，系統達到的主要技術指標：

①最小泄漏量監測靈敏度：單位時間總輸量的0.7％；

②報警點定位誤差：≦被測管長的2％；

③報警反應時間：≦200秒。

勝利油田輸油管道泄漏監測報警系統整體水平在國內居于領先地位，應用效果和推廣規模都是較好的，目前勝利油田油氣集輸公司輸油管道上已經推廣應用檢漏系統，取得了明顯的效益，多次抓獲盜油破壞分子，有力地打擊了盜油犯罪，為油田每年減少經濟損失1000多萬元，為管道的安全運行提供了保證。

４結論

4.1 采用負壓波與流量相結合的方法監測輸油管道的泄漏是有效的、可靠的；

4.2 依靠油田局域網進行實時數據傳輸能夠提高泄漏監測系統的反應速度，能夠實現全自動的泄漏監測報警與定位；

4.3

在油田輸油管道安裝管道泄漏監測系統能夠確保管道安全運行,明顯減少管道盜油事故的發生,具有明顯的社會效益和經濟效益。

參考文獻

1、《管線狀態監測與泄漏診斷》 化工自動化與儀表 王桂增等

2、《原油管道泄漏檢測與定位》 儀器儀表學報 靳世久等

3、Designing a cost-effective and reliable pipeline

leak-detection system Dr JunZhang Pipes & Pipelines

International January-February 1997

4、W Al-Rafai and R J Barnes Underlying the performance

of real-time software-based pipeline leak-detection

修大隊（一隊）

systems Pipes & Pipelines International Nov-Dec.1999

作者單位：勝利油田海洋石油開發公司

地址：山東省東營市河口區勝利油田海洋石油開發公司維254273

Email：czybh@sina.com

第五篇：管道防腐技術在油氣儲運中的全程控制與應用分析

管道防腐技術在油氣儲運中的全程控制與應用分析

[摘要]油氣運輸主要依靠管道運輸系統，影響管道運輸安全的主要因素是管道腐蝕，其中防腐層失效、油氣成分、溫度等都與管道腐蝕相關，因此需要采取科學的防腐技術，確保管道系?y的安全性。本文對管道腐蝕問題進行了簡單分析，然后對防腐工程的質量控制、防腐技術在油氣儲運中的應用進行了論述，希望能引起相關人士的關注。

[關鍵詞]管道防腐技術；油氣儲運；全程控制；應用分析

中圖分類號：TE988.2 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2018）17-0051-01

導言

隨著我國經濟的不斷發展，各行業對能源的需求將不斷增加。油氣能源分布和需求區域存在很大不平衡性，這就需要建設更加完善的油氣儲運系統，確保油氣運輸的安全性和暢通性。管道運輸是油氣運輸的主要形式，而腐蝕是影響管道安全的主要問題，要解決該問題，需要對管道周邊環境進行認真勘測，編制合理的施工工藝，嚴格控制工程質量，確保防腐工程的有效性，保障油氣能源的安全運輸。

油氣儲運中管道問題現狀分析

目前儲運輸送管道主要的問題包括設備本身的問題和外部環境的問題，有關部門要對兩方面進行全方位的研究和整改。

2.1 內部問題

在儲運過程中，最直接的使用媒介就是基礎管道，其產生銹蝕的基本原因就在于管道表面原有的防腐蝕涂層失效，沒有繼續產生基本的保護作用。因為管道使用一段時間后，由于各種因素影響了管道原有的性能，基本的防腐涂層和實體管道產生了分離，涂層沒有從根本上保證管道免受空氣、水等基本物質的侵蝕，形成管道腐蝕的情況。另外，還有基本油氣的問題。我國儲運過程中的油氣不盡相同，由于不同油氣的基本組成不同，導致其基本的性質有所差異，對管道產生的侵蝕作用也具有不可控性。在實際運輸過程中，大氣中的二氧化碳經過化學反應會生成具有一定酸性的物質。不僅助推了管道的侵蝕，還由于碳酸的電化學特質，形成的離子會對基本的金屬物質產生不同程度的破壞，造成管道內壁的銹蝕。除了二氧化碳以外的很多氣體還有不同程度的化學分解和合成，這就造成了油氣對儲運管道的必然侵蝕，如果沒有有效可行的辦法，腐蝕的程度只會越來越惡化。

2.2 外部問題

隨著我國油氣輸送行業的壯大，輸送管道的鋪設面積也越來越大，并且周邊的基礎設施和環境具有一定的地域差異，對管道也會產生不同程度的影響。另外，油氣儲運工程是一項十分繁雜綜合的項目，對于工程質量的監督力度如果沒有嚴格提升的話，中間可能出現的問題會更多。整體工程施工前，是否對實際的管道鋪設地質進行排查，是否對整體施工設計進行監管，是否對基本的施工材料進行驗收，這些問題都亟待解決。在施工過程中，各要素的監管疏松也不利于儲運管道的維護和管理。此外，油氣的儲運設備深埋在底下的部分會受到土壤的侵蝕，土壤中的基本微生物以及水分也會對管道造成一定的影響；而曝露在外面的部分會受到基本溫度的影響。無論是內部還是外部的影響，都會對儲運管道造成腐蝕，因此需要給予必要的重視。

強化油氣儲運中管道防腐技術的策略

關于油氣運輸管道腐蝕防控技術的強化工作中，應該提高相關部門負責人或管理人員對油氣運輸管道腐蝕情況的認知，增強油氣運輸管道防腐工作的重視程度，從而制定相關的策略與方法，降低油氣儲運管道腐蝕問題對油氣運輸業帶來的損害。

3.1 從材料的源頭，對油氣運輸管道的質量進行有效的控制

油氣運輸管道的質量不僅關系到整個油氣運輸事業的發展，也關系到廣大人民群眾的實際生活。因此，在油氣運輸管道工程項目正式開工以前，要本著嚴格認真的態度，對到廠的全部材料，尤其是防腐材料的質量確認工作，要確保防腐材料能夠達到工程項目設計當中的標準水平，沒有達到要求的材料則給予返廠處理，面對激烈的市場競爭以及油氣儲運管道腐蝕對管道運輸事業產生的影響，務必要確保防腐材料的質量達標，為今后的施工打好基礎。此外，在實際的施工過程中，要勤于檢查，加強管道工程施工的監管力度。在安裝與施工的過程中，必須要按照油氣輸送管道的工序流程來進行，以免對管道內壁或者外壁造成損傷。為了確保油氣運輸管道防腐層的質量與完整度，可以對檢查中存在的漏洞以及安全隱患進行準確的標記，最后將這些隱患與漏洞進行整理，并將其報予上級有關部門，請求上級部門派遣相關技術人員盡快對安全隱患進行排除，對于存在腐化漏洞的位置要盡快展開搶修，以免造成油氣資源的浪費。對于油氣運輸管道補口處的防腐層處理，可以使用剝離測驗法對其進行檢查，確保油氣輸送管道的整體在基礎組合焊接前能夠始終保持完整與安全。在對防腐層存在問題的部分進行修補時，要使用細致化的操作工藝，在修補施工完成后，要對修補結果進行驗收，并檢查周圍是否還存在其他的問題，以便一次性處理完畢。此外，要特別注意油氣運輸管道工程項目施工結束后的回填工作，管道回填工作是最容易導致管道防腐層發生脫落的環節，如果在回填的過程中，施工人員未按照相關工作流程進行回填，極有可能導致管道防腐涂層破損，使油氣運輸管道失去防腐涂層的保護而出現損壞。為了有效的做好管道回填工作，避免此類事件的發生，在回填以前，應該對現場的環境進行適當的整修，確保坑道的平整。然后，將管道鋪放的步驟進行分解，并加強對各個步驟的監督與管理，從而確保管道鋪放的全部過程在監督和管理下完成，使管道回填的質量得到了有效的保障。

3.2 強化油氣儲運管道整體涂層防腐技術

隨著科技不斷發展，許多傳統工藝為了適應科技時代的需求進行了技術革命，油氣運輸管道的防腐技術作為保證油氣運輸管道正常運行的關鍵性技術，在現代科技的推動下，逐漸走上了技術強化與更新的道路。以我國目前科技水平來看，熔接環氧技術與聚乙烯防腐技術是應用較廣的兩大現代化防腐技術。例如：西氣東輸工程，便是使用了聚乙烯防腐技術對管道進行了相應的防腐處理，并在實際的使用過程中，取得了較為理想的效果。除此之外，化學涂層技術在現階段雖然沒有成為管道防腐涂層技術的主流，但隨著時代發展，也逐漸步入了更多人的視野。通過對化學中電化學腐蝕原理的運用，通過犧牲電極中的陽極來保證陰極的金屬管道不受腐蝕。

結語

隨著我國經濟的不斷發展，各行業對能源的需求將不斷增加。油氣能源分布和需求區域存在很大不平衡性，這就需要建設更加完善的油氣儲運系統，確保油氣運輸的安全性和暢通性。管道運輸是油氣運輸的主要形式，而腐蝕是影響管道安全的主要問題，要解決該問題，需要對管道周邊環境進行認真勘測，編制合理的施工工藝，嚴格控制工程質量，確保防腐工程的有效性，保障油氣能源的安全運輸。

參考文獻

[1] 王琴，李爽，位陳冬，李志平.油氣運輸管道中腐蝕問題及防護措施分析[J].中國石油和化工標準與質量，2016，36（13）：92-93.[2] 高娟.油氣儲運管道防腐技術現狀與研究進展探討[J].石油和化工設備，2016，19（03）：58-60.[3] 李青.油氣儲運中的管道防腐問題探討[J].石化技術，2015，22（02）：5.[4] 周良棟，孫建波.油氣儲運中的管道防腐問題分析[J].中國石油和化工標準與質量，2013，33（16）：110.