天然氣管道基礎下沉造成彎曲變形的風險分析

耿培森

摘要：天然氣管道在長期運行過程中，由于架空段會受到地質基礎下沉的影響會造成彎曲變形的情況。天然氣管道如果發生嚴重的彎曲變形，會產生開裂失效的可能性，對天然氣管道的運輸造成安全隱患，甚至可能會發生天然氣泄漏問題，不但會引發較大的火災和爆炸事故，很可能會對周邊的居民和操作人員造成致命危險。另外如果天然氣管道發生開裂，不但會對企業造成較大的經濟損失，還會對社會造成嚴重影響。因此有必要對基礎下沉造成彎曲變形的管道進行測量，分析變形因素并提出合理的改進措施，提高天然氣管道的運行效率。

關鍵詞：天然氣管道;基礎下沉;風險分析

通過管道來運輸天然氣是一種比較安全的輸送方式，但是由于各種人為因素、材料自身因素和自然環境的因素導致管道的失效時間比較短，所以往往會發生一些失效事故。另外，天然氣管道也會因為基礎下沉而造成彎曲變形，導致管道出現損壞。天然氣本身就是一種易燃易爆品，一旦發生管道失效事故就會對人體和環境造成一定的危害性，雖然管道公司已經做出相關的維護措施，但是還是有一些意外因素出現，造成天然氣管道失效。另外，因為天然氣管道比較長，每段所發生的風險都不會相同，所以就需要指定一種天然氣管道進行風險分析，在進行風險分析之前一定要收集各種對天然氣管道的影響因素。

1 風險分析

風險評價技術最早開始于美國，隨著該技術的不斷發展和研究逐漸運用到化學工業和天然氣管道輸送等方面。每個行業對于風險評價技術的運用都不會相同，所以對天然氣長輸管道定量風險評價技術應該借鑒其他行業的相關數據，來制定適合自己的風險評價技術。

在天然氣管道運行的過程中往往會出現管道失效的情況，之所以出現管道失效主要分為三種情況其中包含：穿孔、泄漏、斷裂等方面。通過對國外的天然氣管道失效數據可以發現在天然氣事故中：斷裂占1%-8%，穿孔占15%-35%，泄漏占40%-80%。其中發現造成這些管道失效的原因就是由于管道受到基礎下沉而發生的彎曲變形，因此，需要分析管道彎曲變形的原因，并提出改進措施可以有效提高管道的使用壽命。

2管道變形情況

管道應力分析需要提供管道變形準確的數據，在檢驗過程中需要使用到水平儀和精準儀對管道進行彎曲變形測量，針對彎頭焊縫方向進行變形測量。根據架空直管道彎曲變形中最大部位開始測量，可以發現管道受到地基下沉的影響較大，對該部位進行應力分析，通過建立管道模型，可以發現應力分析范圍包括架空鋪設管道以及相連接的埋地管道，可以有效得出管道在發生彎曲變形時所受到的應力情況。

3管道變形原因分析

管道在鋪設過程中，由于周圍環境的影響會導致地質基礎下沉，管道在設計階段對地質基礎下沉預估不足，以及在施工階段沒有按照相關要求進行施工、監督人員檢查經驗不足，造成管道發生沉降變形的主要原因。

管道埋地區為軟土地質。通過對地質基礎下沉的管段進行土壤分析，可以發現基礎下沉落差嚴重。鋪設在軟土地上的埋地管道，由于地基的承受壓力發生明顯變化，會導致管道與地基一起發生沉降。

管道在設計階段并沒有考慮到管道周圍土壤的地質條件就對管道進行鋪設，對地質沉降嚴重程度預估不足，對于選裝彈簧吊架不合理，因此會造成管道在長時間運行過程中會發生彎曲變形的現象。

當地質基礎發生沉降時，埋地管道會隨著地基一起沉降，而架空段支架的基礎由于進行了加固，架空管道在支架的約束下，并沒有隨著埋地管道一起參加，因此架空管在埋地管沉降過程中受到向下的壓力，導致管道發生彎曲變形。

施工單位在進行管道安裝過程中并沒有按照相關的施工要求進行施工，或者是由于監督檢查人員經驗不足，管教帶投入使用以后，彈簧吊架限位插銷人為拔出，導致彈簧吊架并沒有發揮作用，形成剛性支架，使管道發生沉降變形。

4天然氣管道基礎下沉的風險分析

天然氣管道基礎下沉造成的彎曲變形會對居民、環境等的危害。造成危險的主要來源就是天然氣管道在長期使用后因為彎曲變形對管道所造成的傷害，比如，管道破裂。管道公司一定要利用現有的工程經驗進行風險評價技術分析，進一步對各種危險因素進行分析，列出不同的風險概率值。常見的方法主要包含：失效模式、影響分析、危急分析等，選擇較大的風險來源進行修正和防護，危險出現后對居民的人身安全和自然環境造成影響，所以相關單位一定要把危險識別做的更加全面，這樣才能盡可能的避免風險事故的發生，如果危險識別做的不夠全面就造成管道公司把精力浪費在沒有用處的地方，這樣就大大降低了管道的安全性。

在風險分析中主要包含失效概率計算和失效后果計算。其中失效概率計算的方法主要有統計法和解析法，統計法主要是收集一些歷史性的失效數據進行風險分析，然后得出某種危險在以往中所發生的頻率，并且通過該數據得出頻率預測將來所發生的危險;解析法不能能夠很好地解釋天然氣管道的風險，所以解析法不能計算天然氣的失效概率，因此只能用統計法來計算天然氣的失效概率。

當天然氣管道由于彎曲變心而導致泄漏和爆炸后所產生的后果可以利用事件樹來進行分析。天然氣出現泄漏首先要考慮的就是對人體的傷害，其次是對環境的危害。對人體的傷害又可分為短期傷害、長期傷害、死亡或者對人體表面的傷害，比如燒傷和呼吸問題。對環境的危害主要分為對大自然生態系統的危害，比如影響水資源，破壞地質環境和污染空氣等。

5結束語

通過對受地基沉降影響的管道進行彎曲變形測量，在有限元應力分析過程中對變形原因進行分析，并提出相應的改進措施。在實際應用過程中，如果發現管道發生彎曲變形，應當立即停止使用，對管道彎曲變形的部位進行維修或者更換以后才能夠進行使用，并且需要加強設計、施工、監督等單位的規范要求，建立壓力管道安全管理措施，加強巡線檢查制度，定期對管道進行檢修工作。

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