燃氣系統漏損事故的定性定量分析

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摘要：以北方某城市的燃氣事故為依據，結合各地的經驗，對燃氣系統漏損事故進行定性定量的統計分析。

關鍵詞：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

??? 隨著城市的發展和人民生活水平的提高，城市燃氣事業得到迅速的發展，但近年來隨著城市擴容速度的加快和燃氣管網的老化。全國各地燃氣著火、爆炸、中毒等惡性事故時有發生，且呈上升趨勢，給社會的公共安全與和諧穩定帶來極大的負面影響，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產安全，很有必要對燃氣系統的漏損事故進行定性定量分析。

2 燃氣系統漏損事故定性分析

??? 2000年一2006年北方某城市相繼發生燃氣系統漏損事故411次，根據其事故發生原因，結合全國各地燃氣系統漏損原因，對漏損事故進行定性分析(見表1、表2、表3)。并根據故障樹分析(FTA，Fault TreeAnalysis)方法將系統故障各種原因(包括硬件、環境、人為因素)，由總體至部分，按樹枝狀結構自上而下逐層細化(見圖1)。

3 燃氣系統漏損事故的定量分析

3.1 漏損事故的統計分析

??? 我們對北方某城市2000年至2006年燃氣系統的漏損事故進行統計。按燃氣系統漏損故障樹分析法進行分類(見表4)，并做燃氣系統漏損事故分類統計圖(見圖2、3)。

??? 從表4、圖2、圖3中可以看出，外力破壞是燃氣系統發生漏損的主要原因。占故障率的42％左右；自然腐蝕是燃氣系統發生漏損的重要原因，占故障率的35％；用戶使用不當是燃氣系統發生漏損的次要原因，占故障率的12％；這3者的總和占故障率的89％，也就是說解決燃氣系統的漏損著重要從這3方面下手：建立專職巡線隊伍，加強煤氣設施的巡視檢查監管力度，杜絕外力破壞；結合實地開挖，定期對燃氣系統進行安全可靠性評價，發現問題，及時整改，避免腐蝕漏氣現象；通過媒體和現場宣傳，普及燃氣安全知識，加強用戶的安全意識，創造全社會的安全氛圍，避免用戶使用不當。

3.2 管道事故概率分析

表1

類別	名稱	發生漏損原因	符號
外力破環（Y）	施工外力破環燃氣管道（B）	地基勘探破壞管道。	B1
		挖掘機挖斷管道。	B2
		推土機推斷凝水缸信管。	B3
		路面打夯機震動斷管道。	B4
		施工破壞管道地基，導致基礎下沉，管道發生不均勻沉降斷裂。	B5
		房屋拆除時的建筑重塊砸斷管線。	B6
	重車碾壓燃氣管網（C）	道路的流動載荷經土體傳遞作用在中低壓燃氣管道，使管道受力；同時流動載荷也導致道路的回填土的不均勻沉降，致使管道基礎不均勻沉降，在雙向受力的作用下，燃氣管道斷裂泄漏。	C1
		建設時傳統上不考慮承受巨大載荷的住宅小區庭院管線受清運垃圾、建設等載重車碾壓因載荷過重而被壓斷，發生泄漏。	C2
		重車壓壞凝水缸井圈井蓋，壓斷凝水缸信管。	C3
	違章建筑物壓占燃氣管線（D）	市場門面房、報亭等違章建筑物、固定物長期壓占管線，使燃氣管道長期在荷載的作用下，因受力產生緩慢沉陷，引發斷裂。	D1
		管線因垂直距離不夠搭建在燃氣管道上，使燃氣管道承載，在長期向下作用力的作用下發生斷裂，導致泄漏。	D2
		管線間因行凈距不夠，對燃氣管線形成側向推力，發生位移造成管道焊口撕裂，發生泄漏。	D3
		燃氣管線上綠化帶中的深根植物對管線造成損壞。	D4
	偷盜燃氣設施（I）	不懂危害，偷盜管網上的閥門等燃氣設施。	I1
		用戶偷氣，破壞煤氣設施。	I2
		房屋拆除時偷盜煤氣管道及設施。	I3
自然因素（0）	燃氣管道腐蝕（A）	電化學腐蝕。	A1
		化學腐蝕。	A2
		雜電流腐蝕。	A3
		微生物腐蝕。	A4
		腐蝕性大氣環境對燃氣系統造成破壞。	A5
		管道投運年限長，管材材質失效。	A6
		投運年代長，防腐層失效。	A7
	燃氣管道地質條件變化（E）	管道基礎下的人防工程因雨水沖刷塌陷導致燃氣管道地基發生變化，管道重心下降、變形斷裂。	E1
		因雨水沖刷導致燃氣管道地基毀壞流失，管道懸空扭曲變形。	E2
		季節變化引起土層的不均勻脹縮、升降，導致管道系統不均勻沉降，管道鋼管焊口和鑄鐵管的機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，造成土壤流失	E4
	自然因素（L）	氣柜因水槽、掛圈冰封，而發生吸空變形、脫軌漏氣等現象。	L1
		調壓站內限壓水封筒因氣溫驟降發生凍裂現象，造成安全放散系統失靈，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施應力突變，從而產生泄漏。	L4
		地震引發管道受力斷裂。	L5
		大風致使氣柜脫軌。	L6
		暴雨沖毀管道及設施。	L7

表2

?類別	?名稱	發生漏損原因	符號
使用不當（P）	用戶使用燃氣設施不當（F）	用戶未按使用要求事炊后關閉單氣嘴，軟管脫落發生漏氣。	F1
		用戶事炊時長時間離開灶具，火因溢湯、風等因素撲滅漏氣。	F2
		下進風嵌入式燃氣灶直接安裝在灶臺上，無二次進風口。	F3
		液管老化，不及時更換。	F4
		燃氣灶具漏氣，用戶未按使用要求事炊后關閉單氣嘴。	F5
		用戶忘記火上做水，致使水熬干發生漏氣。	F6
		長時間使用熱水器致使設施燒壞漏氣。	F7
		用戶將熱水器煙道安裝在樓道內，排出廢氣致人缺氧中毒。	F8
		用戶事炊后未關閉灶具。	F9
施工原因（W）	燃氣管道施王不適(G)	無證焊工施焊。	G1
		焊接不開坡口，造成焊縫內有氣孔、夾渣、裂紋等缺陷，	G2
		焊縫耒焊透，焊縫嚴重錯邊或其它超標缺陷造成焊縫強度低下。	G3
		焊縫未進行檢驗和無損探傷，未檢查出超標焊接缺陷。	G4
		破壞的管道外的防腐層未及時修復，造成腐蝕穿孔。	G5
		安裝法蘭不同心、不同面、間距過大、過小，設備采用強制安裝，管道長期受應力，影響連接質量，造成燃氣泄漏。	G6
		回填土質量不符合技術要求，造成管道塌陷。	G7
		沒有嚴格進行管道強度試驗、氣密性試驗。???	G8
		未嚴格按設計圖施工，擅自更改，造成管道有先天缺陷。	G9
		管道埋深不移。	GIO
	燃氣管道材質選用不當(H)	鑄鐵管存在氣孔、縮孔、縮松、裂紋等缺陷，造成管道的局部應力集中，導致管道斷裂，引發泄漏事故。	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，強度不均勻。	H4
		法蘭系非標準產品。	H5
		焊接材料選用、保存不當。	H6

??? 從燃氣管道漏損事故的原因分析和管道的實際運行情況來看，管道運行期一般可分為3個階段：投產初期、穩定工作期和老齡期。在管道投產初期首先暴露的是管道系統的內在問題，如設計、施工、管材、設備等方面的問題，事故率較高，隨著時間的延續，工程的不斷完善和調整，漏損事故率會逐漸下降至較低的水平，這一階段的時間通常為O.5年～3年：以后就進入一般可持續20年的穩定工作期，漏損事故率一直保持在低水平，主要為第三方責任事故：之后由于設施老化、系統腐蝕及磨損加劇等原因，會進入管道的老齡期，漏損事故率逐漸增加，呈上升態勢；也就是說管道隨運行年代的推移。事故發生概率呈浴盆狀分布(見圖4)。但若在穩定工作期加強管道的檢測和維護，就可以適當延長管道的使用壽命，降低管道的漏損事故率。

3.3 管道漏損量計算

??? 燃氣的泄漏量是評價管道失效損失大小的一個很重要的指標。燃氣管道出現的泄漏一般為孔口或裂縫泄漏，依據前人經驗，可假定燃氣管道氣體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