天然气管道工程培训课件

天然气管道工程培训课件第一章天然气管道工程概述天然气管道的定义与分类天然气输送的重要性与应用领域国内外天然气管道发展现状与趋势天然气管道是输送天然气的重要基础设施，天然气作为清洁能源，在城市燃气、发电、按输送压力可分为高压管道（）化工原料和工业燃料等领域发挥关键作用4-10MPa和超高压管道（＞），按用途分为长管道输送具有运量大、成本低、安全可靠的10MPa输管道、城市配气管道和工业专用管道管优势，是天然气大规模、长距离输送的首选道系统包括输气管线、输气站、阀室及附属方式，对保障国家能源安全至关重要设施天然气管道工程的技术挑战与安全要求高压输送的技术难点•管材强度与韧性要求极高，需采用X70以上高钢级管材•长距离输送压力损失大，需设置多级增压站•温度和压力波动对管道应力影响显著•复杂地形条件下的管道设计与施工难度大•焊接质量控制要求严格，焊缝需100%无损检测安全风险与事故案例分析管道泄漏、爆炸事故可能造成严重后果2010年某管道腐蚀穿孔导致爆炸，造成重大人员伤亡和财产损失主要风险因素包括腐蚀、第三方破坏、自然灾害、操作失误和设备老化国家标准与行业规范简介•GB50251《输气管道工程设计规范》连接能源的生命线第二章天然气性质与管输气质要求123天然气的物理化学性质气体状态方程及其工程应用管输气质标准及水合物防治成分组成天然气主要成分为甲烷理想气体状态方程，适用于低压气质标准规定了天然气的质量PV=nRT GB17820（），含量通常在，还含有乙条件下的近似计算要求，包括热值、总硫含量、硫化氢含量、CH₄85-95%烷、丙烷、丁烷等轻烃及少量氮气、二氧化水露点、烃露点等指标实际气体状态方程，其中为PV=ZnRT Z碳和硫化氢压缩因子，考虑了实际气体的偏差水合物天然气与水在高压低温条件下形成热值高热值约为，低热值的冰状固体化合物，会堵塞管道和设备38-40MJ/m³工程应用用于计算管道内气体的体积、压约为，是优质清洁燃料34-36MJ/m³力、温度关系，确定输送工况，优化压缩机密度标准状况下相对密度约（空运行参数，预测管道输送能力

0.6-

0.7气），比空气轻，易于扩散=1其他性质无色无味（民用加臭），易燃易爆，爆炸极限，具有温室效应5-15%天然气水合物形成机理与防控技术水合物危害案例某输气管道冬季运行期间，因气体含水量超标且保温不足，在阀门节流处形成水合物堵塞，导致下游用户断气12小时，造成直接经济损失超过500万元水合物堵塞的主要危害包括•管道流通截面减小，输气能力下降•完全堵塞导致输气中断•清除水合物需长时间停产•压力波动可能损坏设备•处理不当可能引发安全事故防止水合物堵塞的工艺措施源头控制在气源处采用三甘醇脱水装置，将水露点降至-20℃以下化学抑制在易形成水合物部位注入甲醇或乙二醇，降低水合物形成温度热力方法对管道和设备进行保温或伴热，维持温度高于水合物形成温度减压降温控制优化调压工艺，避免节流后温度过低第三章输气管道设计基础输气管道系统组成与设计流程水力计算基础压力损失与流量关热力计算温度分布与管道保温系系统包括输气管线、输气站、阀室、通信系统、SCADA系统等设计流程可行性研究管道压力损失由摩擦阻力和局部阻力组成，与→初步设计→施工图设计→设计优化，需综合流量平方、管长、管径、粗糙度相关通过水考虑气源、市场、地形、环保等因素力计算确定管径、壁厚、压缩机配置，保证满足输量要求输气管道设计中的关键参数与计算公式公式应用Darcy-Weisbach式中为压力损失，为摩阻系数，为管长，为管径，为气体密度，为流速该公式是管道水力计算的基础，用于确定沿线压力分布ΔPλL Dρv地形起伏对设计的影响复杂工况下的设计调整爬坡段静压力损失增大，需增加压缩功率高寒地区加强保温，防冻措施•下坡段静压力增益，但需防止超压高温地区考虑热应力，选用耐热材料•低洼地带易积液积水，需设置排液装置地震带抗震设计，柔性连接•山区管道敷设难度大，需优化路由选择穿越段特殊设计，加强防护•起伏地形应力分析复杂，需特殊设计精准设计保障安全输送第四章输气站及阀室设计输气站的功能与分类主要工艺流程及设备配置阀室设置原则与紧急切断系统输气站是管道系统的关键节点，主要功能包典型工艺流程进站过滤分离计量压→→→括增压、调压、计量、分输、清管等按功缩增压冷却出站主要设备包括分离→→能分为首站（气源接收）、中间增压站（压器、过滤器、流量计、压缩机组、冷却器、力补偿）、末站（用户供气）、分输站（支换热器等设备配置需考虑输量、压力、可线供气）和清管站（管道清洁）站间距一靠性要求，通常采用备用模式保证系N+1般公里统可靠性100-200输气站关键设备介绍离心式压缩机与往复式压缩机工作分离除尘设备与清管设施主要阀门类型及应用原理分离器去除气体中的液体和固体杂质，包括重球阀启闭快速，密封性好，用于紧急切断和频离心式压缩机利用高速旋转叶轮对气体做功，力分离器、旋风分离器和过滤分离器，保护下游繁操作场合气体获得动能后在扩压器中转化为压力能特点设备闸阀流阻小，适用于大口径主管线是流量大、结构紧凑、运行平稳，适用于大流量过滤器精细过滤粉尘和颗粒物，精度可达5-10截止阀调节性能好，用于流量控制工况微米，定期更换滤芯止回阀防止介质倒流，保护设备往复式压缩机通过活塞在气缸内往复运动压缩清管设施包括清管器发送装置和接收装置，用气体特点是压比高、效率高、适应性强，适用安全阀超压自动泄放，保障系统安全于定期清理管道内积液、污垢和检测管道状况于小流量高压工况第五章管道施工技术010203施工准备与施工组织设计管道敷设方法及焊接技术管道试压、吹扫与清管流程包括施工图纸会审、技术交底、材料设备采购、敷设方法包括沟埋、定向钻穿越、盾构穿越等试压分强度试验（倍设计压力）和严密性试验

1.5施工队伍组织、临时设施搭建、施工许可办理焊接采用手工电弧焊、半自动焊或全自动焊，焊（设计压力），持压时间不少于小时吹扫清4编制详细的施工组织设计，明确工期、资源配接工艺需评定，焊工需持证上岗焊接质量直接除管内杂物，清管去除焊渣、铁锈试压合格后置、质量安全措施，确保施工有序进行影响管道安全，需严格按照规范执行方可投入运行，确保管道质量和安全性施工中的质量控制与安全管理施工测量与管道定位施工安全规范与文明施工要求采用进行管道中线测量，确保线路平面位置和高程符合设计要安全教育进场人员必须接受三级安全教育培训RTK-GPS求关键点位采用全站仪复测，精度控制在以内穿越点、转角点±5cm特种作业焊工、吊车司机等持证上岗需设置永久标识桩，便于后期维护管理危险作业动火、受限空间等办理作业许可防腐层施工与检测个人防护佩戴安全帽、防护服、安全鞋等应急准备配备消防器材和急救药品表面处理喷砂除锈达到级•Sa

2.5环境保护控制扬尘、噪音，妥善处理废弃物涂层施工三层或环氧粉末涂层•PE文明施工材料堆放整齐，施工区域标识清晰质量检测电火花检漏检测•100%厚度测量超声波测厚仪抽检•粘结强度剥离试验验证•焊接质量决定输送安全每一道焊缝都是管道安全的保障，精湛的焊接工艺和严格的质量控制是天然气管道工程的生命线第六章管道防腐与腐蚀防护技术金属腐蚀机理及影响因素管道外防腐涂层技术阴极保护系统设计与维护金属腐蚀本质是电化学过程，钢管在土壤外防腐层是管道防腐的第一道屏障，主要阴极保护是使管道成为阴极，抑制腐蚀的或水中形成原电池，阳极区金属失去电子类型电化学保护方法被氧化溶解影响因素包括三层涂层环氧底漆胶粘剂聚乙烯面牺牲阳极法用镁、锌等活泼金属作阳PE++土壤性质电阻率、值、含水量、层，综合性能优异，应用最广极，与管道连接形成原电池，阳极溶解保•pH含盐量护管道适用于小范围、土壤电阻率低的涂层熔结环氧粉末，附着力强，耐FBE区域环境条件温度、湿度、氧含量温性好•杂散电流附近铁路、电网产生的干扰环氧煤沥青传统涂层，经济性好但环保外加电流法用外部直流电源，使管道极•电流性差化至保护电位适用于长距离管道，保护效果稳定可调微生物腐蚀硫酸盐还原菌等•涂层设计寿命年，施工质量控制关30-50键是表面处理和涂层厚度维护包括定期检测管地电位、阳极消耗情况、整流器运行状态，确保保护效果管道腐蚀监测与防护案例杂散电流腐蚀问题杂散电流是指偏离预定路径流入大地的电流，主要来源于直流铁路牵引系统和高压直流输电系统当杂散电流流入管道后再流出时，会在流出点发生强烈腐蚀危害特点•腐蚀速度快，短时间内可能穿孔•腐蚀位置不确定，难以预防•腐蚀形态为点蚀，危害性大防护措施排流法、强制排流、极性排流、增设绝缘接头隔离、加强监测预警牺牲阳极保护应用实例工程背景某城市天然气支线管道，长度8公里，管径DN400，埋深

1.5米，土壤电阻率20-50Ω·m设计方案采用镁合金牺牲阳极，沿线每50米设置一组阳极（3支/组），阳极规格14kg/支，设计寿命15年运行效果管道通电电位-

0.85V（相对Cu/CuSO₄），满足-

0.85V保护准则要求，5年内未发生腐蚀穿孔事故，防腐效果良好维护情况每季度检测管地电位，每年测量阳极消耗情况，预计12年后需更换阳极第七章管道运行与管理输气管道运行参数监控调峰与储气技术管道维护与故障处理流程通过系统实时监控管道沿线的天然气需求存在季节性和日间波动，调日常维护定期巡线检查、设备保养、SCADA压力、温度、流量等关键参数主要监峰技术用于平衡供需矛盾主要方式阴极保护监测、清管作业、阀门维护控点包括站场进出口、关键阀室、穿越管道储气利用管道容积储存气体，快故障处理流程段等数据采集频率通常为秒，实1-5速响应故障报警与初步判断

1.现管道运行状态的全面掌控地下储气库利用枯竭油气藏、盐穴等启动应急预案，隔离故障段

2.参数异常报警阈值设定压力偏差储存大量天然气现场勘察，确定故障类型和位置、温度偏差、流量波动

3.±5%±10℃储罐液化天然气储存，气化后供LNG±15%超限自动报警，提示操作人员

4.制定处理方案，组织抢修应及时处理故障排除与功能恢复

5.管网互联互通多气源保障，灵活调配事故分析与记录归档

6.输气管道事故工况分析与应急预案典型事故案例剖析应急响应体系建设安全评价与风险管理案例一第三方施工破坏组织架构建立三级应急响应体系公司级、风险识别全面识别管道全生命周期的风险分公司级、站场级明确各级职责，小时源，包括设计缺陷、施工质量、腐蚀、第三方24某市政工程挖掘机误挖断天然气管道，导致大值班破坏、自然灾害、操作失误等量天然气泄漏，附近居民紧急疏散事故原因施工单位未履行管道保护手续，管道位置应急资源配备应急抢修车辆、工器具、通信风险评估采用定性与定量相结合的方法，评标识不清设备、防护器材建立应急物资储备库，与专估风险发生概率和后果严重程度，绘制风险矩业抢险队伍签订协议阵案例二腐蚀穿孔泄漏演练培训定期开展应急演练，提高快速响应风险控制对高风险项制定专项控制措施，定管道运行年后，外防腐层老化失效，阴极20能力每年不少于次综合演练，各站场每季期检查评估，持续改进建立管道完整性管理2保护系统失效，导致腐蚀穿孔泄漏事故原度次专项演练体系，确保长期安全运行1因防腐层维护不到位，未及时更换牺牲阳极教训加强管道保护宣传，完善巡线制度，做好防腐维护第八章自动化控制与仪表设备输气管道测控系统组成系统设计与应用SCADA系统（数据采集与监控系统）是管道自动化的核心，由控制系统采用分层分布式架构，控制中心配置冗余服务器、工作站、大屏SCADA中心、通信网络、（远程终端单元）、现场仪表四部分组成实幕显示系统通信采用光纤无线备份方式，确保可靠性系统具有RTU+现数据采集、设备控制、报警处理、数据存储、报表生成等功能，提实时监控、历史数据查询、趋势分析、泄漏检测、优化调度等功能高运行效率和安全性123主要自动化仪表介绍压力变送器测量管道压力，精度，常用电容式或扩散硅式±

0.2%温度变送器测量气体温度，采用热电阻或热电偶，精度±

0.5℃流量计计量气体流量，常用超声波流量计或涡轮流量计，精度±1%现场总线系统与安全仪表系统现场总线技术特点安全仪表系统设计原则现场总线是连接现场智能仪表与控制系统的数字化、双向传输、多分支（）是独立于的专用安全保SIS SafetyInstrumented SystemSCADA的通信网络，替代传统模拟信号护系统，在危险工况下自动采取保护措施4-20mA主要优势设计原则减少布线成本和施工工作量独立性与基本控制系统独立•

1.•提高系统可靠性和抗干扰能力

2.可靠性SIL2或SIL3等级认证实现仪表远程组态和诊断冗余性关键部件采用冗余配置•

3.•提供丰富的设备信息和状态

4.快速性响应时间小于2秒便于系统扩展和维护可维护性在线诊断和测试•

5.常用协议、、等火灾及可燃气体报警系统HART ProfibusFoundation Fieldbus在站场、阀室等区域设置可燃气体探测器和火焰探测器，与消防系统联动，实现早期预警和自动灭火，保障人员和设备安全第九章管道穿越与跨越工程水域、铁路、公路穿越技术水域穿越根据河流宽度、水深、河床地质选择穿越方式小河流采用开挖埋设，大江大河采用定向钻或隧道管道需加配重保证稳定性，设置保护套管铁路穿越采用顶管或定向钻，垂直距离不小于2米，设置套管保护，长度伸出路基两侧各10米严禁采用开挖方式公路穿越一般采用顶管或开挖埋设，垂直距离不小于

1.2米，套管两端密封防止地下水渗入定向钻与隧道穿越工艺定向钻技术适用于中等距离（500-3000米）穿越，施工周期短、对环境影响小工艺流程钻导向孔→扩孔→回拖管道需精确控制钻头轨迹，确保穿越精度隧道穿越适用于大型复杂穿越，如大江大河、山体等采用盾构法或矿山法施工，管道安装在隧道内支架上，便于检修维护，安全性高但投资大管桥设计与抗震措施管桥设计用于跨越河流、山谷等，由桥墩、梁体、支座、管道支架组成设计需考虑温度应力、风荷载、地震作用管道通过滑动支座固定，允许热胀冷缩抗震措施地震烈度7度及以上地区需进行抗震设计措施包括选用韧性好的管材、设置柔性接头、增加埋深、避开断层带、设置抗震支架、紧急关断阀等第十章管道附件与调压设备123常用阀门结构与维护调压器类型及工作原理分离器与除尘设备操作维护球阀采用球体旋转度实现启闭，密封直接作用式调压器利用气体压力直接驱动操作规程启动前检查排污阀关闭，缓慢开90性能好，流阻小，操作力矩小，适用于快速阀芯，结构简单，无需外部能源，适用于小启进口阀，观察压差变化，压差超限时及时切断和频繁操作维护要点定期润滑密封流量调压排污定期排放积液，避免液体被气流带座，检查驱动装置，清洗球体表面走间接作用式调压器通过指挥器控制主阀，闸阀闸板垂直于流向上下移动，全开时流调节精度高，流量大，适用于门站和区域调维护要点定期清洗内部，更换滤芯，检查阻最小，适用于不需频繁操作的场合维护压内部结构有无腐蚀损伤，检查排污阀动作是要点防止闸板变形，定期检查阀杆螺纹，否灵活，疏通排污管线工作原理当下游压力低于设定值时，阀芯保持密封面清洁开大增加流量；当下游压力高于设定值时，常见故障分离效率下降、压差过大、排污维护周期关键阀门每月检查一次，普通阀阀芯关小减少流量，实现自动调节，维持出不畅等应定期检测分离效率，及时更换老门每季度检查，每年进行一次全面维护保口压力稳定化部件养第十一章清管技术与管道检测清管器类型与工作原理管道内检测技术清管操作流程与安全注意事项清管球泡沫材质，用于管道吹扫和隔离介质，一次漏磁检测（MFL）检测金属损失型缺陷，如腐蚀操作流程性使用坑、凹陷，精度可达管壁厚度的5-10%

1.检查清管器状况，确认发送接收装置正常清管器钢制骨架+橡胶皮碗，用于清除积液、污垢，超声波检测（UT）测量壁厚，精度高达±

0.1mm，

2.将清管器装入发送筒，关闭快开门可重复使用可检测裂纹缺陷

3.缓慢升压，平衡压力后开启发送阀智能球搭载传感器，边清管边检测管道缺陷涡流检测（EC）检测近表面缺陷和应力腐蚀裂纹

4.监控清管器位置，记录到达时间工作原理利用气流推动清管器在管道内运行，皮碗几何检测检测管道变形、凹陷、褶皱等几何异常

5.清管器到达接收端，降压回收与管壁紧密接触，刮除附着物，将积液和杂质推送至定期内检测可及时发现隐患，预防事故发生，建议每安全注意严禁在压力未泄放时开启快开门，避免清接收端排出3-5年进行一次全面检测管器高速射出；发送接收时站在装置侧面，防止意外；定期检查快开门密封，防止泄漏典型案例分享某长输天然气管道工程全流程解析工程概况某省天然气主干管道工程，起点为西部气田，终点为东部沿海城市，全长580公里，设计压力10MPa，设计输量50亿方/年，管径DN1016，管材X80沿线设置首站1座、中间增压站2座、分输站5座、阀室18座、线路阀室35座工程总投资38亿元，建设期24个月设计方案亮点•采用全线优化设计，减少站场数量，降低投资和运行成本•应用大落差水力计算技术，充分利用地形优势节能1•采用电驱压缩机组，比燃驱机组节能15%•首次应用X80钢管，减薄壁厚，节约钢材20%•全线采用三层PE防腐+强制电流阴极保护•SCADA系统采用国产化平台，自主可控施工难点与解决方案难点一穿越大江施工某江面宽1800米，水深15米，流速大解决方案采用定向钻穿越，穿越长度2100米，创当时国内最长记录提前进行地质勘探，优化钻进轨迹，采用大功率钻机，成功一次性回拖DN1016管道2难点二山区段施工地形起伏大，最大高差600米，坡度超过30°解决方案分段施工，采用小型设备，索道运输管材，人工开挖管沟采用锚固措施防止管道下滑，增设固定墩难点三X80管材焊接X80钢强度高，焊接难度大，易产生冷裂纹解决方案严格焊接工艺评定，选用匹配焊材，控制焊接热输入，采用多层多道焊，焊后缓冷100%射线检测，一次合格率

98.5%运行维护经验总结•建立完善的巡线制度，GPS定位+无人机航拍相结合•SCADA系统实时优化，实现无人值守站场3•开展定期内检测，及时发现和处理缺陷•建立应急抢险队伍，配备专用设备器材•加强与沿线政府和企业沟通，共同保护管道安全•投运5年来，安全平稳运行，年输气量达到设计能力从设计到运行的完美衔接每一个成功的管道工程都凝聚着设计者的智慧、建设者的汗水和运营者的坚守，科学规划与精心施工共同铸就能源大动脉培训总结与知识回顾重点知识点梳理常见问题答疑培训效果评估与反馈•天然气性质与管输气质标准Q如何确定管道设计压力？本次培训采用理论讲授、案例分析、现场参观、实操演练相结合的方式，学员掌握了天输气管道水力热力计算方法•根据气源压力、输送距离、用户需求、A然气管道工程的核心知识和技能•输气站工艺流程与设备配置经济性综合确定，一般取

4、

6.

3、

10、等标准压力等级评估方式12MPa管道施工焊接与防腐技术••阴极保护系统设计与维护Q管道焊接一次合格率低怎么办？•理论考试笔试，100分制，80分及格实操考核焊接、清管、设备操作等•SCADA系统与自动化仪表A加强焊工培训，严格工艺纪律，优化焊•接参数，改善作业环境，做好焊前预热和焊培训满意度调查匿名问卷清管与管道内检测技术••后缓冷•管道运行管理与应急处置持续改进根据学员反馈优化培训内容和方Q阴极保护电位多少为合格？式，建立培训档案，跟踪学员工作表现，定期组织复训和提高班通电电位负于（相对A-

0.85V Cu/CuSO₄参比电极），断电电位负移不小于100mV未来展望智能化与绿色输气管道技术绿色环保与节能减排技术新材料与新工艺应用节能技术应用变频调速、余热利用、管道数字化管道管理趋势高性能管材X

100、X120超高强度钢管，保温优化等技术，降低能耗采用电驱替代基于大数据、人工智能、物联网技术的智能减薄壁厚，降低成本非金属复合管道，耐燃驱压缩机，减少碳排放管道成为发展方向通过数字孪生技术建立腐蚀性能优异环保措施管道施工采用非开挖技术，减少管道虚拟模型，实现全生命周期管理利用先进焊接工艺激光焊接、搅拌摩擦焊，提土地占用和生态破坏加强环境监测，控制大数据分析预测设备故障，优化维护计划高焊接质量和效率噪音和废气排放应用无人机、机器人巡检，提高效率和安全新型防腐技术纳米涂层、自愈合涂层，延氢气掺混在天然气管道中掺混氢气，逐步性建设智慧管网云平台，实现多管网协同长防腐寿命过渡到纯氢输送，实现能源清洁化转型调度先进检测技术电磁超声、光纤传感，实现碳捕集与封存将注入地下储存，减少CO₂在线连续监测温室气体排放，助力碳中和目标实现培训互动环节现场答疑案例讨论技术交流欢迎学员提出工作中遇到的实际问题，讲师将结合理论知识和学员之间交流工作经验，分享技术创新成果，互相学习借鉴实践经验进行详细解答交流形式提问方式•典型经验分享发言•现场举手发言•技术难题研讨•填写问题卡片•创新成果展示•培训微信群留言分组讨论真实案例，培养分析问题和解决问题的能力•建立长期交流机制所有问题将汇总整理，形成培训FAQ手册，便于后续查阅学讨论主题优秀经验和创新成果将编入培训教材，在行业内推广应用习•管道腐蚀穿孔事故原因分析•复杂地形管道设计方案优化•输气站压缩机故障诊断处理•管道第三方破坏防护措施各小组推选代表汇报讨论成果，讲师点评总结，加深理解记忆结语筑牢安全防线，保障能源畅通天然气管道是国家能源安全的重要基础设施，是连接气田与用户的生命线每一位管道工作者都肩负着神圣的使命和重大的责任使命与责任持续学习确保管道安全稳定运行，为国家经济发展和人技术不断进步，标准持续更新，只有坚持学习民生活提供可靠的能源保障坚守安全底线，才能跟上行业发展步伐学习新知识、新技防范各类风险，杜绝事故发生术、新规范，不断提升专业能力团队协作技术创新管道工程是系统工程，需要设计、施工、运行面对复杂工况和新的挑战，需要不断创新，突各环节紧密配合加强沟通协作，发挥团队力破技术瓶颈鼓励技术创新和管理创新，提高量，共同完成艰巨任务管道本质安全水平和运行效率让我们携手并进，以更加专业的技术、更加严谨的态度、更加务实的作风，为建设安全高效的天然气管道网络贡献力量，为保障国家能源安全、促进经济社会发展作出更大贡献！谢谢聆听！欢迎提问与交流培训资料已上传至公司内网，请及时下载学习培训证书将在考核合格后统一发放如有任何问题或建议，欢迎随时与我们联系。