吴明煌++曹阳
摘 要：参考国家燃气规范与多年的燃气行业工作经验，分析了天然气管道在实际施工过程需要置换的3种情况，即碰头动火作业前的置换、氮气保压置换、庭院低压燃气管道置换，从置换前准备、置换时的注意事项、事故应急预案3个方面确保置换过程中的安全。
关键词：天然气管道置换 燃气浓度 置换方法 操作步骤 应急预案
中图分类号：TU996.7 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）09（b）-0053-02
1 置换前的准备工作
已运行的天然气管道施工是一项非常危险的工作，若施工前的置换不当或操作失误，可能发生燃气爆炸、火灾等恶性事故，给人民群众的生命和财产造成损失。因此，天然气管道置換的安全问题是在置换过程中首先要解决的问题，置换工作开始前必须符合下述要求才允许实施置换工作。
（1）所有工作人员穿上合适的个人劳动防护用品。
（2）选好控制阀门，确保阀门能够正常开关。
（3）至少准备四具灭火器，并放置于合适的位置。
（4）管道内空气的置换应在强度试验、严密性试验、吹扫清管、干燥合格后进行。
（5）置换前对所需气体量进行预算，准备好置换的气体——惰性气体或空气瓶。
（6）现场必须设置施工围挡并挂有“禁止火源、禁止吸烟”等安全警示标牌。
（7）置换进气端处必须安装压力表，随时监测压力。
（8）对管道内的天然气进行放散时，放散口必须高出地面2.5m以上。
（9）置换过程中，有专职安全员对现场进行监护。
（10）火源必须距离放散口的上风向5m以外。
（11）放散口上方无障碍物。
（12）放散隔离区域内不允许有烟火和静电火花产生。
（13）置换管道末端应配备气体含量检测设备，天然气或氧气气体含量达到相关标准即可认为置换合格。
2 置换的种类及方法
（1）按照采用的置换方式不同，将置换方法分为3类：直接置换、间接置换和阻隔置换，实际运行过程中直接置换和间接置换是较为常见的置换方式。
①直接置换。将天然气直接通入管道中，天然气与待投产管道中的空气直接接触，直至天然气完全取代空气；或用空气直接通入管道中，空气与待拆除管道中的天然气直接接触，直至空气完全取代天然气的置换方法称为直接置换；②间接置换。将惰性气体通入管道内，直至管道内的空气（或天然气）完全被取代，然后再将天然气（或空气）通入管道直至惰性气体完全被取代，这种用惰性气体作为中间介质置换的方法称为间接置换；③阻隔置换。在间接置换条件下，使用隔离设备（如阻气球、清管球、专用隔离装置等）或惰性气体将天然气与空气隔离的置换方法称为阻隔置换。
（2）根据施工过程中的需要，可将置换分为3种情况：氮气保压置换、碰头动火作业前的置换、庭院低压燃气管道置换，此3类置换是本文重点讨论的置换。
①氮气保压置换。氮气保压置换采用间接置换的方式，其目的是为了配合其他单位盾构、钻探、顶管等施工作业的安全，例如：某地铁盾构集团即将盾构的区域有燃气拖管，盾构区顶端离燃气管道距离3m以内，为了确保安全，就会用到氮气保压置换。具体操作步骤如下。
第一，选点。选择合适的控制阀门。需要注意的是，所选点位需要满足人流量尽量小、不影响交通，避开居民住宅、明火、高压架空电线等场所，如果不能满足上述要求就要采取其他保护措施。第二，关阀。关闭两处控制阀门。关阀时有两个注意事项：一是开启井盖时要先用水淋湿井盖，敲打井盖至松动后再开启；二是关阀的旋转方向为顺时针转动且关阀速度要慢；第三，放散。关闭控制阀门后，需将管道原有的天然气放散至大气中。放散前需警戒打围，燃气放散口高出地面2.5m以上；第四，清空。放散完毕后，从一侧阀门将预先准备好的氮气充入燃气管道中，从另一侧阀门排出混合气体，清空管道内残余的天然气。清空时，每隔5min在排气口检测一次燃气浓度，连续3次测定燃气浓度小于0.5%即为合格。此时，地铁盾构施工就可以开始，如果盾构过程中造成燃气管道破损，逸出来的是氮气，不会有任何爆炸、爆燃的危险，同时，压力表显示的压力值也会降低，燃气公司工作人员也能及时发现和修复管道；如果盾构完成后未造成燃气管道破损，压力表数值会保持不变。第五，反置换及送气。盾构施工完毕，确保天然气管道无损伤后，缓慢开启阀门，将氮气放散至空气中，开启气流方向下游的放散阀，同时开启上游的控制阀门，用天然气置换出管道内的氮气，检测放散口混合气体中燃气浓度大于95%即合格，稳压后向下游用户送气。
②碰头动火作业前的置换。动火作业前的置换采用间接置换的方式，置换的目的是确保动火作业的安全，钢管焊接碰头动火作业时，如果管道或工作坑中残留天然气浓度达到5%～15%就可能引发爆炸，如果天然气浓度超过15%就可能引发火灾，其结果均会对周边人员造成伤害，为了保证动火安全，需置换出管道内的残余天然气。此类置换总共分为8个步骤，分别是选点、关阀、放散、清空、断管、检测、焊接、反置换及送气，其中同氮气保压置换不同的步骤为断管、检测、焊接。
第一，断管。采用专用断管器将碰头处燃气管道断开，在切割的时候注意围绕切割轨迹洒水降温，以防产生火花。在工作坑内操作时，还要开启鼓风机，更换工作坑内的空气。
第二，检测。为了确保安全，焊接前需再次对管道内及工作坑内的燃气浓度进行检测，浓度小于0.5%即满足要求，否则需要采取其他安全措施。
第三，焊接。将新建管道与原燃气管道焊接在一起，焊工要持有符合要求的作业证，焊接现场要有专人监护。
③庭院低压燃气管道置换。庭院低压燃气管道的置换一般在新建燃气管道时进行，目的是确保用户打开灶具后能够顺利使用天然气。同时满足以下3个条件的低压庭院管可采用直接置换法：一是直径小于DN90的管道；二是容积不超过2.5m3的管道；三是置换时的燃气压力小于5kPa。否则，需要采用间接置换法。其操作方法同氮气保压置换类似，不同之处是置换过程中不需要进行保压。
天然气管道置换前后，停气和送气两个过程都会对周边居民产生影响，处理不当甚至可能造成户内安全事故、用户投诉等，因此，必须按照以下规范完成停气和送气。
（1）制定停、送气方案，内容应包括停气区域示意图（标明控制阀门、置换、放散点位置），停送气时间。
（2）停气前提前72h通知客户停气时间，可采用在小区、门栋入口、电梯间、物业告示栏等显眼位置张贴停气通知单、在报刊上刊登停气通知、现场使用播音喇叭通知等方式告知客户。
（3）现场作业人员在停气后10min和送气前10min，在停气区域用扩音器播放3次通知。
（4）送气前需在楼栋调压箱出口处稳压1min，无压降即可送气，压力下降，立即停止送气，消除压降因素方可送气。
（5）现场作业人员送气30min后，收回停、送气通知。
3 事故应急预案
3.1 危险源分析、风险评估
天然气是一种易燃易爆气体，在进行天然气管道置换及前后操作过程中可能存在的危险有：工作坑内人员摔伤、窒息，燃气泄漏遇明火或电火花产生爆炸、火灾等，如果发生事故后处理不当或者不及时，可能会造成大面积的停气，交通中断和人员疏散，容易引发恐慌、混乱，危及人民生命财产安全。
3.2 制定应急预案
制定应急预案首先要明确各参与人员的职责，大家各司其职才能将应急救援工作做到有条不紊。应急管理小组可分为3个组别，分别是总指挥、现场指挥、事故抢修救援组，燃气公司可根据自身的组织架构将不同岗位的人员分配到相应组别。各小组的职责如下。
（1）总指挥职责。負责领导、指挥、协调应急处置工作；在发生紧急情况时，与管线所调度室保持密切联系，听取现场指挥及组员综合意见，并评估紧急情况级别、发布警报。
（2）现场指挥职责。及时根据现场环境、管道影响区域，做出初步判断，协助总指挥领导、指挥、协调应急处置工作； 组织和划分本站员工对影响区域的调压设施的运行操作，根据现场情况，引领抢修人对影响区域管道阀门的控制；安排人员对运行管道受影响区域管道户内放散置换，专人监控置换放散工作，并严格督促其做好监测工作。
（3）事故抢修救援组职责。根据总指挥及现场指挥的要求，开展现场应急处置工作；迅速疏散现场周边人群，设置警戒区域隔离火源；落实现场安全防护措施，开展现场抢修及救援工作。
参考文献
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