固体杂质对原油管道设备影响因素分析

固体杂质对原油管道设备影响因素分析

张宏嘉1汪冉2田雨3

国家石油天然气管网集团有限公司东部原油储运有限公司 江苏 徐州

]国家石油天然气管网集团有限公司建设项目管理分公司3  江苏 徐州

摘要：我国长距离输送原油的管线蜿蜒曲折，沿途分布着众多增压设施。由于上游环节涉及储存、注入、压力提升、管道清洗等多种作业，往往会有固体颗粒混入管道，并随流体流向下游各站点。这些杂质的积累，引发了管道内各种设备的机械磨损和故障。特别是管道末端，包括输油终端站的减压阀、截断阀和计量装置等，遭受的损害尤为严重。通过对六年数据的综合分析，发现焊缝残留、铁锈、沙粒、木纤维、橡胶制品（包括天然橡胶和天然乳胶）、塑料薄膜以及油漆剥落物等，构成了管道内杂质的主体。这些固体颗粒对原油管道设备的正常运作造成了极大的负面影响。

关键词：固体杂质；原油管道；设备；影响因素

1原油管道内的常见固体杂质

1.1固体杂质的主要组成

在执行长距离输油管道清洗任务时，工作人员发现管道内部存在多种固态污染物，包括金属编织的V型和W型薄钢带、螺栓、砂粒、焊接残留物、氧化铁、淤泥、木纤维以及塑料碎片等。这些杂质大多集中在过滤器的滤网表层，或是堆积在强制密封阀的阀体下方区域。

1.2管道内固体杂质的形成

(1)因上游起始站的原油储罐及其附属设施的锈蚀物质未能在输油过程中被完全过滤，导致一些固体杂质随油流冲刷至下游的接收站点。(2)在长距离输油管道的中间截断站点或阀门室进行日常维护检修时，产生的如石棉垫等杂物未能彻底清除，有时意外遗留在管道内，随后随油流带入下游站点。(3)输油管道在建设阶段由于施工监管不严格，使得诸如木块、泥土等杂物进入管道，再加上管道投用后清扫不彻底，导致部分较重的石块或铁质残留物未能排出，随着高压大量原油的流动，这些杂物被推送到下游站点。(4)管道建设期间，物资存放保护不当，长时间暴露在外，未对管道及其配件进行有效的防腐处理，以及水压试验后未能及时启用管道，导致管道内壁生锈，产生大量锈渣，使用后这些杂质随油流冲向下游站点。(5)在管道运行期间的定期清理或内部检测作业中，清管器的橡胶碗或检测器的钢刷会将管道内壁的焊渣、焊瘤、铁屑等刮落，使得大量固态硬质颗粒物被输送到下游站点和油库。

2原油管道内固体杂质对管道设备的损伤

2.1管道内固体杂质对管道阀门的损伤

(1)球阀在长期使用中遭受管内固体杂质的损害。关键位置如长输管道的干线阀室和进站高压区普遍安装球阀，但这些阀门在使用过程中，管内的硬质固体颗粒伴随阀门的启闭动作，对阀座的密封圈和球面造成刮擦，导致内漏问题，这不仅影响了工艺操作的正常进行，还加大了维护检修的难度，并对油库储油质量的管理带来了负面影响。(2)减压阀因管道内固体杂质而受损。在运行过程中，固体杂质进入减压阀，导致流体通道部分堵塞，尤其是阀笼下部的20%至30%过流孔被金属硬质颗粒堵塞，使得PID自动或手动调节时阀芯遭受二次磨损，杂物甚至被夹在阀芯与阀笼之间，引起阀芯卡死，造成减压阀损坏。(3)四通阀和强制密封阀因固体杂质出现故障。这两种阀门对于确保油品贸易交接的精确性至关重要，但长期运行后，出现了开关不灵活和内漏的问题，严重影响了油品的精确计量。检查发现，阀瓣上的橡胶密封面有多处损伤，阀门底板积聚了大量硬质金属颗粒和泥沙，证实固体杂质是造成内漏和卡阻的根本原因。(4)容积式刮板流量计受到管内固体杂质的影响。该流量计负责原油的动态计量交接，是精密的计量工具。含有杂质的原油进入刮板传动齿轮和齿面之间，长期作用导致齿轮磨损或被切削，杂质还进入动齿轮下端的垫片处，加速了齿轮与支撑座的磨损，最终导致流量计无法正常计数，固体杂质的存在显著缩短了流量计的使用寿命，并是故障的主要原因。(5)氮气式水击泄压阀和轴流式单向阀因固体杂质受损。这两种阀门在长输原油管道站场广泛使用，其密封组件结构相似。长期运行中，管内沉积的硬质固体颗粒会挤压进入阀腔密封面和阀芯组件，频繁的预紧回座力导致阀芯表面出现划痕或密封圈断裂，进而引起内漏，阀门失效，固体硬质杂物成为这两种阀门内漏故障的关键因素。

2.2管道内固体杂质对压力泵的损伤

(1)离心输油泵在运作过程中，所含固体杂质在高速旋转的分离器中产生强烈冲刷作用，使得分离器内壁迅速遭受侵蚀，进而引起机械密封的损坏。同时，油液中的坚硬杂质随叶轮旋转而被挤入泵壳体与叶轮的间隙，叶轮的快速摩擦作用导致口环受损，进而降低了输油泵的工作效率。(2)在长杆污油泵的使用过程中，LPY型号的泵在原油管道站场频繁出现，其吸液管和叶轮深入油罐底部。在日常操作中，污油泵多次出现出口流量不足的问题，经检查发现叶轮流道被碎石等杂物堵塞，这些硬质杂物成为导致污油泵故障的关键因素。(3)在原油密度检测系统中，若管道内油品含有大量固体杂质，内磁转子会逐渐吸附越来越多的硬质颗粒，直至铁质颗粒与隔离套内环接触。在外磁转子的驱动下，内磁转子高速旋转，吸附在外的铁质颗粒与隔离套产生剧烈摩擦，摩擦产生的热量导致温度升高，使隔离套在高温下强度下降，最终导致密度计泵内磁环外的隔离套焊缝裂开，油品泄漏，使得泵无法正常工作。

2.3管道内固体杂质对光学界面仪功能影响

在长途管道输油作业中，为了能够迅速辨识混合油品的分界面，必须使用有效的监测技术来精确测定该界面。光学界面检测器是用于准确划分油品分界的一种仪器，然而，在实际应用中，我们发现该设备探头经常遭受原油中油泥的覆盖或因硬质杂质的撞击而受损，这些情况都会干扰到对油品折射率的测量，进而无法精确捕捉油品物性的变化，结果是油品分离作业不准确，最终可能导致油品品质出现瑕疵。

3防止固体杂质对原油管道设备损伤的控制措施

3.1管道建设期严抓施工质量

在管道工程建设的初期，必须对管道、管件、阀门等相关材料采取有效的防雨防潮措施，同时确保管道和阀门的两侧进行严密的封闭保护，防止任何杂物进入管道或阀门内部。在焊接作业期间，应尽量避免将工具或其他杂物遗留在管道中。工程后期，务必严格控制管道吹扫的质量标准，以降低管道内泥沙等固态杂质的残留量。

3.2加强设备维检修及维护保养过程中质量管理

(1)在进行设备的日常维护与检修工作时，常需开启管道系统，如在进行管路垫圈的更换过程中，拆卸旧垫圈时产生的碎片有可能意外掉入管内，随流体冲向下游。因此，在管道开启作业中，务必防止维修产生的废料、螺栓、小型工具等杂物遗留在管内，避免未来对下游站点管道及设备造成损害。(2)一旦发现过滤器压差增大，出现堵塞迹象，应立即进行清洁处理。定期检查过滤网是否出现破损，并及时更换或维修。对于容易受到固体颗粒损伤的重要阀门等关键设备，应在过滤器前安装细目滤网，同时缩短清洁周期，提升过滤性能。

3.3针对管道特殊运行工况应采取相应的预防措施

(1)在上游管线进行清扫或者内部检测工作前，需提前对收集器的入口截止阀实施油脂填充操作，确保油脂完全充盈润滑通道，防止原油内的固体颗粒堵塞阀座和润滑通道，以免在阀门关闭过程中对球面造成损害。(2)在主管道焊接作业完成后恢复生产之际，应预先对减压阀前的过滤装置进行周密的检查与维护，同时每隔两到三年对减压阀进行拆解检查，一旦发现杂质立即清除，以防减压阀遭受二次损害。

结论

在原油输送管道中，各类固态颗粒物会以阻塞、摩擦、冲蚀、刮擦等方式对管道及其附属设备带来不同程度的损害，其中对阀门和泵类装置的破坏尤为显著。特别是阀门内漏问题，广泛且难以彻底解决，长期威胁着生产安全。在日常运维过程中，必须健全设备管理体系，强化设备运行、保养、检修的监管力度，积极寻求设备保养的新途径，创立适应特殊工况的设备精细化管理新模式，从而提升设备管理的整体效能。这样才能从源头上预防固体杂质对原油管道设备的损害，确保管道系统的安全稳定运作。

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