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森林火災(zāi)對(duì)埋地輸氣管道影響的數(shù)值模擬

中緬管道國(guó)內(nèi)段途經(jīng)地形復(fù)雜，多埋設(shè)于山林區(qū)，森林覆蓋率高，加上這些地區(qū)多兼具低緯氣候、季風(fēng)氣候、山原氣候的特點(diǎn)，易發(fā)生火災(zāi)，且森林火災(zāi)對(duì)管道的危害程度不明，因而森林火災(zāi)成為管道運(yùn)營(yíng)的一項(xiàng)安全隱患。

為此，西南管道公司等單位針對(duì)埋地管道的實(shí)際情況建立了相應(yīng)的三維物理模型（如圖8所示），通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研確定了埋地管道及周圍土壤參數(shù)，修正建筑火災(zāi)升溫曲線作為受火面森林火災(zāi)升溫曲線，并采用結(jié)構(gòu)化有限溶劑法對(duì)埋地管道及周圍土壤的溫度場(chǎng)進(jìn)行模擬研究。

圖8 埋地管道計(jì)算模型

應(yīng)用FLUNT軟件對(duì)上述模型進(jìn)行模擬，根據(jù)木材在火災(zāi)燃燒時(shí)炭化速率3mm/min，得到一顆高3.6m的大樹完全炭化的時(shí)間不超過(guò)20h。假設(shè)上方火災(zāi)持續(xù)20h，管道的最高溫度在27℃左右，對(duì)于輸氣管道，甚至輸油管道，這個(gè)溫度是安全的，不會(huì)對(duì)埋地管道造成影響。而假設(shè)森林火災(zāi)持續(xù)了100h后撲滅，防腐層的最高溫度為93.67℃，管道內(nèi)壁的最高溫度為87.85℃，三LPE管道防腐層的失效溫度為160~180℃，而X80/X90鋼的失效溫度更高。因而從模擬結(jié)果看，即使森林火災(zāi)持續(xù)了100h，對(duì)管道的影響也不足以使管道失效引發(fā)更大的危害。

從上述模擬結(jié)果可以看出，燃燒產(chǎn)生的熱量會(huì)向下傳遞，導(dǎo)致土壤溫度以及管道溫度的上升。當(dāng)火災(zāi)撲滅后，管道的溫度會(huì)有一個(gè)持續(xù)上升的過(guò)程，然后再降低，火災(zāi)持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，火災(zāi)撲滅后繼續(xù)升溫的時(shí)間越長(zhǎng)。沿管道軸流方向，各界面溫度分布不一致，最高溫度出現(xiàn)在受火段管道末端防腐層處，如果防腐層質(zhì)量不合格，在高溫下容易發(fā)生脫落或剝離，但火災(zāi)不會(huì)對(duì)正常深埋的管道產(chǎn)生危害。

高山卜 摘編自《天然氣與石油》雜志2016年2月

《森林火災(zāi)對(duì)埋地輸氣管道影響的數(shù)值模擬》原作者裴斌等