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摘要：随着我国民航事业的迅速发展，目前主要的干线机场基本都是采用机坪供油管网方式，通过管线加油车为飞机加注油料。近两年，新疆乌鲁木齐机场、沈阳桃仙机场、哈尔滨太平机场等高寒地区的主要机场均不同程度的出现机坪供油管网冻胀损害。通过对损害现场的勘察，发现损害普遍导致管网内法兰渗漏、管道出现轴向、径向的位移和变形，给供油管网安全运行带来重大隐患，导致航班大面积延误。由于我国国土面积广大，新疆、东北、西藏、青海等季节性冻土区、多年性冻土区分布比较广泛，随着供油管道的广泛铺设，在施工和运行上的冻胀损害的研究逐渐成为一个专门的课题，因此探讨高寒区机坪管网冻胀损害的成因分析和治理措施具有重要的现实意义和经济价值。
关键词：机坪供油管网；冻害成因；分析；治理措施
中图分类号： TU996 文献标识码： A
以2010年新疆乌鲁木齐机场的供油管网渗漏为例。2010年1~2月份，乌鲁木齐机场机坪管网连接东西机坪的阀井内23-1阀门和23-2阀门法兰连续发生漏油事件。2月21日，同一阀井内联通南北两条管线的23-3阀门法兰又发生漏油，此次法兰漏油事态一旦扩大，整个机坪管网将无法供油。现场发现，事发阀井内23-1和23-2号阀门东侧法兰与西侧机坪管网法兰之间张口达到24毫米，且法兰存在偏口现象，法兰平行度大于千分之1.5；23-1和23-3的阀门支座有效， 23-2号阀门与支座脱空，失去支撑作用；西侧机坪管网的GD6-7阀井中加装了波纹管补偿器。在检查过程中发现，该补偿器相对与安装时伸长了约20毫米。
根据对事发前后管线供油压力资料的调取，该管线设计压力为1.6 MPa，最大压力2.5 MPa，而供油压力一直维持在0.75 MPa左右，启停泵时的压力最大也未超过0.90 MPa，符合设計压力和运行要求。因此事发阶段，由于管网运行压力的变化导致法兰渗漏的可能性较小。
事发阶段当地气温下降较为剧烈，储油罐内油温与机坪管网内温差在10摄氏度左右。根据现场查看：隔断1阀井内GD1-1阀门和阀两端管线表面均有很厚的冰霜，隔断1距离隔断23近625米，GD23-1前段管线的存油量为50吨，GD23-1前后管段的日均加油量为219吨，高峰加油量达到272吨，东货机坪每架次货包机加油量为60吨左右，可将GD23-1前段管线的存油全部置换。使用罐内低温油料可能会对该管段造成下列影响：
1）、由于温度频繁变化可能导致螺栓松动造成螺栓预紧力降低，螺栓作用在法兰垫片上的压紧力小于法兰密封所需的最小压紧力时，法兰密封失效。从而导致最终的漏油。由此造成GD23-1双关双断阀法兰处的渗漏
2）、管道受降温影响收缩，产生的温度应力增加抵消了部分法兰螺栓的预紧力，造成泄露。
3）、由于23-3号阀门是关闭的，导致阀门两侧管道油温差距较大，两条管道收缩不一致，产生扭矩造成23-2号阀门-抬起，在扭矩和23-2号阀门的重力矩（约1098公斤）共同作用下，23-3号法兰上部发生渗漏。
2012年初，哈尔滨太平机场机坪供油管网渗漏与乌鲁木齐机场的情况非常相似，同样是法兰渗漏，现场阀门法兰的螺栓松动失效，同时在维修过程中发现供油管线发生位移和变形，导致阀门的阀体被卡住，无法上提，只能分解阀门后进行后续维修。
分析几起事件可以看到，大流量下高寒地区管线冻胀损害正在成为高寒区机坪管网运行的共性问题，追究产生的原因，排除人为操作的不规范因素，笔者认为预防和治理此类问题的主要因素集中在管网铺设阶段的施工和后期管网的科学运行。
首先，在《GB50253-2003输油管道工程设计规范(2006年版)》、《MH5008-2005民用机场供油工程建设技术规范》和《GB50369—2006油气长输管道工程施工及验收规范》等相关设计、验收标准中并未对机坪管网这种短程埋地管道的热力补偿提出要求，对季节性冻土区、多年性冻土区的管道冻胀和融沉损害也没有给予足够的重视。所以，在今后的管道原始设计上应予以考虑。可以采取堤上敷设方法、架空管线方法、开挖填埋铺管方法等方法减少冻土冻胀、融沉可能带来的影响。同时可以考虑对管线加装保温材料和外防护层。美国阿拉斯加管道即采用聚氨酯泡沫保温层和硬质聚乙烯塑料的外防护层，取得较好效果被各国借鉴。
其次，应在机坪管网建设时就采取措施，确保管道在受到收缩应力的时候减小在阀井中的作用力。例如可以在阀井附近建立U型的回弯，使管道收缩产生的应力大部分被土壤所抵消；或采用混凝土浇筑，固定现有埋地管道：或在采用波纹管应对管道的轴向和径向位移。
再有，可以再管网在设计时考虑到采用双管供油的模式，这种供油模式可以降低管内的流速、减少水击的产生，可以使整个管网的温度和压力更快的达到平衡，同时还节省了能源。目前乌鲁木齐、沈阳、哈尔滨的机场均在设计之初或后期铺设了双路供油管网，但直至2012年才开始在使用过程中规定必须采取双管供油的模式。
其四在设计中选用法兰时，进行更为精确的密封计算，加大设计应力冗余量的考虑，对法兰的选型可以采用工作压力更高的凹凸面式（MFM）、榫槽面式 (TG)或O型圈式法兰连接。
国外在70年代就已经开展冻土区管道冻害防治技术的研究，主要以美国、加拿大、俄罗斯等国家为主。我国近年来在积极开展这方面的研究，集中在格里姆—拉萨长距离输油管线上开展了一系列的研究课题。而针对短距离埋地输油管线冻害的研究并不多，一方面是相对环境因素不复杂，通过管道设计和施工的因素基本可以解决相关问题，一方面也由于机坪管网的建设与长输管线的建设存在一定差别，民航机场建设大面积展开集中在最近几年，相关问题还没有引起重视。然而机坪管网的冻害既牵涉到设计、施工因素，又牵涉到运行使用，具有较大技术综合性和较大的显示经济价值，相信会逐渐引起相关部门和更多科研工作者的重视。
参考文献：
1、《关于乌鲁木齐机场机坪管网法兰漏油的调查情况汇报》
2、袁中立、冯士明、汤彬《冻土地带管道敷设方法及保温技术》《石油工程建设》2004.12
3、郝加前 《多年冻土区长输管道冻害防治技术》 国外油田工程 2008.12
作者简介：高金麟 1974年生人，工程师、注册安全工程师，1998年毕业于中国人民解放军后勤工程学院油料储运专业，任职于中国航空油料有限责任公司，主要从事油库安全技术工作。
关键词：机坪供油管网；冻害成因；分析；治理措施
中图分类号： TU996 文献标识码： A
以2010年新疆乌鲁木齐机场的供油管网渗漏为例。2010年1~2月份，乌鲁木齐机场机坪管网连接东西机坪的阀井内23-1阀门和23-2阀门法兰连续发生漏油事件。2月21日，同一阀井内联通南北两条管线的23-3阀门法兰又发生漏油，此次法兰漏油事态一旦扩大，整个机坪管网将无法供油。现场发现，事发阀井内23-1和23-2号阀门东侧法兰与西侧机坪管网法兰之间张口达到24毫米，且法兰存在偏口现象，法兰平行度大于千分之1.5；23-1和23-3的阀门支座有效， 23-2号阀门与支座脱空，失去支撑作用；西侧机坪管网的GD6-7阀井中加装了波纹管补偿器。在检查过程中发现，该补偿器相对与安装时伸长了约20毫米。
根据对事发前后管线供油压力资料的调取，该管线设计压力为1.6 MPa，最大压力2.5 MPa，而供油压力一直维持在0.75 MPa左右，启停泵时的压力最大也未超过0.90 MPa，符合设計压力和运行要求。因此事发阶段，由于管网运行压力的变化导致法兰渗漏的可能性较小。
事发阶段当地气温下降较为剧烈，储油罐内油温与机坪管网内温差在10摄氏度左右。根据现场查看：隔断1阀井内GD1-1阀门和阀两端管线表面均有很厚的冰霜，隔断1距离隔断23近625米，GD23-1前段管线的存油量为50吨，GD23-1前后管段的日均加油量为219吨，高峰加油量达到272吨，东货机坪每架次货包机加油量为60吨左右，可将GD23-1前段管线的存油全部置换。使用罐内低温油料可能会对该管段造成下列影响：
1）、由于温度频繁变化可能导致螺栓松动造成螺栓预紧力降低，螺栓作用在法兰垫片上的压紧力小于法兰密封所需的最小压紧力时，法兰密封失效。从而导致最终的漏油。由此造成GD23-1双关双断阀法兰处的渗漏
2）、管道受降温影响收缩，产生的温度应力增加抵消了部分法兰螺栓的预紧力，造成泄露。
3）、由于23-3号阀门是关闭的，导致阀门两侧管道油温差距较大，两条管道收缩不一致，产生扭矩造成23-2号阀门-抬起，在扭矩和23-2号阀门的重力矩（约1098公斤）共同作用下，23-3号法兰上部发生渗漏。
2012年初，哈尔滨太平机场机坪供油管网渗漏与乌鲁木齐机场的情况非常相似，同样是法兰渗漏，现场阀门法兰的螺栓松动失效，同时在维修过程中发现供油管线发生位移和变形，导致阀门的阀体被卡住，无法上提，只能分解阀门后进行后续维修。
分析几起事件可以看到，大流量下高寒地区管线冻胀损害正在成为高寒区机坪管网运行的共性问题，追究产生的原因，排除人为操作的不规范因素，笔者认为预防和治理此类问题的主要因素集中在管网铺设阶段的施工和后期管网的科学运行。
首先，在《GB50253-2003输油管道工程设计规范(2006年版)》、《MH5008-2005民用机场供油工程建设技术规范》和《GB50369—2006油气长输管道工程施工及验收规范》等相关设计、验收标准中并未对机坪管网这种短程埋地管道的热力补偿提出要求，对季节性冻土区、多年性冻土区的管道冻胀和融沉损害也没有给予足够的重视。所以，在今后的管道原始设计上应予以考虑。可以采取堤上敷设方法、架空管线方法、开挖填埋铺管方法等方法减少冻土冻胀、融沉可能带来的影响。同时可以考虑对管线加装保温材料和外防护层。美国阿拉斯加管道即采用聚氨酯泡沫保温层和硬质聚乙烯塑料的外防护层，取得较好效果被各国借鉴。
其次，应在机坪管网建设时就采取措施，确保管道在受到收缩应力的时候减小在阀井中的作用力。例如可以在阀井附近建立U型的回弯，使管道收缩产生的应力大部分被土壤所抵消；或采用混凝土浇筑，固定现有埋地管道：或在采用波纹管应对管道的轴向和径向位移。
再有，可以再管网在设计时考虑到采用双管供油的模式，这种供油模式可以降低管内的流速、减少水击的产生，可以使整个管网的温度和压力更快的达到平衡，同时还节省了能源。目前乌鲁木齐、沈阳、哈尔滨的机场均在设计之初或后期铺设了双路供油管网，但直至2012年才开始在使用过程中规定必须采取双管供油的模式。
其四在设计中选用法兰时，进行更为精确的密封计算，加大设计应力冗余量的考虑，对法兰的选型可以采用工作压力更高的凹凸面式（MFM）、榫槽面式 (TG)或O型圈式法兰连接。
国外在70年代就已经开展冻土区管道冻害防治技术的研究，主要以美国、加拿大、俄罗斯等国家为主。我国近年来在积极开展这方面的研究，集中在格里姆—拉萨长距离输油管线上开展了一系列的研究课题。而针对短距离埋地输油管线冻害的研究并不多，一方面是相对环境因素不复杂，通过管道设计和施工的因素基本可以解决相关问题，一方面也由于机坪管网的建设与长输管线的建设存在一定差别，民航机场建设大面积展开集中在最近几年，相关问题还没有引起重视。然而机坪管网的冻害既牵涉到设计、施工因素，又牵涉到运行使用，具有较大技术综合性和较大的显示经济价值，相信会逐渐引起相关部门和更多科研工作者的重视。
参考文献：
1、《关于乌鲁木齐机场机坪管网法兰漏油的调查情况汇报》
2、袁中立、冯士明、汤彬《冻土地带管道敷设方法及保温技术》《石油工程建设》2004.12
3、郝加前 《多年冻土区长输管道冻害防治技术》 国外油田工程 2008.12
作者简介：高金麟 1974年生人，工程师、注册安全工程师，1998年毕业于中国人民解放军后勤工程学院油料储运专业，任职于中国航空油料有限责任公司，主要从事油库安全技术工作。