中间注氮置换的注意事项
（1）在工艺条件许可情况下，尽可能降低作业段两
端管段的内压，减少线路截断阀的内漏气量。
（2）注入管道内的氮气应连续平稳，温度应
保持在 5~15 ℃[5]。 （3）对于高程差较小的管段，自中间向两端置换可
不分先后次序；对于高程差较大的管道，由于向
高处扩散的特性，燃气管道氮气置换，则先向低处置换，再向高处置换。
（4）若某端阀门内漏较大，则对内漏较大一端首先
进行置换，管道置换氮气，并用小量程压力表随时观察管内压力变化，
及时调节放空阀开度排放内漏。
（5）在阀室和作业坑等受限空间进体检测时，
应采用橡胶软管将气体引入开阔通风处排放检测，或
者用防爆风机不断向受限空间输送新鲜空气，避免排
放的氮气在阀室或作业坑内聚集造***员窒息[7]。
输气管道气体置换的中间注氮方法
近几年，随着社会经济和地方建设的快速发展，每年为了避让各类建设项目需改
线的作业多达 10 余次，在进行新旧管道动火碰口作业
时，一般采用停输带气微正压、停输置换不带气及不停
输带压封堵 3 种碰口作业方法[1]。由于停输带气微正
压作业安全风险大，不停输作业施工***复杂[2]，加之
费用高，在计划性停输碰口情况下，优先选用高纯度氮
气（≥99％）将管内置换合格进行不带气动火施
工。采用传统氮气置换方法，因线路截断阀一般与输
气管道埋地全焊接连接，若存在内漏现象，无法实现加
盲板隔离置换彻底，动火碰口点存在带实施的
安全风险。陕西省股份有限公司在不断总结置
换工艺的基础上，采用中间注氮置换方法，有效规避了
线路截断阀内漏带来的作业风险。
1 中间注氮方法与传统方法的对比
1.1 传统注氮置换方法
1.1.1 工作原理
关闭作业段管道两端的线路截断阀，对碰口作业
段管道内进行点火排放，当管内压力达到微正
压（285～1 177 Pa) 范围时，停止放空，将液氮罐车、低
温液体泵、汽化器通过高压软管与站场（阀室）预留注
氮阀门连接好，打开阀门注入氮气，在另一站场（阀室）
打开放空阀排放，并在压力表接口处和碰口点打孔用
可燃气体分析仪持续检测管内含量，当浓度小
于下限的 25％时认为置换合格，才能动火
所需的计算时间、收敛速度等方面，四边形网格均优于三角形网格，所以本文选用四边形网格。建立模型时忽略道的保温层和防腐层，忽略壁厚，道内气体置换过程是在常温下，管道氮气置换，而且流速较慢，道壁面可以认为是常温(环境温度)。在划分好的网格局部放大图如图1所示(采用IntervalCount分段方式，Ratio的节点距离比为1)。图中上下蓝色线段代表道壁面，虽然网格轴向距离划分较稀疏，但不影响本次模拟。图1计算区域网格局部放大图Fig.1Partialenlargementofgridcomputingarea1.3湍流模型湍流模型中应将“计算的度和计算所需时间”作为选取模型的标准。国内学者付春丽曾进行模拟并得出结论:Reynolds-Stress模型不适用于长输管道氮气置换数值模拟，因为此模型计算量，比k-模型要多消耗50%~60%CPU和15%~20%内存，收敛难度大，所以应从剩下三个k-模型中选择。其中标准k-模型的CPU消耗时间比Realizablek-模型少11%，比RNGk-模型少20%，但三者计算精度没有太大差异。因此，本文长输管道氮气置换采用标准k-模型进行湍流流场的数值模拟[5]。1.4边界条件设置边界条件时应考虑实际计算机运算速度和适用于所选择的模型。置换中的空气和氮气都是可压缩气体，将氮气进入管线的进口设置为速度进口将管线的出口设置为自由出口内选取壁面边界1求***设置黏度利用理想气体混合定律，密度的计算公式使用理想气体，并将其应用于组分运输模型中。采用一阶隐式的非定常分离求***，PISO压力速度耦合算法，时间步长设置为0.1s，每一个时间步的迭代次数为20次。2数值模拟及分析从图2中可以看到，其余条件不变的条件下，随着直径的增加，也增大了对流扩散系数
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