郭晓璐，喻健良，闫兴清，徐鹏，徐双庆

（1 合肥通用机械研究院有限公司，安徽合肥230031； 2 大连理工大学化工学院，辽宁大连116024）

引 言

超临界CO2在循环发电、石油开采、碳捕集及封存等领域具有重要应用。超临界CO2循环发电系统是未来核能、太阳能、火电等能源综合利用的重要发展方向[1]。超临界CO2驱油技术及钻井技术在石油开采领域中可实现提高石油采收率、射流破岩效率及钻井速度[2]。作为碳捕及封存技术链的中间环节，CO2管道将从电厂、化工厂等源头分离的CO2输送至封存点[3]。在各领域的压力管道运输过程中，CO2管道输送工艺可分为气相、液/密相和超临界相等，其中具有强溶解性、低黏度、高密度等特性的超临界CO2在管道运输中的经济性最佳[4-5]。

当管道本身存在缺陷问题，长距离或长时间管道运输难免发生泄漏[6]。由于CO2具有较高焦耳-汤姆逊系数，泄漏中温度大幅下降会造成管线韧性下降，且超临界CO2管道泄漏中的减压波速度异于其他介质，这极可能造成长程管道脆性断裂扩展[7]。由泄漏释放的具有重气特征的低温CO2易在低洼处形成高浓度区，对人体造成窒息、昏迷甚至死亡[8-9]。例如，在2002—2008 年期间，美国的CO2运输管道大约发生31 次泄漏事故，由于大多位于无人区，而未发生伤亡；但随着各个领域的管道输运规模发展，CO2管道会靠近人口密集区[10]。2014 年，中石化华东分公司采油厂输送液态二氧化碳的管道(设计压力9.0 MPa、设计温度50℃)发生泄漏爆炸事故，未造成人员伤亡，管道破坏约60 m[11]。……