杨 坤，王 磊，高 琦，王 琴，池 强

(1.中国石油集团石油管工程技术研究院,石油管材及装备材料服役行为与结构安全国家重点实验室 陕西 西安 710077；2.中国石油管道有限责任公司西部分公司 新疆 乌鲁木齐 830013)

0 引 言

随着经济的发展和人民生活水平的日益提高，天然气的用量需求越来越大。作为最经济、安全的天然气运输方式，管道输送也朝着高钢级、大管径、高输送压力的方向发展[1-3]。在埋地长输管道服役时，在腐蚀、外力损伤、地形变化等因素以及内压耦合作用下会发生管泄漏和断裂[4]，严重时可能发生管道爆炸，对临近管道、周围人或建筑造成危害，引发重大经济、安全损失[5-6]。

高压天然气管道泄漏后由于管内高压，气体大量从泄漏点散出，管道在泄漏位置会发生裂纹扩展，加速气体泄漏过程。由于管道断裂以及天然气体积极速膨胀，会形成剧烈的物理爆炸，产生强烈的冲击波超压，造成危害[7-9]。

此外，高压天然气管道泄漏后，由于泄漏点附近具有较高的压力以及天然气浓度(以甲烷为主)，并不会发生点火爆炸。随后，天然气体积迅速膨胀，并向空中进行扩散，与大气中的氧气充分混合，形成预混蒸气云[10]。当满足气体的爆炸极限时，蒸气云会被点燃[11]。由于天然气与空气混合充分均匀，点燃过程极为剧烈，火焰前沿速度可达50～100 m/s，产生强烈的爆燃，并向周围释放冲击波及热辐射，对人员、建筑和设置造成巨大伤害[12-13]，严重威胁管道服役安全，从而对管道铺设区域的公共安全带来重大威胁。……