氮氣置換速度是管道置換投產(chǎn)過程需要考慮的一個重要參數(shù),置換速度的大小決定著氮氣置換時的流動狀態(tài)。采用氮氣置換空氣時,由于兩者的密度不同,處于層流狀態(tài)的氮氣會以一個楔形的方式插入到前端的空氣當中,隨著置換過程的進行,楔形的長度會逐漸增加,且兩者壓差越大,混氣量越大。研究表明采用氮氣不隔離置換方法時,為了減小氮氣與空氣的混氣量,應盡可能使氣體處于紊流不分層的流動狀態(tài),因此這也是確定注氮速度考慮時的一個主要的因素。

采用氮氣置換的方式對天然氣管道進行試運投產(chǎn),即先將氮氣注入管線,用氮氣作為天然氣與空氣間的隔離介質(zhì),投產(chǎn)時天然氣推動氮氣、氮氣推動空氣進行管道線路置換,從而使天然氣管道達到順利投產(chǎn)條件。目前氮氣置換設備常采用的是液氮罐車,通過對液氮加熱汽化進行氮氣的置換工作。另外還有車載氮氣生產(chǎn)設備,設備在現(xiàn)場直接將生產(chǎn)的氮氣注入管道。

不同工藝條件、不同事故條件下的氮氣置換過程，燃氣管道氮氣置換方案，研究應急搶修過程中的氮氣置換時間規(guī)律，對應急搶修過程中的氮氣置換工藝進行優(yōu)選。天燃氣輸送管道運行較長時間后，閥門的內(nèi)漏問題不可避免。在輸氣干線碰口作業(yè)氣體置換過程中，提出中間注氮方法，通過對中間注氮置換這一工藝技術和裝置的研究，在實際生產(chǎn)中解決了干線閥門內(nèi)漏困擾動火作業(yè)安全風險問題，對管道動火碰口作業(yè)的安全實施具有較強的指導性和可操作性。但是，對于一些閥門內(nèi)漏嚴重通過放空仍不可控的情況，管道氮氣置換，建議對碰口作業(yè)段管道相鄰側(cè)管段進行或全部放空直至可控，或者采取不停輸帶壓碰口方法，以確保動火施工安全。