淺談天然氣長輸管道完整性管理

摘要：天然氣長輸管道完整性管理是目前先進(jìn)的管道管理方法，是一種持續(xù)改進(jìn)的過程。文章從天然氣管道事故原因分析出發(fā)，對管道完整性管理的概念及流程進(jìn)行了闡述，并提出了完善我國天然氣管道完整性管理的建議，確保天然氣管道安全運(yùn)營。

關(guān)鍵詞：天然氣長輸管道；完整性；管道管理；管道事故；風(fēng)險(xiǎn)評估 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TE973 文章編號：1009-2374（2015）18-0151-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.18.076

由于天然氣管道大部分都是埋于地下，穿越的區(qū)域地形復(fù)雜，氣體的壓力較大，氣體中常含有CO2或者H2S等酸性氣體，較為容易發(fā)生內(nèi)腐蝕現(xiàn)象，而管道的日常監(jiān)測難度較大，再加上不可意料的自然災(zāi)害的影響，管道一旦出現(xiàn)泄漏或者斷裂，將會引起大火、爆炸或者中毒等事故，經(jīng)濟(jì)損失大，社會影響大。管道完整性管理可以有效地對管道的安全進(jìn)行評價(jià)，從而減小管道安全事故的發(fā)生概率，確保管道安全運(yùn)行。

1 天然氣管道事故的原因

2006年1月，四川省某輸氣站因天然氣管道泄漏釀成爆炸慘案，造成10人死亡、5人重傷、60人輕傷的重大事故，爆炸的管段長度近100m，造成管道泄漏的原因是管線螺旋焊縫腐蝕破壞；2007年4月北京海淀區(qū)地下天然氣管道也因?yàn)樾孤┲率咕伦鳂I(yè)的2名工人中毒死亡，泄漏的原因?yàn)楣艿纼?nèi)腐蝕造成管壁穿孔。有關(guān)權(quán)威機(jī)構(gòu)對國內(nèi)近年來106起天然氣管道事故的調(diào)查研究表明，由人為的外來損傷引起的占66%，由氣候或者地質(zhì)等外來損傷造成的占10%，因焊接、施工、材料和安裝等缺陷造成的占8.5%，因管理不當(dāng)或者違規(guī)操作引起的占6.5%，因內(nèi)外腐蝕和應(yīng)力腐蝕等造成的占4%，因材料老化和其他原因造成的占5%。由此可知，上述幾種因素都是造成天然氣管道事故的主要原因。天然氣在輸送過程中由于周邊環(huán)境變化無常，其完整性呈不斷下降的趨勢，當(dāng)下降到一定程度時(shí)就會出現(xiàn)管道安全事故。

2 天然氣管道完整性管理

2.1 管道的完整性管理概念

管道的完整性管理是指管道公司根據(jù)影響管道安全的因素的變化情況，對管道運(yùn)營可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行識別并采取一定的風(fēng)險(xiǎn)評估方法進(jìn)行技術(shù)評價(jià)，并制定相應(yīng)的應(yīng)急措施，使得風(fēng)險(xiǎn)處于可控狀態(tài)。運(yùn)用檢驗(yàn)、監(jiān)測等方式來獲取管道完整性相關(guān)信息，對主要的威脅因素進(jìn)一步進(jìn)行檢測，并評估管道的適應(yīng)性，使得管道運(yùn)營保持持續(xù)改進(jìn)的狀態(tài)，達(dá)到預(yù)防與減少管道事故的發(fā)生，確保管道運(yùn)營的安全可靠。

2.2 管道完整性管理流程

天然氣管道完整性管理的流程包括辨識潛在危害、收集管道數(shù)據(jù)、風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)、管道完整性評價(jià)和采取的減緩和響應(yīng)措施。

2.2.1 辨識潛在危害。國際管道委員會PRCI根據(jù)對天然氣管道事故的發(fā)生原因進(jìn)行分析，按照與時(shí)間無關(guān)、與時(shí)間有關(guān)和靜態(tài)等劃分依據(jù)將產(chǎn)生的原因分為9類：內(nèi)腐蝕、外腐蝕、應(yīng)力腐蝕、不正確操作、制造相關(guān)缺陷、設(shè)備、焊接或制造相關(guān)、天氣原因或外界影響和第三方或機(jī)械損傷等，可以根據(jù)這些潛在的危害類別來辨識風(fēng)險(xiǎn)因素。

2.2.2 收集和分析管道的信息與數(shù)據(jù)。根據(jù)收集到的管道的相關(guān)數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行整理分類，并建立數(shù)據(jù)庫。一般包括建設(shè)期數(shù)據(jù)、運(yùn)行期數(shù)據(jù)、管道材料數(shù)據(jù)、檢查數(shù)據(jù)等。

2.2.3 風(fēng)險(xiǎn)評估。根據(jù)收集到的管道相關(guān)數(shù)據(jù)，對可能使管道失效的風(fēng)險(xiǎn)和危險(xiǎn)事件進(jìn)行辨識，并采取一定的評估方法來判斷事故發(fā)生的概率及嚴(yán)重程度。然后匯總各段管道得出的風(fēng)險(xiǎn)評估結(jié)果，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，將最終結(jié)果進(jìn)行排序，并針對風(fēng)險(xiǎn)等級較高部分管道采取相應(yīng)的管道完整性管理的維護(hù)措施。風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)方法主要有定性風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)方法、半定量風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)方法和定量風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)方法。定性風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)方法目前主要采用風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)矩陣，按高、中高、中和低風(fēng)險(xiǎn)來分級，該方法較為粗略，但可以快速將風(fēng)險(xiǎn)排序。半定量風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)方法是以風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)為參照標(biāo)準(zhǔn)對風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評價(jià)方法，可以有效地解決在定量分析中數(shù)據(jù)缺乏的難題；定量風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)方法也稱PRA法，將失效后果及概率代入計(jì)算公式中求出管道的總風(fēng)險(xiǎn)數(shù)值。該方法較為復(fù)雜，需要大量的數(shù)據(jù)來支持。

2.2.4 完整性評價(jià)。完整性評價(jià)是管道完整性管理的核心流程。其主要內(nèi)容包括管道本體、站場設(shè)施和儲氣庫等完整性評價(jià)，評價(jià)的工作主要有管道的適用性評價(jià)、站場設(shè)施的故障診斷、防腐涂層的有效性評價(jià)、地質(zhì)災(zāi)害和地震的評估等。完整性評價(jià)是個(gè)綜合性較強(qiáng)的評價(jià)過程，根據(jù)辨別出來的危險(xiǎn)因素來選用完整性評價(jià)方法。而完整性評價(jià)方法較多，目前運(yùn)用較多的主要有直接評估、壓力測試和管道內(nèi)檢測等完整性評價(jià)方法。直接評估一般包括對管道內(nèi)腐蝕直接評估ICDA、管道外腐蝕直接評估ECDA和管道應(yīng)力腐蝕直接評估SCCDA等，根據(jù)腐蝕的程度來判斷其增長率，然后根據(jù)數(shù)據(jù)庫的相關(guān)信息對其腐蝕的減緩措施及修復(fù)方法。壓力測試就是管道安裝檢驗(yàn)的常規(guī)方法，主要是通過一定時(shí)間內(nèi)的壓力差來判斷管道是否發(fā)生滲漏現(xiàn)象。管道內(nèi)檢測是利用先進(jìn)的設(shè)備在管道中運(yùn)行來監(jiān)測和記錄管道內(nèi)的金屬損失、缺陷或者變形等情況。檢測管道內(nèi)外腐蝕引起的金屬損失方法主要有超聲壓縮波檢測、橫向磁通檢測、標(biāo)準(zhǔn)分辨率漏磁檢測、超聲剪切波檢測和高分辨率漏磁檢測等，其中橫向磁通檢測和超聲剪切波檢測也可以用來檢測管道應(yīng)力腐蝕的裂紋。除此之外，還可以運(yùn)用第三方和機(jī)械損壞的金屬缺陷和管徑測量方法。

2.2.5 管道應(yīng)急響應(yīng)和減緩措施。管道管理公司應(yīng)根據(jù)完整性評價(jià)的結(jié)果，對腐蝕較為嚴(yán)重的部位采取修復(fù)或者減緩的措施以消除管道運(yùn)行不安全隱患，從而消除對管道完整性影響較大的危險(xiǎn)因素，確保管道運(yùn)營的有效性與完整性。

3 完善我國天然氣管道完整性管理的建議

近年來，我國的天然氣管道建設(shè)進(jìn)程加快，隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，將來還需要鋪設(shè)大量的天然氣管道。而目前國際上先進(jìn)的天然氣管道管理方法就是管道完整性管理，做好管道完整性管理可以有效地降低管道安全事故的發(fā)生概率，確保管道系統(tǒng)的安全可靠。我國也先后頒布了相關(guān)的完整性管理標(biāo)準(zhǔn)，并著手對檢測技術(shù)和評價(jià)方法進(jìn)行深入的研究。但目前我國的管道完整性管理水平與國際上對比差距還較大，還需要對以下四個(gè)方面進(jìn)行完善與提高：

一是對管道完整性管理的范圍進(jìn)行明確，結(jié)合國外先進(jìn)的管理經(jīng)驗(yàn)，加快構(gòu)建我國管道完整性管理標(biāo)準(zhǔn)體系，包括技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系和管理標(biāo)準(zhǔn)體系。加快對相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行建立，使得管道完整性管理變得有法可依。根據(jù)目前我國的不同地區(qū)、不同時(shí)期的管道情況制定對應(yīng)的分階段、分層次的完整性管理計(jì)劃，嚴(yán)格按照計(jì)劃進(jìn)行完整性管理。

二是在新的管道設(shè)計(jì)階段，應(yīng)對管道的設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行安全評價(jià)、安全預(yù)評價(jià)和安全驗(yàn)收等控制，使得新管道的設(shè)計(jì)合理與可行。對于新建的大型管道工程，在已有的管道設(shè)計(jì)和管道安裝工程驗(yàn)收等安全評價(jià)的前提條件下，對管道運(yùn)行的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，及時(shí)地對基線進(jìn)行評價(jià)，嚴(yán)格按照經(jīng)過審批的完整性管理計(jì)劃進(jìn)行管道管理，使得管道管理水平不斷提高。

三是積極研究管道完整性評價(jià)軟件技術(shù)和評價(jià)方法。借鑒國際標(biāo)準(zhǔn)對管道腐蝕程度劃分、管道風(fēng)險(xiǎn)程度等級、管道安全事故的可接受水平、管道的維護(hù)與更換標(biāo)準(zhǔn)以及HCA地區(qū)的劃分等進(jìn)行確定，從而加快天然氣管道完整性體系的建設(shè)進(jìn)程和科研成果的應(yīng)用。

四是多方面收集管道管理相關(guān)數(shù)據(jù)，主要包括管道腐蝕、管道修復(fù)和管道監(jiān)測等數(shù)據(jù)，建立大型的數(shù)據(jù)庫，并創(chuàng)建數(shù)據(jù)共享平臺，為風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)提供重要的數(shù)據(jù)。加強(qiáng)管道缺陷的自動(dòng)預(yù)警能力，對管道的防腐工作以及相關(guān)設(shè)備實(shí)行動(dòng)態(tài)管理，從而確保管道運(yùn)行的安全性。

4 結(jié)語

綜上所述，天然氣管道的完整性管理就是運(yùn)用切實(shí)有效的監(jiān)測與評價(jià)方法來對管道的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評價(jià)，從而采取有效的改善措施來維護(hù)管道系統(tǒng)的安全。完整性管理的過程是持續(xù)不斷的綜合管理。只有這樣才能不斷地提高管道管理水平，延長管道的服役期限，確保天然氣管道運(yùn)行的安全可靠。

參考文獻(xiàn)

[1] 李鶴林.油氣管道運(yùn)行安全與完整性管理[J].石油科技論壇，2011，（1）.

[2] 董紹華.管道完整性技術(shù)與管理[M].北京：中國石化出版社，2007.

作者簡介：段德虎（1962-），男，山西臨汾人，山西省國新能源發(fā)展集團(tuán)有限公司副高級工程師，研究方向：煤礦管理與天然氣長輸管道建設(shè)、運(yùn)行與安全管理。

（責(zé)任編輯：陳 倩）