壓力管道風(fēng)險管理方法研究

楊偉

（中鐵十八局集團建筑安裝工程有限公司，天津 300308）

壓力管道風(fēng)險管理方法研究

楊偉

（中鐵十八局集團建筑安裝工程有限公司，天津 300308）

風(fēng)險管理作為管理學(xué)科的一個重要分支，已經(jīng)深入到各行各業(yè)，隨著當(dāng)前經(jīng)濟與社會的高速發(fā)展，管道運輸與公路鐵路等其他運輸方式相比而言，其失效概率更小，壓力管道占據(jù)著越來越重要的地位，但管道安全形勢日益嚴(yán)峻，有必要將風(fēng)險管理方法引入到壓力管道研究中來，以全面提高管道的管理水平，減少事故發(fā)生。文章通過對管道風(fēng)險管理方法理論的基本闡述，同時提出了壓力管道失效的主要模式及失效原因，結(jié)合相關(guān)的風(fēng)險分析評價方法，從而對管道失效進(jìn)行有效的風(fēng)險控制，以期通過實施風(fēng)險決策，來預(yù)防、減少各種管道事故的發(fā)生或降低風(fēng)險帶來的損失。

壓力管道；風(fēng)險管理；風(fēng)險評價；風(fēng)險控制

一、壓力管道概述

壓力管道是指用來輸送各種液體、氣體介質(zhì)的具有一定壓力的一種新型運輸?shù)奶胤N設(shè)備。隨著石油和天然氣等運輸介質(zhì)的進(jìn)一步開發(fā)，我國也迎來了管道發(fā)展的高速時期，幾乎大部分流體介質(zhì)在其生產(chǎn)、加工、運輸?shù)冗^程中都會使用壓力管道，目前來說，壓力管道正朝著復(fù)雜化、整體化、自動化方向迅速發(fā)展。

隨著管道越來越廣泛的應(yīng)用，隨之而來的是越來越頻繁的管道事故。為進(jìn)一步控制管道中的風(fēng)險，要在管道管理中引入風(fēng)險管理的方法。

二、管道風(fēng)險管理理論的提出

1.風(fēng)險定義

風(fēng)險，簡單說就是可能發(fā)生的不好后果。危險源、暴露和后果是風(fēng)險的三個因素。

風(fēng)險可由公式表示為：Rs=Cs×Fs。其中:Rs代表風(fēng)險；Cs代表危險后果嚴(yán)重度；Fs代表危險發(fā)生概率；S代表事件的編號。

2.管道風(fēng)險管理的提出

由于管道輸送的介質(zhì)大多具有易燃易爆、毒性和強腐蝕性的特點，在管道中存在的缺陷極易發(fā)生燃燒、爆炸和中毒事故，造成人身傷害、經(jīng)濟財產(chǎn)損失和環(huán)境污染等重大后果。因此，我們必須結(jié)合國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，根據(jù)管道失效及其所造成的后果及危害程度，對管道進(jìn)行風(fēng)險管控，從而將危險降到最低，將損失減到最小。

根據(jù)目前的研究成果，將該體系分為識別、分析、評價、決策、控制及管控地理信息系統(tǒng)六個環(huán)節(jié)，這也構(gòu)成了壓力管道風(fēng)險管理理論體系六個完整的組成部分。

三、風(fēng)險管理方法在壓力管道中的應(yīng)用

（一）管道風(fēng)險識別

對管道可能存在的風(fēng)險進(jìn)行識別，通過初步分析，辨別出管道中潛在的重大危險源，并對風(fēng)險水平較高的風(fēng)險進(jìn)行更為詳細(xì)的定量分析與評價，以最高效率獲得最大安全目標(biāo)。

1.壓力管道的主要失效模式

研究壓力管道的風(fēng)險管理就要探尋管道的失效模式，壓力管道失效模式是失效的表現(xiàn)方式，主要有：爆炸、斷裂、泄漏、過量變形、表面損傷及材料性能退化等。

2.壓力管道的風(fēng)險識別

分析管道的失效模式，是為及時控制管道的失效。必須對可能造成這些失效的原因進(jìn)行識別分析，以采取最有效的措施來控制管道的風(fēng)險。

總體說來，壓力管道的風(fēng)險主要包括以下幾方面：泄漏、擴散、火災(zāi)、爆炸、中毒等。

（二）管道風(fēng)險分析

對管道可能的風(fēng)險進(jìn)行識別后，要通過定性分析和定量計算來求得管道的失效概率和失效后果，以求更好地降低管道的風(fēng)險，實現(xiàn)對管道的安全管理。

1.管道失效原因分析

通過以上風(fēng)險識別過程，可以得出造成油氣壓力管道失效及事故的原因，大致可以分為四大類：

（1）腐蝕：主要是由于管道中的介質(zhì)、管道周圍的土壤腐蝕破壞和管道防腐、保護失效等原因引起的。腐蝕嚴(yán)重將會導(dǎo)致管道的管壁減薄，甚至管道爆裂等嚴(yán)重后果。

（2）管材缺陷：包括管材自身缺陷和施工質(zhì)量問題。

（3）第三方破壞：由他人、外界它物等其他原因直接造成對管道系統(tǒng)的破壞，是外部干擾的主要形式。

（4）自然災(zāi)害：自然災(zāi)害對于管道的破壞是無法控制的，一旦發(fā)生較大的自然災(zāi)害，就會造成嚴(yán)重的事故，帶來巨大的經(jīng)濟損失甚至人員傷亡，而且會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。

總體看來，腐蝕和第三方破壞是造成管道失效的最主要影響因素。我們要對管道進(jìn)行全面分析，結(jié)合管道失效概率及后果的嚴(yán)重程度來制定降低管道風(fēng)險的有效策略。

2.管道失效概率的計算

管道失效原因決定失效類型及失效概率，一般來說，計算管道的失效概率主要通過統(tǒng)計法和解析法。

3.管道失效后果的計算

在進(jìn)行管道失效后果評估時，要綜合考慮以下兩個方面的影響：

（1）失效的直接后果

油氣泄漏的速率和體積，后果的嚴(yán)重程度，對周邊環(huán)境造成的影響，產(chǎn)生的人員傷亡和財產(chǎn)損失。

（2）處于風(fēng)險狀態(tài)下的人員數(shù)量

最后通過不同的方法，建立管道在不同模式下的泄漏模型、擴散模型和不同的燃燒模型，從而對管道的失效后果進(jìn)行定量計算。

（三）管道風(fēng)險評價

對于管道風(fēng)險管理來說，最核心的是管道風(fēng)險評價。

1.管道的定性風(fēng)險評價

管道定性風(fēng)險分析主要的方法：安全檢查表法，預(yù)先風(fēng)險分析法，危險和可操作性研究，失效模式、后果與嚴(yán)重度分析法等。

（1）定性風(fēng)險評價方法概述

①安全檢查表法

安全檢查表是將對管道的分析項目以表格的形式列出，逐項進(jìn)行評判，以此來確定整個系統(tǒng)或管道的狀態(tài)。通過對管道系統(tǒng)的評價分析，評價出整個管道系統(tǒng)的安全等級，并針對所查找出的缺陷，提出相應(yīng)的改進(jìn)措施。

②預(yù)先風(fēng)險分析法

預(yù)先風(fēng)險分析是指在進(jìn)行一項工程活動之前，對可能存在的風(fēng)險和事故影響及損失進(jìn)行預(yù)先剖析的一種方法。

③危險和可操作性研究

危險與可操作性研究是通過分析新設(shè)計或已有系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝流程和功能來識別設(shè)備、裝置的個別部位，因誤操作或機械故障而引起的潛在危險，以及評價其對整個系統(tǒng)的影響及危險性的分析方法。

④失效模式、后果與嚴(yán)重度分析法

失效模式、后果與嚴(yán)重度分析主要用于根據(jù)管道的失效概率，來給出可能的失效模式與失效后果。

（2）定性風(fēng)險評價方法優(yōu)缺點對比

安全檢查表法應(yīng)用范圍較廣，可以事先編制，做到編制全面，且簡單易懂，實用方便。若所研究的管道需要編制大量的檢查表，則不易采取此方法，工作量較大。

預(yù)先危險性分析法用于管道發(fā)展的初級階段，適用于大型的、已投入運行的管道，對其進(jìn)行危險等級劃分，但對于潛在的風(fēng)險可以借鑒的經(jīng)驗過少。

危險和可操作性研究對于管道普遍適用，但工作量較大，分析時間較長。

失效模式、后果與嚴(yán)重度分析法能具體地指出管道設(shè)計的不足，提出改進(jìn)建議，對提高管道的可靠性有重要的貢獻(xiàn)。在任務(wù)或功能不明確的時候，此方法效果不好，也無法識別由一系列設(shè)備故障組合所導(dǎo)致的事故。

2.管道定量風(fēng)險評價

定量風(fēng)險分析必須建立數(shù)據(jù)庫，把握管道缺陷發(fā)展的規(guī)律及管道材質(zhì)腐蝕的性質(zhì)、速度，精確地分析壓力管道的風(fēng)險。主要有以下兩種評價法：

（1）危險指標(biāo)評價法。

（2）概率風(fēng)險評價法：概率風(fēng)險評價法通過“事故樹”與“事件樹”，對管道事故進(jìn)行原因分析，通過該分析計算事件發(fā)生的概率和事故的后果，定量計算出管道的危險值。

①“事故樹”分析：按因果邏輯關(guān)系層列出各種要素，并用樹形圖表示出來，直到找出事故的最根本原因。然后，通過對這種樹形圖的簡化計算，進(jìn)行定量風(fēng)險分析，制定措施，達(dá)到管道安全運輸?shù)哪康摹?/p>

②“事件樹”分析：是一種運用歸納推理的定量風(fēng)險分析方法，是指按事故發(fā)展的時間順序，由初始事件開始，根據(jù)事件后果兩種對立的狀態(tài)來推導(dǎo)事故的方向，分析到可能發(fā)生的事故為止，從而演示事故發(fā)生的原因和條件。

（四）管道風(fēng)險控制

管道風(fēng)險控制就是確立可接受的風(fēng)險標(biāo)準(zhǔn)，以這個標(biāo)準(zhǔn)來衡量管道的風(fēng)險是否在可接受的范圍水平內(nèi)。參照相關(guān)的管道安全生產(chǎn)法規(guī)，對管道風(fēng)險進(jìn)行評估，看其風(fēng)險是否在可以接受的范圍之內(nèi)。

對于能夠忽略的風(fēng)險，則暫時不考慮采取降低管道風(fēng)險的措施；對于可調(diào)節(jié)的風(fēng)險，則應(yīng)針對管道自身的材質(zhì)受力等特點，采取優(yōu)化措施來降低管道的風(fēng)險；而對于不能夠接受的風(fēng)險，則立刻采取行動，降低風(fēng)險程度，將損失后果盡可能地減少或避免。

1.管道風(fēng)險等級評估

由以上管道風(fēng)險評價方法，結(jié)合管道發(fā)生風(fēng)險的可能性及后果嚴(yán)重程度，確定風(fēng)險等級，以此來確定管道中存在的風(fēng)險是否在可接受水平以內(nèi)。風(fēng)險評價等級如表1所示：

表1 風(fēng)險評價等級表

2.管道風(fēng)險處理

通過確定管道的風(fēng)險等級，分析其是否在合理可接受水平范圍之內(nèi)，從而確定管道中哪些風(fēng)險需要優(yōu)先考慮處理。風(fēng)險評價結(jié)果高：不可接受，必須立即行動，采取最有效的措施，降低或減小風(fēng)險，加強監(jiān)控；較高：采取有效措施進(jìn)行改進(jìn)，并進(jìn)行日常監(jiān)控；中等：此類風(fēng)險容易被人關(guān)注，應(yīng)該采取預(yù)防應(yīng)對措施，控制風(fēng)險；低：不引起人們關(guān)注，常規(guī)管理，以防突變，發(fā)生風(fēng)險升級。

（五）管道風(fēng)險管理方法的實施

根據(jù)前文所得到的管道中存在的風(fēng)險因素以及可能造成的風(fēng)險后果，有針對性地制定安全規(guī)劃，并通過實施該規(guī)劃，對管道進(jìn)行風(fēng)險管理，從而使管道得以更安全地運行。

［1］中國鍋爐壓力容器安全雜志社.特種設(shè)備安全監(jiān)察現(xiàn)行法規(guī)文件匯編（壓力管道）［M］.北京:中國鍋爐壓力容器安全雜志社，2005.

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1673-0046（2016）5-0188-02