對天然氣管道完整性管理的思考

吳 超 王彥青 杜 碩

（中國石油西氣東輸管道公司，南京 210002）

1 實施管道完整性管理的重要性

20世紀初至今世界石油工業發展迅速。石油工業的發展也給管道工業的發展注入了新的活力。石油天然氣的管道運輸對我國國民經濟起著非常重要的作用。油氣輸送管道穿越地域廣闊，服役環境復雜，一旦發生失效破壞，往往造成巨大的經濟損失，造成生態環境的破壞和人員傷亡。據統計，我國現有長距離油氣輸送管線4.86×104km，城市燃氣管道10×104km左右，其中有60%已進入事故多發期，潛在危險很大。

從美國、西歐、前蘇聯等國家多年的事故統計分析中可以看出，第三方損傷、腐蝕、施工及材料損傷、誤操作是引發管道事故的主要原因。天然氣管道事故的人員傷亡率高于輸油管道。從美國重大事故的統計中可以看出，海洋輸氣管道的傷亡率大于陸地管道，兩者造成人員傷亡的原因中，處于第一和第二位的都是第三方損傷與設備故障、誤操作。這兩個原因均與管道的管理有關。由此可以看到，全面提高安全管理水平是降低管道事故率的重要環節。

結合國內的國情、生產運行與設施實行情況，當前安全形勢嚴峻。保證新建管道的本質安全和安全合理地繼續使用那些存在著各種缺陷的老管道，是管道企業必須解決的問題。完整性管理的重要性就在于它能持續不斷地提高新建和在役管道的整體管理水平，從而保障管道的安全運行。

2 管道完整性管理的概念

2.1 管道完整性（Pipeline Integrity）是指：

（1）管道始終處于安全可靠的工作狀態；（2）管道在物理上和功能上是完整的，管道處于受控狀態；（3）管道運營商不斷采取行動防止管道事故的發生；（4）管道完整性與管道的設計、施工、運行、維護、檢修和管理的各個過程是密切相關的。

2.2 管道完整性管理PIM（Pipeline Integrity Management）定義為：管道公司根據不斷變化的管道因素，對天然氣管道運營中面臨的風險因素進行識別和技術評價，制定相應的控制對策不斷改善識別到的不利影響因素，從而將管道運營的風險水平控制在合理的、可接受的范圍內，建立以通過監測、檢測、檢驗等各種方式，獲取與專業管理相結合的管道完整性的信息，對可能使管道失效的主要威脅因素進行檢測、檢驗，據此對管道的適應性進行評估，最終達到持續改進、減少和預防管道事故發生、經濟合理地保證管道安全運行的目的。

3 管道完整性管理的技術內涵

3.1 管道完整性管理的原則

3.1.1 在設計、建設和運行新管道系統時，應融入管道完整性管理的理念和做法。

3.1.2 結合每一條管道的具體情況，進行動態的管道完整性管理。

3.1.3 建立負責進行管道完整性管理的機構和管理流程，配備必要的手段。

3.1.4 對所有與管道完整性相關的信息進行分析、整合。

3.1.5 必須持續不斷地進行管道完整性管理。

3.1.6 在管道完整性管理過程中應當不斷采用各種新技術。

管道完整性管理是一個與時俱進的連續過程。管道的失效模式是一種時間依賴的模式，腐蝕、老化、疲勞、自然災害、機械損傷等都能夠引起管道失效，必須持續不斷地對管道進行風險分析、檢測、完整性評價、維修及人員培訓等完整性管理。

3.2 管道完整性管理流程

管道完整性管理的核心是完整性評價。管道的完整性評價包括管道本體的完整性評價和站場設施的完整性評價,有時也包括儲氣庫的完整性評價。具體評價工作有,管道本體的適用性評價、防腐涂層的有效性評價、站場設施的故障診斷、地震及地質災害評估等。

3.3 管道完整性管理的關鍵技術

管道完整性管理是跨學科的系統工程,它所涉及的不僅僅是自然科學與工程技術,而且還包括政策、法律、經濟、管理等社會科學。在自然科學與工程技術層面,完整性管理和數學、物理學、地質學及石油工程、機械工程、材料科學與工程、工程力學、可靠性工程、信息科學與工程等學科有密切關系。從實用角度,它的關鍵技術包括失效分析及失效案例庫的建立、危險因素與危險源識別技術、風險評價技術、管道檢測技術、適用性評價技術、機械設備故障診斷技術、地質災害預警及評估技術、地理信息系統的建立等方面。

4 影響管道安全的主要因素

影響管道安全的主要因素有設計、制造、施工、管道環境、運行管理維護、第三方破壞。設計因素主要有管道強度的安全裕度、允許最大操作壓力與實際操作壓力的裕度、管道應力變化與頻率、管道沉降等;制造因素有管材的內部和表面缺陷、焊縫缺陷、制管偏差與質量控制;施工因素有管道的敷設、焊接、補口、檢驗、回填、試壓、監理、施工隊伍資質等;腐蝕因素有與管內介質腐蝕性強弱和防腐措施有關的內腐蝕,與陰極保護、外防腐層質量、土壤腐蝕性、電流干擾、應力腐蝕等因素有關的外腐蝕;管理、維護因素有由于管理水平、技術水平、員工素質和監督機制不健全引起的錯誤操作帶來的破壞。第三方破壞是指管道附近區域人為活動造成的管道結構或性能的破壞,主要因素有管道最小埋深、人群活動水平、公眾教育狀況、管道地面設施等。

根據國內外管道事故統計資料分析,影響管道安全的因素在形成的管道事故中所占的比例不同,腐蝕、第三方破壞是最主要的因素。

5 天然氣管道完整性管理體系發展建議

我國先后頒布了完整性管理的相關標準,開展了評價方法與檢測技術的研究,但管道完整性管理體系的建設在系統性、完整性、先進性上同國外相比還有較大差距,還有許多基礎工作需要開展和完善。

5.1 明確完整性管理的研究范疇,建立健全我國相關的規范、標準,加強對完整性管理的技術支持力度和監管力度。其次,根據我國實際情況對不同時期、不同條件的管道,制定不同層次、分段實施的完整性管理計劃。

5.2 創建我國管道多參數大型數據庫,建立可以適應未來評價需要的數據庫結構和基本程序,搭建數據共享平臺,并將其作為整條管道安全評價的基礎資料之一進行管理。強化管道缺陷智能檢測能力,加強管道的檢測及其數據庫、管道腐蝕數據庫的建設,并且不斷更新完善,對管道、防護層狀況以及其它在役設備進行動態管理。

5.3 在新管道建設過程中,堅持做好設計的安全預評價、安全評價與安全驗收等工作。對近年來新建的大型管道,在已有設計、工程驗收的安全評價基礎上,及時制定數據收集、基線評價、完整性管理程序的計劃并逐步實施。

5.4 大力發展管道完整性評價方法和評價軟件技術。對風險評價中可接受的事故水平、管道相對風險評分等級、管道腐蝕程度劃分、維修或更換管段的依據、HCA地區的劃分等，應借鑒國外標準并根據我國具體情況來確定，加強管道完整性體系的科研及其成果應用。

[1]陳立杰，王新增.長輸油氣管道的完整性及其管理[J].化工之友，2007（17）.

[2]董紹華，楊祖佩.全球油氣管道完整性技術與管理的最新進展—中國管道完整性管理的發展對策[J].油氣儲運，2007（2）.

[3]Keith Leewis:A modelforsizing high consequence areas associated with natural gas pipelines decemobel,GRI-00/189,2001.

[4]楊祖佩，王維斌.我國油氣管道完整性管理體系發展與建議[J].油氣儲運,2006,25(9).