在用工業(yè)管道風(fēng)險(xiǎn)研判方法

安克健 高 輝 馬建宇 河北省鍋爐壓力容器監(jiān)督檢驗(yàn)院

李 強(qiáng) 河北省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局

候秉仁 石家莊建投天然氣有限公司

在用工業(yè)管道風(fēng)險(xiǎn)研判方法

安克健 高 輝 馬建宇 河北省鍋爐壓力容器監(jiān)督檢驗(yàn)院

李 強(qiáng) 河北省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局

候秉仁 石家莊建投天然氣有限公司

借鑒國際管道技術(shù)委員會(huì)對(duì)輸氣管道提出的失效原因以及RBI思路，利用“專家打分法”對(duì)管道安裝、維護(hù)、保養(yǎng)、檢驗(yàn)等各個(gè)環(huán)節(jié)，量化發(fā)生事故的可能性和后果的嚴(yán)重程度，從而以半定量法確定在用工業(yè)管道風(fēng)險(xiǎn)值，進(jìn)而進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警，為壓力管道使用單位、河北省質(zhì)監(jiān)局安全監(jiān)察工作提出合理化建議。

壓力管道 風(fēng)險(xiǎn) 研判 半定量

“十二五”期間，河北省有大量在用工業(yè)管道處于“待檢狀態(tài)”，需要停運(yùn)進(jìn)行全面檢驗(yàn)。由于原始安裝資料不全、安裝質(zhì)量和停運(yùn)檢修周期難以保證等原因的影響，管道安全監(jiān)察和檢驗(yàn)面臨嚴(yán)峻的形勢。另外在壓力管道新法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)不斷出臺(tái)下，原有的檢驗(yàn)?zāi)Ｊ胶蜋z驗(yàn)方法已不能適應(yīng)現(xiàn)在的監(jiān)管要求，因此有必要開展壓力管道風(fēng)險(xiǎn)研判工作，以便早發(fā)現(xiàn)、早報(bào)告、早預(yù)警、早處置的安全防范機(jī)制，有效遏制工業(yè)管道重特大事故發(fā)生。

1 風(fēng)險(xiǎn)因素辨識(shí)

依據(jù)科學(xué)、系統(tǒng)、全面和預(yù)測性的危險(xiǎn)辨識(shí)原則，借鑒國際管道技術(shù)委員會(huì)對(duì)輸氣管道提出的9大類、22小類的失效原因，依據(jù)工業(yè)架空管道的特點(diǎn)、失效事故和河北省在用工業(yè)管道的實(shí)際情況，從可能存在的失效原因?qū)撛诘娘L(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行了分析辨識(shí)。

1.1 潛在危險(xiǎn)辨識(shí)基礎(chǔ)因素

1）管道材質(zhì)；2）管道規(guī)格；3）管道運(yùn)行壓力；4）管道修建年限；5）管道腐蝕防護(hù)情況；6）管道系統(tǒng)情況；7）管道失效歷史情況；8）管道管理維護(hù)規(guī)定及執(zhí)行情況調(diào)查；9）國內(nèi)外工業(yè)管道的主要失效模式統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

1.2 潛在失效后果

主要潛在失效后果為易燃、易爆介質(zhì)短時(shí)間大量泄漏引起的燃燒、爆炸事件，以及泄漏介質(zhì)在地下空間、地下溝槽、窖井或電纜溝聚集引起的閃燃及蒸氣云爆炸；其次是CO和H2S造成的人員中毒。

1.3 潛在失效模式

1）內(nèi)外腐蝕穿孔。該類失效模式與時(shí)間有關(guān)，隨著管道使用年限的增加而日益嚴(yán)重。

2）第三方破壞，如機(jī)械施工，會(huì)導(dǎo)致兩種情況：（1）管道斷裂或管體破裂，引起介質(zhì)短時(shí)間內(nèi)的大量泄漏，從而可能引發(fā)火災(zāi)、爆炸事件。對(duì)該類失效模式，在應(yīng)急預(yù)案完善的情況下可以迅速對(duì)現(xiàn)場情況進(jìn)行控制；（2）管體機(jī)構(gòu)損傷變形或防腐層破損，在短時(shí)期內(nèi)，管道不會(huì)產(chǎn)生開裂，但會(huì)加速管體腐蝕。

3）管道固有缺陷，如焊接缺陷、結(jié)構(gòu)不合理。

1.4 失效位置

1）管體；2）管件等易沖刷腐蝕處；3）焊接接頭；4）管系應(yīng)力集中處；5）與其它管道、支吊架搭接處；6）可能積液的低洼處。

1.5 風(fēng)險(xiǎn)因素辨識(shí)匯總

將危險(xiǎn)辨識(shí)因素和失效模式匯總，得到了在用工業(yè)管道6大類39個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因素（詳見3數(shù)據(jù)匯總與結(jié)果判定）這些因素貫穿在管道的安裝、使用、維護(hù)、保養(yǎng)、檢驗(yàn)的“管理”和“檢驗(yàn)”的各個(gè)環(huán)節(jié)，形成了基本風(fēng)險(xiǎn)因素分布結(jié)構(gòu)框架。

2 調(diào)研

2.1 數(shù)據(jù)庫調(diào)研

走訪并咨詢特種設(shè)備監(jiān)察部門進(jìn)行工業(yè)管道摸底調(diào)查。主要調(diào)查內(nèi)容有：

1）各地市區(qū)域內(nèi)工業(yè)管道數(shù)量及分布，GC1，GC2，GC3各級(jí)別管道所占比重量化。

2）選定煉油廠1～2家，化肥廠2～3家，化工企業(yè)2～3家，鋼鐵廠1家，燃?xì)夤?～3家，優(yōu)先考察的使用單位比例在5%～10%以內(nèi)。(考察的在用壓力管道使用單位名單略)

2.2 現(xiàn)場調(diào)研

依據(jù)數(shù)據(jù)庫調(diào)研結(jié)果確定的壓力管道使用單位考察名單。進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)研。主要調(diào)研內(nèi)容是：

1）6大類39個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因素“適合性”情況調(diào)研。

2）確定各類型使用單位內(nèi)部管理的壓力管道級(jí)別分布，依據(jù)GBZ 230-2010《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級(jí)》和GB 50160-2008《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》以及GB 50016-2006《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》，考察企業(yè)管理、維護(hù)、檢驗(yàn)制度是否較大程度上符合《在用工業(yè)管道定期檢驗(yàn)規(guī)程》中關(guān)于分級(jí)的要求。

3）利用專家打分法，根據(jù)考察結(jié)果初步確定各風(fēng)險(xiǎn)子因素的分值。

3 數(shù)據(jù)匯總與結(jié)果判定

選擇具有較高管理水平和較高檢驗(yàn)、分析、評(píng)估能力的中國特檢院、深圳市燃?xì)饧瘓F(tuán)、合肥通用機(jī)械研究院、中國石油大學(xué)、北京科技大學(xué)、華東理工大學(xué)等相關(guān)研究院所進(jìn)行考察、學(xué)習(xí)。

主要內(nèi)容是：壓力管道使用單位的管理、檢驗(yàn)技術(shù)、安全評(píng)定能力、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估應(yīng)用等特色技術(shù),以及國家“十五”，“十一五”相關(guān)科研成果。

對(duì)風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)、現(xiàn)場調(diào)研、考察學(xué)習(xí)、專家打分4個(gè)工作部分的成果進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總和結(jié)果判定,詳見表1～表6：

表1“地理位置”評(píng)分體系

表2 “工藝參數(shù)”評(píng)分體系

表3“事故發(fā)生的幾率”評(píng)分體系

表4 “設(shè)備裝置”評(píng)分體系

表5 “安裝和使用管理”評(píng)分體系

表6“人員”評(píng)分體系

4 風(fēng)險(xiǎn)分析

將各風(fēng)險(xiǎn)要素的評(píng)分表進(jìn)行整理為 “失效后果得分”評(píng)分表（見表7)。失效后果主要考慮因素有：介質(zhì)燃燒性、反應(yīng)性、毒性、最大泄漏量、擴(kuò)散性、地形、風(fēng)速、周圍人口密度、沿線環(huán)境（財(cái)產(chǎn)密度)；供應(yīng)中斷對(duì)下游用戶的影響等。

表7 失效后果得分表

5 評(píng)價(jià)模型及風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分

5.1 評(píng)價(jià)模型的采用

1）如果風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的目的是為政府安全監(jiān)察提供指導(dǎo)數(shù)據(jù)，則采用基本模型。

2）如果風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的目的是為企業(yè)安全管理提供數(shù)據(jù)，則采用修正模型。

3）如果風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的目的是既為政府安全監(jiān)察提供技術(shù)數(shù)據(jù)，又為企業(yè)安全管理提供技術(shù)數(shù)據(jù)，則應(yīng)同時(shí)采用基本模型和修正模型，形成兩種風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)論。

按下式計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)值R

式中：S——失效可能性得分；

C——失效后果得分。

1）當(dāng)采用基本模型進(jìn)行失效可能性評(píng)分時(shí)，分別確定“地理位置”得分S1、“工藝參數(shù)”得分S2、“事故發(fā)生的幾率”得分S3、“設(shè)備裝置”得分S4、“使用管理”得分S5、“人員”得分S6。

基本模型下的在用工業(yè)管道使用單位按照下式計(jì)算失效可能性得分S及其層次關(guān)系、評(píng)分的權(quán)重。

2）當(dāng)采用修正模型進(jìn)行失效可能性評(píng)分時(shí)，應(yīng)針對(duì)所評(píng)價(jià)管道，結(jié)合當(dāng)?shù)氐墓艿朗鹿式y(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)、安裝、使用、檢驗(yàn)等方面的專家意見，在通用模型的基礎(chǔ)上確定針對(duì)具體情況的修正模型，確定評(píng)分項(xiàng)和評(píng)分項(xiàng)的權(quán)重，并且進(jìn)行歸一化處理，保證“地理位置”、“工藝參數(shù)”、“事故發(fā)生的幾率”、“設(shè)備裝置”、“使用管理”、“人員”權(quán)重之和為1。按照下式計(jì)算失效可能性得分S：

式中：α1、α2、α3、α4、α5、α6、為相應(yīng)評(píng)分體系的修正系數(shù)，且：

5.2 風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分

●5.2.1 風(fēng)險(xiǎn)絕對(duì)等級(jí)劃分（對(duì)某個(gè)壓力管道使用單位在全省的安全狀況比較而言）

1）低風(fēng)險(xiǎn)絕對(duì)等級(jí)

如果R∈[0,2500),則風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為低風(fēng)險(xiǎn)絕對(duì)等級(jí)。

2）中等風(fēng)險(xiǎn)絕對(duì)等級(jí)

如果R∈[2500,5000),則風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為中等風(fēng)險(xiǎn)絕對(duì)等級(jí)。

3）較高風(fēng)險(xiǎn)絕對(duì)等級(jí)

如果R∈[5000,7500),則風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為較高風(fēng)險(xiǎn)絕對(duì)等級(jí)。

4) 高風(fēng)險(xiǎn)絕對(duì)等級(jí)

如果R∈[7500,10000),則風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為高風(fēng)險(xiǎn)絕對(duì)等級(jí)。

●5.2.2 風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)等級(jí)劃分

在同一使用單位內(nèi)（或同一類型的使用單位)，不同裝置、不同狀況的壓力管道可以依據(jù)風(fēng)險(xiǎn)分析得出各自風(fēng)險(xiǎn)的絕對(duì)等級(jí)，利用以下計(jì)算過程可得到各不同類型、狀態(tài)的壓力管道在同一使用單位內(nèi)（或同類型）使用單位內(nèi)的相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，或同一類型裝置在不同使用單位內(nèi)的相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

如：在同一使用單位內(nèi)部，設(shè)某一壓力管道風(fēng)險(xiǎn)最小值為Min，其它壓力管道中風(fēng)險(xiǎn)最大值為Max，則:

1）R∈[Min，Min+(Max-Min)×6/25]，則該壓力管道風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為低風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)等級(jí)。

2）R∈[Min+(Max-Min)×6/25，Min+(Max-Min)×13/25]，則風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為中等風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)等級(jí)。

3）R∈[Min+(Max-Min)×13/25，Min+(Max-Min)×21/25]，則風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為較高風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)等級(jí)。

4）R∈[Min+(Max-Min)×21/25，Max]，則風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為高風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)等級(jí)。

6 風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警

1）經(jīng)過風(fēng)險(xiǎn)分析，可以總結(jié)出管道安裝、維護(hù)、保養(yǎng)、檢驗(yàn)等環(huán)節(jié)存在的問題和不足。

2）對(duì)壓力管道使用單位提出建議。對(duì)于高風(fēng)險(xiǎn)絕對(duì)等級(jí)或高風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)等級(jí)的壓力管道使用單位或單元，應(yīng)分析其風(fēng)險(xiǎn)的主要來源，對(duì)企業(yè)進(jìn)行高風(fēng)險(xiǎn)因素預(yù)警，提出對(duì)策和建議。

3）根據(jù)管道的風(fēng)險(xiǎn)絕對(duì)值分布，可得到全省使用單位安全狀況分布，省局在完善各監(jiān)察單位的數(shù)據(jù)庫管理工作的基礎(chǔ)上，確定重點(diǎn)監(jiān)管、加強(qiáng)監(jiān)管、中等監(jiān)管、一般監(jiān)管的使用單位。可通過壓力管道管理和作業(yè)人員培訓(xùn)、資質(zhì)授權(quán)、監(jiān)管單位派員監(jiān)督等方式，有選擇地將監(jiān)管工作（尤其對(duì)低風(fēng)險(xiǎn)使用單位）交予使用單位自己管理（如在線檢驗(yàn))。

Draw lessons from gas pipeline failure causes and the idea of RBI proposed by international pipeline technical committee, we quantitated the possibility of accident occurrence and severity of consequence with utilizing the expert experiences to pipeline installation, maintenance, inspection and other aspects. Thus we could get the risk value by semi quantitative determination in industrial pipeline. So we provide some suggestions for supervision and managers of factory for risk warning.

Pressure pipeline Risk Evaluation Semi quantitative determination

2013－09－23）