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的管道管理方法，是一種持續改進的過程。文章從天然氣管道事故原因分析出發，對管道完整性管理的概念及流程進行了闡述，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營。

關鍵詞：天然氣長輸管道；完整性；管道管理；管道事故；風險評估 文獻標識碼：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，穿越的區域地形復雜，氣體的壓力較大，氣體中常含有CO2或者H2S等酸性氣體，較為容易發生內腐蝕現象，而管道的日常監測難度較大，再加上不可意料的自然災害的影響，管道一旦出現泄漏或者斷裂，將會引起大火、爆炸或者中毒等事故，經濟損失大，社會影響大。管道完整性管理可以有效地對管道的安全進行評價，從而減小管道安全事故的發生概率，確保管道安全運行。

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月北京海淀區地下天然氣管道也因為泄漏致使井下作業的2名工人中毒死亡，泄漏的原因為管道內腐蝕造成管壁穿孔。有關權威機構對國內近年來106起天然氣管道事故的調查研究表明，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%，因管理不當或者違規操作引起的占6.5%，因內外腐蝕和應力腐蝕等造成的占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境變化無常，其完整性呈不斷下降的趨勢，當下降到一定程度時就會出現管道安全事故。

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影響管道安全的因素的變化情況，對管道運營可能出現的風險進行識別并采取一定的風險評估方法進行技術評價，并制定相應的應急措施，使得風險處于可控狀態。運用檢驗、監測等方式來獲取管道完整性相關信息，對主要的威脅因素進一步進行檢測，并評估管道的適應性，使得管道運營保持持續改進的狀態，達到預防與減少管道事故的發生，確保管道運營的安全可靠。

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、收集管道數據、風險評價、管道完整性評價和采取的減緩和響應措施。

2.2.1 辨識潛在危害。國際管道委員會PRCI根據對天然氣管道事故的發生原因進行分析，按照與時間無關、與時間有關和靜態等劃分依據將產生的原因分為9類：內腐蝕、外腐蝕、應力腐蝕、不正確操作、制造相關缺陷、設備、焊接或制造相關、天氣原因或外界影響和第三方或機械損傷等，可以根據這些潛在的危害類別來辨識風險因素。

2.2.2 收集和分析管道的信息與數據。根據收集到的管道的相關數據和信息進行整理分類，并建立數據庫。一般包括建設期數據、運行期數據、管道材料數據、檢查數據等。

2.2.3 風險評估。根據收集到的管道相關數據，對可能使管道失效的風險和危險事件進行辨識，并采取一定的評估方法來判斷事故發生的概率及嚴重程度。然后匯總各段管道得出的風險評估結果，并對數據進行分析，將最終結果進行排序，并針對風險等級較高部分管道采取相應的管道完整性管理的維護措施。風險評價方法主要有定性風險評價方法、半定量風險評價方法和定量風險評價方法。定性風險評價方法目前主要采用風險指數矩陣，按高、中高、中和低風險來分級，該方法較為粗略，但可以快速將風險排序。半定量風險評價方法是以風險指數為參照標準對風險進行評價方法，可以有效地解決在定量分析中數據缺乏的難題；定量風險評價方法也稱PRA法，將失效后果及概率代入計算公式中求出管道的總風險數值。該方法較為復雜，需要大量的數據來支持。

2.2.4 完整性評價。完整性評價是管道完整性管理的核心流程。其主要內容包括管道本體、站場設施和儲氣庫等完整性評價，評價的工作主要有管道的適用性評價、站場設施的故障診斷、防腐涂層的有效性評價、地質災害和地震的評估等。完整性評價是個綜合性較強的評價過程，根據辨別出來的危險因素來選用完整性評價方法。而完整性評價方法較多，目前運用較多的主要有直接評估、壓力測試和管道內檢測等完整性評價方法。直接評估一般包括對管道內腐蝕直接評估ICDA、管道外腐蝕直接評估ECDA和管道應力腐蝕直接評估SCCDA等，根據腐蝕的程度來判斷其增長率，然后根據數據庫的相關信息對其腐蝕的減緩措施及修復方法。壓力測試就是管道安裝檢驗的常規方法，主要是通過一定時間內的壓力差來判斷管道是否發生滲漏現象。管道內檢測是利用先進的設備在管道中運行來監測和記錄管道內的金屬損失、缺陷或者變形等情況。檢測管道內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、標準分辨率漏磁檢測、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力腐蝕的裂紋。除此之外，還可以運用第三方和機械損壞的金屬缺陷和管徑測量方法。

2.2.5 管道應急響應和減緩措施。管道管理公司應根據完整性評價的結果，對腐蝕較為嚴重的部位采取修復或者減緩的措施以消除管道運行不安全隱患，從而消除對管道完整性影響較大的危險因素，確保管道運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進程加快，隨著工業的不斷發展，將來還需要鋪設大量的天然氣管道。而目前國際上先進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生概率，確保管道系統的安全可靠。我國也先后頒布了相關的完整性管理標準，并著手對檢測技術和評價方法進行深入的研究。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，還需要對以下四個方面進行完善與提高：

一是對管道完整性管理的范圍進行明確，結合國外先進的管理經驗，加快構建我國管道完整性管理標準體系，包括技術標準體系和管理標準體系。加快對相關規范和標準進行建立，使得管道完整性管理變得有法可依。根據目前我國的不同地區、不同時期的管道情況制定對應的分階段、分層次的完整性管理計劃，嚴格按照計劃進行完整性管理。

二是在新的管道設計階段，應對管道的設計圖紙進行安全評價、安全預評價和安全驗收等控制，使得新管道的設計合理與可行。對于新建的大型管道工程，在已有的管道設計和管道安裝工程驗收等安全評價的前提條件下，對管道運行的相關數據進行收集，及時地對基線進行評價，嚴格按照經過審批的完整性管理計劃進行管道管理，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軟件技術和評價方法。借鑒國際標準對管道腐蝕程度劃分、管道風險程度等級、管道安全事故的可接受水平、管道的維護與更換標準以及HCA地區的劃分等進行確定，從而加快天然氣管道完整性體系的建設進程和科研成果的應用。

四是多方面收集管道管理相關數據，主要包括管道腐蝕、管道修復和管道監測等數據，建立大型的數據庫，并創建數據共享平臺，為風險評價提供重要的數據。加強管道缺陷的自動預警能力，對管道的防腐工作以及相關設備實行動態管理，從而確保管道運行的安全性。

4 結語

綜上所述，天然氣管道的完整性管理就是運用切實有效的監測與評價方法來對管道的風險進行評價，從而采取有效的改善措施來維護管道系統的安全。完整性管理的過程是持續不斷的綜合管理。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，確保天然氣管道運行的安全可靠。

參考文獻

[1] 李鶴林.油氣管道運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，山西省國新能源發展集團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、運行與安全管理。

（責任編輯：陳 倩）