加拿大城鎮燃氣管網完整性管理及技術進展

張季娜，馮立德，楊玉鋒，魏然然

（1.中石油昆侖燃氣有限公司燃氣技術研究院 昆侖能源有限公司，黑龍江 哈爾濱 150010；2.中國石油管道科技研究中心，河北 廊坊 065000）

1 概述

城鎮燃氣管網完整性管理（Distribution Integrity Management Program，簡稱DIMP）是指燃氣運營企業根據不斷變化的管道因素，對管道運營中面臨的風險因素進行識別和技術評價，制定相應的風險控制對策，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，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。

2 加拿大城鎮燃氣管網完整性管理

加拿大城鎮燃氣管網完整性管理主要依據是CSA Z662《Oil and Gas Pipeline Systems》，該標準給出了開展完整性管理的步驟、內容和技術要求。根據標準要求，加拿大燃氣公司開展完整性管理工作時應制定“完整性管理方案”，并將各個設施的文件納入“完整性管理方案”，如果某一部分燃氣管網沒有被納入完整性管理方案，需要說明原因。制定方案時需要考慮以下方面因素：（1）燃氣公司以前發生過的失效性事故和破壞性事故。（2）以往的完整性審核和相關活動提出的建議。（3）失效事故的誘發條件的出現、潛在增長。（4）行業經驗。

完整性管理方案流程圖如圖1所示。

圖1中是加拿大標準中給出的開展完整性管理流程，由于篇幅有限，本文僅對其中的關鍵環節只做簡要介紹。

2.1 范圍

完整性管理工作的范圍應當包括設計與施工、維護與修理、工作狀態、失效性事故及其嚴重后果、破壞性事故、損壞與老化。

2.2 危害識別與風險評價

圖1 加拿大完整性管理流程圖

燃氣公司應當識別并記錄導致失效性事故和破壞性事故的各種危害，以及事故的后果。應當記錄危害識別的方法和相關數據，同時還需要記錄危害的基本原因、危害可能導致的失效性事故/破壞性事故。

燃氣公司應當將風險評價納入完整性管理計劃，燃氣公司在選用風險分析方法時，應當考慮到：燃氣管網的設計、施工和運行特點；現有的篩選方法和風險分析方法；用于風險分析的各種程序、模型和數據的可用性；風險評估結果的使用方法。

應當反復實施風險分析和風險評估，以便實施風險減緩措施，將預期風險降低到無足輕重的地步。

2.3 方案審核與評估

應當定期審核、評估燃氣管網的完整性管理方案，確定計劃是否符合標準的要求，是否需要修訂，審核應當以失效性事故的根本原因為目標。審核/評估的職責、審核/評估采用的方法、審核/評估得到的結果，均應記入文件。燃氣公司還應當考慮是否對本單位的完整性管理計劃實施審查。

3 其他國家相關技術的研究進展

風險評價技術作為完整性管理的核心環節，起著關鍵性的作用。1980年，美國費城燃氣公司（PGW）就對市內老城區的鑄鐵管道進行了風險評價，PGW認為燃氣管道面臨最大的安全威脅是敷設在建筑物附近的小管徑鑄鐵管道，這些管道運行年限較長，很容易發生泄漏，且泄漏燃氣極易進入建筑物內對居民造成傷害。PGW針對鑄鐵管道距建筑物距離、管道運行年限、管道附近施工情況等方面進行了評價，很好的指導了公司鑄鐵管道的更換計劃的制定，并取得了理想的效果。

1992年，W .Kent. Muhlbauer 編 寫 的《Pipeline Risk Management Manual》，將輸氣管道風險評價指標分為第三方損壞指標、腐蝕指標、設計指標及誤操作指標四大類共49個子評價項目，并加入了泄漏指數的影響，建立了輸氣管道風險評價的指標體系，對每一項評分指標進行了深入分析并制定了具體的評分細則。在其1996年出版的第二版中，新增了一章內容對燃氣分配管道的風險評估進行了補充說明，以長輸管道風險評價體系為基礎，對部分指標和權重進行了修正，對燃氣分配管道特有的問題進行了補充，但內容大多與長輸管道相同，權重及風險指標的確定方面存在不少問題，該評價方法的應用并未取得其在長輸管道上廣泛推廣的效果。

1997年美國賓夕法尼亞州大學的Ioannis S. Papadakis分析了天然氣分配管網的風險，得到了管網所經過的區域的風險分布，并得出了風險地圖(risk map)，并利用風險地圖對管網維護優化、技術管理進行指導。

20世紀90年代，日本東京燃氣公司針對他們使用多年的灰口鑄鐵管道經常破裂的問題，建立了專門分析灰口鑄鐵管道風險的模型，其方法是根據管道周邊的詳細環境情況，分析燃氣泄漏的可能性和后果。

進入21世紀后，韓國燃氣安全公司(Korea Gas Safety Corporation)也對城市輸氣管道和配氣管道進行了較多的研究，編制了風險評價計算機程序，根據國際上通用的概率和后果兩個方面建立了評估模型，并討論了風險與成本的關系，根據管道的小孔泄漏、大孔泄漏和完全斷裂的三種模式分析了后果，后果以死亡、燒傷、對建筑物的破壞和漏氣四種形式評估，概率則以引起后果的主要原因進行評估，即：第三方作業開挖、腐蝕、焊接缺陷和地面運動。

挪威的DNV石油開采運輸公司通過對全世界范圍內多種行業多年來的災難事故進行統計和分析，建立了完善的泄漏事故數據庫，并在此基礎上獨立開發了政府認可的DNV風險評價軟件。該軟件擁有多種事故模型，可對各種事故進行準確的模擬計算，并以圖表形式輸出風險評價結果。

荷蘭通過對城市燃氣泄漏事故的原因統計和分析，認為針對威脅燃氣管道安全的主要因素為第三方施工破壞這一現狀（2005年占總事故數的40%），在全國范圍內推行KLIC聯盟制度：全國的油氣管道公司均加入到KLIC聯盟，國家頒布實施的相應法規規定國內施工單位在施工前必須向KLIC聯盟提交施工位置油氣管道確切信息申請，聯盟中相應的管道公司根據程序提供管道材料和現場施工指導，并通過針對第三方施工破壞的風險評價來確定巡線制度和重點施工指導區域，以實現管理過程中資源的優化配置。該制度實施后，67000項施工申請項目中，僅有6%的事故率。

2011年美國燃氣公共協會下屬的安全與完整性辦公室（SIF）制定了針對燃氣管道的風險評價模型，將對燃氣管道產生威脅的因素主要分為8個部分：自然外力、其他外力、開挖損壞、腐蝕、材料和連接故障、誤操作、設備失效和其他原因。根據統計的事故率及評估專家組對燃氣公司運營者風險因素的詢問給每個風險因素賦予不同的分值，每個風險因素又分為幾個不同的子因素，用于評價風險，該風險評價方法也作為美國管道及危險材料安全局（PHMSA）的推薦方法。

4 結語

總體來看，國外對相關研究的時間較長，有些國家的研究較為系統并取得了不錯的效果，有借鑒意義。但國外燃氣管道建設時間更加久遠，很多大城市的燃氣管道在上世紀40年代就已經敷設了，安裝材料比起國內更加呈現多樣化，除了鋼管、鑄鐵管、PE管外，還有種類繁多的其他金屬管材與塑料管材。風險減緩措施主要是更換舊管道，更換出現質量問題的管材。盡管隨著時間的積累，國外的燃氣公司建立了失效統計數據龐大、分類詳細的數據庫，但不能直接應用于我國的燃氣管道。所以只能在參考國外風險評價方法的基礎上，根據我國燃氣管道的特點來研究風險評價方法。國內研究的時間相對較短，雖然研究機構及高校針對燃氣管道的風險評價發表了很多文章，但進行實際應用少。燃氣公司還主要是應用安全檢查表進行風險評價，有些燃氣公司盡管開發了自己的風險評估系統，但還未能推廣應用。

本文主要研究了加拿大在城鎮燃氣管網完整性管理方面的法規和標準，分析了關鍵表做的內容。加拿大城鎮燃氣完整性管理以CSA Z662為主要依據，該標準中給出了開展完整性管理的步驟、內容和技術要求。