埋地鋼質燃氣管道風險評估的實踐

曾 銳

(海南民生公用管道檢驗有限公司，海南海口570208)

筆者于2016—2018年期間對海口市丘海大道燃氣管道進行風險評估。結合此工程案例，對埋地鋼質燃氣管道的風險評估進行探討。

1 收集風險預評估所需管道數據

① 埋地燃氣管道資料審查

海口市丘海大道燃氣管道始建于20世紀90年代，管長約7.25 km，設計壓力0.3 MPa，主管道規格為D273×6，管道材質為20#鋼，采用聚乙烯膠帶特加強級防腐，犧牲陽極陰極保護，管道埋深為1.0～1.5 m。管道的設計、施工、竣工驗收、日常運行維護等資料較齊全。

② 埋地燃氣管道的區段劃分

該管道材質單一，規格單一，管道經過的是市內主要街區，人流量及車流量都較大，沿線施工影響不多，管道兩側各200 m范圍內4層及以上建筑物較為普遍，屬四級地區。

③ 埋地燃氣管道敷設環境調查

a.土壤電阻率測試

該管道沿途經過人行道、綠化帶、慢車道、快車道交叉口等，采用MI-2088土壤電阻率測試儀共測試10處管道沿線土壤電阻率，最大值(位于酒店旁綠化帶)為138 Ω·m，最小值(位于人行道壤土)為43.6 Ω·m，大部分土壤電阻率都大于50 Ω·m，說明該管道所處的土壤環境腐蝕性較弱。

b.占壓情況調查

對管道兩側各1.5 m范圍內各種建(構)筑物、其他管道閥門井、樹木等進行占壓情況調查，共發現21處管道占壓。

c.宏觀檢查

對整條管道的位置與走向、地面標志、閥門井等進行了檢查，發現存在部分標志樁損壞、偏移、缺失的現象，部分閥門井有積水、閥門井被掩埋及閥體生銹等。在檢查閥門井時發現1處管道閥門井注油孔泄漏。

d.雜散電流測試

該管道所處路段雜散電流干擾源主要為電力變壓器、并行電力電纜以及過往車輛，通過雜散電流測試儀SCM進行雜散電流測試，測試結果顯示全線雜散電流干擾輕微。

④ 防腐層狀況不開挖檢測

防腐層狀況不開挖檢測主要包含以下兩方面工作：使用埋地管道防腐層檢測儀(PCM)，采用交流電流衰減法對管道防腐層整體質量狀況進行非開挖檢測；使用PCM+A字架，采用交流電位梯度法(ACVG)對該管道的防腐層破損點進行檢測和定位。

依據地下管道腐蝕檢測評價系統FE-PCM v2.0對全線管道防腐層整體質量狀況進行評估，結果如下：質量為2級(即平均防腐層電阻率為20～100 kΩ·m2)的防腐層長度為2 072 m，占28.5%；質量為3級(即平均防腐層電阻率為5～20 kΩ·m2)的防腐層長度為5 086 m，占70.2%;質量為4級(即平均防腐層電阻率<5 kΩ·m2)的防腐層長度97 m，占1.3%。共檢測出防腐層破損點50處，百米破損率為0.69。結合防腐層絕緣電阻率狀況測試結果和防腐層百米破損率，參照GB/T 19285—2014《埋地鋼質管道腐蝕防護工程檢驗》，該路段埋地燃氣管道防腐層質量狀況綜合評價為三級。

⑤ 陰極保護狀況檢測

采用CSE參比電極法檢測了檢測樁處、開挖處、閥門井處等的管地自然電位，全線共檢測25處管地自然電位，最高值-0.446 V，最低值-1.245 V，有9處管地自然電位高于-0.85 V，說明部分管道犧牲陽極保護系統不合格。

⑥ 開挖檢測

開挖點為犧牲陽極埋設點，管體上方有長30 mm、寬20 mm和長10 mm、寬10 mm的兩處防腐層破損，管體未發現銹蝕，防腐層破損為安裝犧牲陽極時防腐層未修補好所致。對該處破損以外的防腐層進行粘結力、厚度測試，測試結果基本滿足SY/T 5918—2011《埋地鋼質管道外防腐層修復技術規范》的要求。使用直流電火花檢測儀對防腐層進行電火花檢測，測試情況滿足SY/T 4014—2007《鋼質管道聚乙烯膠粘帶防腐層技術標準》特加強級的要求。采用DM5E超聲波測厚儀對管道壁厚測試，未發現管體壁厚減薄。采用THL-300便攜式硬度計對管體母材區域進行硬度測試，未發現異常硬度值。

2 對埋地管道進行風險預評估

依據GB/T 27512—2011《埋地鋼質管道風險評估方法》，對該管道進行風險預評估。

2.1 管道區段劃分

根據現場勘查，丘海大道燃氣管道位于市內人口較多、交通較繁忙的路段，屬管道四級區段。

2.2 計算失效可能性得分

根據GB/T 27512—2011《埋地鋼質管道風險評估方法》第7.5.1條，丘海大道燃氣管道采用基本模型計算失效可能性得分，失效可能性得分計算公式為：

S=100-(0.3S1+0.3S2+0.1S3+0.3S4)

(1)

式中S——失效可能性得分

S1——第三方破壞得分

S2——腐蝕得分

S3——設備(裝置)及人員操作得分

S4——本質安全質量得分

① 第三方破壞評分

第三方破壞評分總分100分，主要從地面活動水平、埋深、地面裝置及其保護措施、占壓、管道標志、巡線、公眾教育等方面進行評分。地面活動水平總分30分，管道附近人口密度越小、居民樓越少、交通越不繁忙、建設施工活動越少，得分越高。埋深總分8分，管道埋深越滿足規范要求，得分越高。地面裝置及其保護措施總分8分，管道安全間距越大、保護措施越多，得分越高。占壓總分6分，管道占壓現象越少，得分越高。管道標志總分8分，管道地面標志越清晰完好，得分越高。巡線總分25分，巡線頻率越高、巡線越認真仔細、巡線人員責任心越強，得分越高。公眾教育總分15分，與公安部門、居委會等聯系越緊密、進行的宣傳活動越多，得分越高。

丘海大道燃氣管道沿線人口密度較大、交通較繁忙、管道占壓情況較多，但是管道埋深足夠，地面標志大部分清晰完好，巡線工作頻率較高，巡線方式沿管道區段逐步巡線，宣傳活動進行較好。丘海大道燃氣管道第三方破壞評分為66分，具體評分見表1。

表1 丘海大道燃氣管道第三方破壞評分

② 腐蝕評分

埋地鋼質燃氣管道因腐蝕穿孔發生泄漏極易造成安全事故，腐蝕評分總分100分，主要從大氣腐蝕、內腐蝕、土壤腐蝕等方面進行評分。大氣腐蝕總分10分，若管道是埋地段，則無大氣腐蝕，得10分；若管道是跨越段，則根據跨越段位置特點、結構特點、防腐層質量等進行評分。內腐蝕總分10分，介質中含水量越低、二氧化碳含量越低、硫化氫含量越低，得分越高；氣質檢測周期越滿足實際需要，得分越高。土壤腐蝕總分80分，環境腐蝕性影響越低(包括土壤電阻率越高、雜散電流干擾越少)、防腐設計越好(包括防腐設計單位具備相應資質、防腐設計采用現行標準、符合設計標準規范)、防腐層質量越高(包括防腐層類型、制造質量、施工質量、全面檢驗質量、維護質量等)、深根植被影響越少、陰極保護系統越完善(包括陰極保護系統的產品質量、安裝質量、檢查質量、測試質量等)，得分越高。

根據丘海大道燃氣管道全面檢驗中的環境腐蝕性調查、防腐層檢測、陰極保護系統檢測等情況對腐蝕進行評分。丘海大道燃氣管道腐蝕得分為60.5分，具體評分見表2。

表2 丘海大道燃氣管道腐蝕評分

③ 設備(裝置)及人員操作評分

設備(裝置)及人員操作評分總分100分。設備(裝置)功能及安全質量總分25分，設備(裝置)的性能及操作性、質量證明文件、檢驗質量、計量質量、保護裝置等安全質量越高，得分越高。設備(裝置)維護保養總分15分，設備(裝置)維護規程越完整正確、維護保養規程執行情況越好，得分越高。設備(裝置)操作總分23分，操作規程越完整正確、操作規程執行情況越好、操作人員越專業越有經驗，得分越高。人員培訓與考核總分20分，培訓制度執行越好、培訓內容越全面、培訓材料越完整、培訓考核激勵越完善，得分越高。安全管理制度總分8分，安全責任制度越健全、設置安全機構及安全人員越完善，得分越高。防錯裝置總分9分，防止誤操作硬件措施、聯鎖裝置、計算機控制操作軟件等越完善，得分越高。

根據丘海大道燃氣管道全面檢驗中資料審查情況，對管子、管件、設備等，以及安全管理制度、維護人員持證培訓情況、操作規程、維護保養等進行評分。丘海大道燃氣管道設備(裝置)及人員操作得分為57分，具體評分見表3。

表3 丘海大道燃氣管道設備(裝置)及人員操作評分

④ 管道本質安全質量的評分

管道本質安全質量的評分總分100分。設計施工控制總分45分，設計單位及人員資質越齊全、設計標準文件越規范、管道元件制造單位資質越齊全、管道元件質量越高、安裝單位資質越齊全、施工組織越規范、焊接質量越高、壓力試驗等竣工驗收越規范、監檢單位及人員資質越齊全、監理單位及人員資質越齊全，得分越高。檢測及評價總分35分，管道使用時間越短、泄漏檢測周期越滿足實際需要、管道缺陷檢驗單位及人員資質越齊全、管體檢驗缺陷越少，得分越高。自然災害及其防范措施總分20分，風載荷、雪載荷、滑坡泥石流、地震洪水等自然災害的防護措施越完備，得分越高。

根據丘海大道燃氣管道全面檢驗中資料審查情況及檢驗情況，對設計、安裝、竣工驗收等情況，監理、監檢以及泄漏檢查情況，災害防護措施等進行管道本質安全質量的評分。丘海大道燃氣管道管道本質安全質量得分為53.5分，具體評分見表4。

表4 丘海大道燃氣管道管道本質安全質量評分

⑤ 失效可能性得分計算

根據公式(1)，計算得到丘海大道燃氣管道失效可能性得分為40.3。

2.3 計算失效后果得分

失效后果表示的是潛在的管道泄漏、燃燒、爆炸等事故可能引起的最嚴重的人員傷亡、直接經濟損失、無形損失等后果。失效后果評分總分150分。介質的短期危害性評分總分36分，從介質的燃燒性、反應性、毒性進行綜合評分，即可燃介質閃點越低，得分越高；介質放熱的峰值溫度越低，得分越高；最高工作壓力越高，得分越高；介質毒性越大，得分越高。介質的最大泄漏量評分總分20分，可能的介質最大泄漏量越大，得分越高。介質的擴散性評分總分15分，可能的泄漏處地形越開闊，得分越高；可能的泄漏處年平均風速越高，得分越高。人口密度評分總分20分，可能的泄漏處人口密度越大，得分越高。沿線環境評分總分15分，可能的泄漏處兩側居住區、商業區、工業區越密集，得分越高。泄漏原因評分總分8分，泄漏原因如果是第三方破壞或自然災害，得分越高。供應中斷對下游用戶影響評分總分36分，搶修時間越長，得分越高；影響范圍和程度越大，得分越高；用戶對管道輸送介質越依賴，得分越高。

根據以上打分原則，丘海大道燃氣管道失效后果得分為90分，具體評分見表5。

表5 丘海大道燃氣管道失效后果評分

2.4 計算風險值

風險值計算公式為：

R=SC

(2)

式中R——風險值

C——失效后果得分

根據公式(2)，可以計算得出丘海大道燃氣管道的風險值為3 627。

2.5 確定風險等級

根據GB/T 27512—2011《埋地鋼質管道風險評估方法》第10.1條“風險絕對等級劃分”中關于風險絕對等級的劃分原則，如果風險值R∈[0，3 600)，則風險等級為低風險絕對等級；如果R∈[3 600，7 800)，則風險等級為中等風險絕對等級；如果R∈[7 800，12 600)則風險等級為較高風險絕對等級；如果R∈[12 600，15 000]，則風險等級為高風險絕對等級。根據以上風險等級劃分原則，初步判定丘海大道燃氣管道的風險等級為中等風險絕對等級。

3 完成整改并進行風險再評估

對于在風險預評估及全面檢驗中發現的問題，由檢驗單位書面通知燃氣管道經營企業，燃氣管道經營企業完成問題整改后，應通知檢驗單位進行復驗，復驗合格后由檢驗單位進行風險再評估，風險再評估的內容、程序、評分原則與風險預評估一致。

① 丘海大道燃氣管道整改的內容

對于丘海大道燃氣管道，燃氣管道經營企業對占壓問題進行了整改，對原21處占壓大部分已和園林綠化、其他市政單位協商移除占壓物或改線，對暫時無法移位的閥門井也采取增加套管保護等措施；對原標志樁損壞、偏移、缺失等部分進行了修補；對閥門井進行了抽水、除銹、刷漆等，并對發生泄漏的閥門井注油孔進行了更換；對50處防腐層破損處進行了開挖修補，防腐層質量狀況明顯提升；對原9處陰極保護不合格的位置均進行了犧牲陽極增補。同時燃氣管道經營企業也增加了管道巡查力度，加強管道沿線安全宣傳活動等。經檢驗單位復驗，燃氣管道經營企業對發現的安全隱患進行的整改情況較好，復驗合格。

② 風險再評估

檢驗單位根據復驗數據對丘海大道燃氣管道進行風險再評估，對已經整改項目進行了重新評分，重新計算得到失效可能性得分為30.55，失效后果得分為83，燃氣管道的風險值為2 535.65，為低風險絕對等級。由此可見，通過風險評估促使企業對存在的安全隱患進行整改，可以有效降低管網風險。

4 進行風險管控

燃氣經營企業對燃氣管網進行風險管控可利用四色標注法對地理信息系統(GIS系統)進行標注，即按風險級別由高到低可采用四色標注法進行劃分，如重大風險、較大風險、一般風險和低風險，分別對應紅、橙、黃、藍4種顏色，然后在GIS管網圖上按紅、橙、黃、藍4種顏色對管道進行風險級別著色標志，建立管網風險管控圖層。根據丘海大道燃氣管道風險再評估結果，對應GIS管網圖上按藍色標注。盡管風險較低，仍然要采取管控措施以防止風險等級升高，如加強管道巡檢，加強管道沿線安全保護宣傳工作，及時對管道進行全面檢驗。