城鎮燃氣工程安全管理研究

上海燃氣工程設計研究有限公司 豆連旺

近年來，國家高度重視燃氣管道的安全運行，先后發布了一系列文件對燃氣管道進行安全監管。城鎮燃氣建設過程中，為保證安全要求，對如何執行相關法規的認識還存在一定的誤區。本文從法規適用性、設計理念、管道施工及運營過程中的注意事項對城鎮燃氣工程的安全管理提出了一些建議，可供城鎮燃氣工程進行安全管理時參考。

1 選擇法規適用性

《城鎮燃氣管理條例》作為城鎮燃氣管理的基本法規，城鎮燃氣工程安全管理應首要嚴格執行該條例的相關要求。

為對危險化學品(簡稱危化品)項目實施安全監管，安監總局在 2011年將天然氣劃入重點監管危化品，應急管理部在2020年將LNG劃入特別管控化學品目錄。在城鎮燃氣項目建設過程中，有些監管部門也將城鎮燃氣項目(特別是 LNG 項目)按照危化品項目的相關管理規定進行監管，提出過高要求。筆者認為，雖然城鎮燃氣管道輸送天然氣，但未被劃入危化品建設項目的管理范疇，不應將危化品的監管要求用于城鎮燃氣項目。但對于工程復雜的城鎮燃氣項目，為提高工程的安全管理水平，建設單位可以借鑒危化品管理的相關管控措施。

2 轉變設計理念

我國燃氣工程建設起步較晚，燃氣工程建設標準最初主要借鑒前蘇聯的相關規范。在管道安全方面，用提高安全間距來降低管道對周邊的影響。城鎮燃氣工程設計中，延續了這種設計理念，無論管線還是場站的安全管理，主要強調增大間距來保證安全。上世紀 90年代以后，我國輸氣管道開始學習美國及加拿大等國的燃氣管道建設經驗。管道的安全保障，以控制管道自身的安全性為指導思想。

筆者認為城鎮燃氣工程項目應結合國情進行設計。我國正處于城鎮燃氣化的快速發展階段，相對長輸管道的建設區域，城鎮地區燃氣管道敷設區域人口密度大，土地利用緊張，城鎮燃氣工程通過擴大燃氣設施與周邊的安全間距來保證安全不合時宜。城鎮燃氣工程應借鑒長輸管道自身安全的設計理念，通過采取相應措施提高燃氣系統的自身安全性，無需任性地擴大安全間距。

對于城鎮燃氣場站的安全管理，設計時除滿足規范的要求外，還需要提高場站的自動化管理水平。場站的自動化不僅體現在儀表數據的采集和報警，更應注重對場站設備運行中異常工況的分析、緊急狀態下的連鎖控制。對于復雜的城鎮燃氣場站項目，可以借鑒油氣長輸管道的相關做法，對于監測儀表還要做到冗余配置，根據需要可在場站設置獨立的SIS系統(Safety Instrumented System，即安全儀表系統)。

3 加強施工質量管控

在城鎮燃氣工程建設過程中，施工質量直接關系到管道的安全可靠性，需加強對施工質量的管控。施工階段影響城鎮燃氣管道安全的因素包括：管道焊接、管道防腐以及管道敷設，其中最關鍵的是管道焊接質量。

3.1 管道焊接質量控制

根據對管道焊接質量引起的管道安全事故分析，鋼質管道焊接缺陷主要發生在管道的對接環焊縫、管道金口、變壁厚焊口以及返修焊口位置。焊接缺陷包括有咬邊問題、夾渣問題、未熔合問題、未焊透問題、氣孔問題、裂紋問題等[1]，出現幾率高的缺陷是未熔合、未焊透和氣孔。造成未熔合缺陷的主要原因有：(1)管道坡口加工不規范、管道組對錯邊量大，焊接電流偏小；(2)焊接速度過快，熱輸入不夠，造成氣孔的主要原因是焊接期間風速大，防風措施不夠。為此，需要對這些焊接缺陷采取相應的控制措施。如對于未熔合和未焊透缺陷，采取規范管道坡口的加工、選擇合適的焊接電流和焊接速度、控制錯邊量等措施。對于氣孔缺陷，采取做好焊接時的防風措施、縮短焊接時間、管口預熱時降低管道內外的溫差等措施。

在城鎮燃氣管道項目焊接時，經常借鑒長輸管道的相關焊接規定。無論長輸管道還是城鎮燃氣管道，一般要求無損檢測不低于Ⅱ級。長輸管道無損檢測執行標準SY/T 4109—2013《石油天然氣鋼質管道無損檢測》，城鎮燃氣執行標準GB/T 12605—2008《無損檢測金屬管道熔化焊環向對接接頭射線照相檢測方法》和標準GB 11345—2013《焊縫無損檢測超聲檢測技術、檢測等級和評定》。對于焊縫采用射線檢測，焊縫達到Ⅰ級時，標準SY/T 4109—2013中的焊接要求高于標準GB/T 12605—2008。焊縫級別達到Ⅱ級時，標準SY/T 4109—2013中的焊接要求低于標準GB/T 12605—2008。如標準SY/T 4109—2013允許焊接接頭存在未熔合，而標準GB/T 12605—2008則不允許焊接接頭存在未熔合。采用超聲波檢測時，標準GB 11345—2013的Ⅰ級質量要求高于標準SY/T 4109—2013中的Ⅱ級質量要求。顯然城鎮燃氣管道的焊接要求高于長輸管道的質量要求。

3.2 管道防腐質量控制

燃氣管道防腐層失效在施工過程中主要體現在施工時防腐層質量不達標。對于在現場的防腐施工，防腐水平低，會出現防腐層內含氣泡、漏點、脫層等問題。對于在工廠完成的防腐，施工過程中防腐層磕碰造成防腐層破損時有發生。有時施工單位對防腐層有問題的管道不加修復就直接埋地敷設，造成管道帶病服役，給日后管道的失效帶來隱患。另外，施工過程中防腐層檢測手段單一、設備落后也是管道防腐存在缺陷的重要原因。

在標準GB/T 34275—2017《壓力管道規范長輸管道》中，對于管道防腐質量要求嚴格，為避免施工完成后的防腐層破損，特別要求在管溝回填后，還需要做地面音頻檢漏。相對而言，在城鎮燃氣管道的壓力管道技術要求方面，無音頻檢漏要求。筆者認為，可以借鑒長輸管道施工中防腐控制的先進經驗，采用新技術和新設備實現對防腐質量的控制。

3.3 復雜地區管道敷設控制

城鎮燃氣管道敷設過程中，應重點關注復雜地區管道的敷設，包括：河谷地段、濕陷性黃土地段以及陡坡地段，這些復雜地段的施工質量會直接影響到管道的運行安全。

(1)河谷地段。為保證管頂不受水流沖擊和河道疏浚影響，管頂需滿足標準CJJ/T 250—2016《城鎮燃氣管道穿跨越工程技術規程》及標準 GB 50423—2013《油氣輸送管道穿越工程設計規范》中對管頂埋深的要求。標準CJJ/T 250—2016中要求管頂至規劃河底不小于 3 m，而標準GB 50423—2013中則要求管頂穿越深度不宜小于設計洪水沖刷線或疏浚深度線以下6 m。在實際工程建設時，水務部門很難提供河道的疏浚線。若按照管頂低于現狀河底標高不小于6 m來敷設，是不符合規范要求的，應通過計算設計洪水沖刷線來確定管頂標高，洪水沖刷線水深可參考標準JTG C30—2015《公路工程水文勘測設計規范》中推薦的公式來進行確定。當計算后洪水沖刷線標高和疏浚深度線標高不低于河床規劃標高時，可按照河床規劃標高下3 m為水平定向鉆穿越管道的最小管頂埋深；否則，需要按照洪水沖刷線標高和疏浚深度線標高下6 m確定穿越管頂的標高[2]。

(2)濕陷性黃土段。黃土結構疏松且多孔隙，極易引發流水侵蝕，造成管道不均勻沉降。在這類區域施工時，要盡量避免大型開挖，破壞原狀地形地貌。管道施工應快速，避免溝槽長時間暴露，同時應盡量減少地表水流入到管溝槽內，否則易造成管溝水土流失[3]。

(3)山區陡坡地段。對于敷設在山區陡坡地段的燃氣管線，需要重點關注管線敷設區域山體地貌的滑坡、崩塌和泥石流等自然災害。近幾年國內幾起輸氣管道事故，都是山體發生泥石流而造成管道敷設區域山體邊坡失穩，引起管道斷裂。山區陡坡地段管道敷設的防治措施包括設置支擋、設置排水墻、堵漏和壓實坡面等，有條件時建議采取改線繞避方案[4]。

4 重視管道完整性管理

管道的完整性管理是對管道運行中面臨的風險因素進行風險識別和技術評價，制定相應的風險控制措施，不斷改善存在的不利因素，從而將風險控制在可接受水平。管道的完整性管理作為一種新的管道安全管理方法，已經得到世界各國的普遍認同。2001年被引入到我國的長輸油氣行業，經過多年的發展，已成為我國當前最流行的管道安全管理模式。

相對于長輸管道，城鎮燃氣管道多處于城市人口密集區，管網更加復雜、所處地區風險更大、受第三方破壞的幾率更高、遭各類雜散電流的影響更大[5]。這使得城鎮燃氣管道的完整性管理更要有針對性。城鎮燃氣管道的完整性管理主要側重以下幾個方面：

(1)建立數字化的城鎮燃氣管網信息平臺。基于GIS系統的城鎮燃氣信息管理系統，對城市地下錯綜復雜的燃氣管道及設施基本數據信息進行收集整理，掌握管道材質、防腐類型、敷設方式、管道埋深、布置位置、使用壽命等，為管道的完整性管理提供信息支持。

(2)加強對第三方破壞的風險管控。城鎮燃氣管道難免與其他地下管線并行或交叉布置。在已建的管線附近，容易受第三方施工帶來的破壞。與城市相關部門建立溝通機制，收集燃氣管道沿線的第三方施工信息，全程參與第三方施工過程，排除第三方破壞風險。

(3)監測埋地管道的防腐效果。如城鎮燃氣埋地鋼質管道的防腐主要采取外防腐聯合陰極保護，有時還會受到地下雜散電流干擾。管道防腐經常疏于管理，防腐效果偏差較大。需要重點對地下鋼管的外防腐評價和控制，通過設置在管道沿線設置測試樁，監測管道的陰極保護水平。經評估管道的保護電位無法滿足要求時，需對陰極保護系統進行調整。

(4)管體缺陷。受管道施工質量的影響，部分管道在施工過程中，管體損傷、焊接質量缺陷等都可能給日后管道的運行帶來安全隱患。應按標準 CJJ 51—2016《城鎮燃氣設施運行、維護和搶修安全技術規程》中的要求對管道定期進行內監測，必要時開挖驗證修補。

5 結語

《城鎮燃氣管理條例》作為城鎮燃氣安全管理基本法規，應嚴格執行。必須加強城鎮燃氣管道建設的全過程管控，其中：設計階段應重視管道的本質安全，提高管道自身安全性；施工階段應重視管道焊接、防腐以及敷設質量；運營階段應對管道實施管道完整性管理。城鎮燃氣管道還應不斷借鑒長輸管道的先進技術標準和安全管理模式，從而實現對城鎮燃氣管道的安全風險管控。