天然氣集輸管線安全現狀與風險分析

＊何 穎

（重慶燃氣集團股份有限公司九龍坡分公司 四川 400050）

管道運輸是油氣生產中非常重要的內容，其質量的高低關系到油氣工業的可持續發展，隨著我國油氣工程的不斷發展，管道運輸也開始被重視起來，油氣管道開始覆蓋在我國陸地下、大洋底部。當前發達國家的原油管輸量占其總輸量的80%，天然氣管道長距離運輸量達95%，管道運輸極大地方便了我國油氣資源的利用，迄今為止已經有一百多年的歷史，如今已成為我國五大運輸方式之一，其他四大運輸方式分別為鐵路、公路、水路、航空。長輸管道是管道運輸中非常重要的一部分，長輸管道與公路、鐵路、橋梁、河流、光纜、電纜的施工可能存在交叉施工，施工的安全性受到了極大的影響，如果出現管理不到位、監護不到位、施工方法不正確等問題，將會進一步降低天然氣運輸的安全性。天然氣本身是一種易燃、易爆的物質，會對管道內部產生化學或電化腐蝕。同時，長輸管道還會受到自然環境的影響，比如風化、酸雨等，如果長時間處于這種高壓、高溫或高濕的環境中，長輸管道很容易出現破損、穿孔等問題，這不僅會縮短管道的使用壽命，還會導致油氣資源泄漏從而引發中毒、爆炸或火災等重大嚴重事故。因此，研究天然氣管道運輸安全運行風險便尤為重要。

1.天然氣管道運輸技術與管理現狀

（1）天然氣管道運輸技術現狀。目前，我國正在大力研究的天然氣管道運輸技術主要包括：

地下儲氣庫建設：地下儲氣庫建設為我國復雜地質條件下的儲氣技術開辟了新的途徑。為天然氣戰略儲備模式奠定了良好的基礎。天然氣的推廣和應用，以及地下儲氣庫建設有關的創新成果，可以有效緩解夏季和秋季的天然氣容量，以及冬季和春季的供需矛盾。

建立長輸管道系統：近年來，我國天然氣管道建設速度非常快，同時已建成多條天然氣管道。連接冀寧線、蘭銀線、中靖線等天然氣管道，以及華北、西北、東北、長三角、珠江三角洲等區域天然氣管道系統。

高壓大口徑管道的應用越來越廣泛，目前，我國使用的最大管道直徑已超過1000mm，輸氣壓力可達10MPa以上，部分國外管道可達20MPa。西氣東輸工程中使用的管道總長4200km，管徑1016mm，設計壓力10MPa。中國正在研究與大輸量管道相關的關鍵技術的可行性。

（2）天然氣運輸安全管理現狀。目前，天然氣管道通常包括集輸管道、站點等主要設施，也包括防腐、焊接、通信等復雜的長距離輸送系統。在長途運輸中，它面臨著一系列明顯的安全問題，這些問題概括為以下三個方面：

①社會原因造成破壞。自然的原因主要體現在管道的腐蝕和泄漏方面，這是因為在天然氣運輸中，無縫管、直縫管和螺旋縫管往往是制造其管道的主要材料，而管道在使用過程中通常直接暴露在空氣、水或地下，一旦長時間使用，容易產生腐蝕現象，甚至出現泄漏問題。

②管理保護意識缺失。目前，天然氣正逐步滲透到國民生活的方方面面，雖使人們的生活更加便利，但同時也忽視了對管道安全的監控管理，傳統的管道安全管理模式在處理各種管道損壞和事故方面顯得力不從心。

③管道安裝管理不合格。天然氣管道施工安裝的故障管理將對未來天然氣儲運的安全產生重大影響，嚴重影響天然氣管道的穩定性、安全性和可靠性。

2.天然氣輸氣管道安全運行風險

（1）工藝場站運行風險。天然氣管道與其他工程建設中務必采用的管道線路有一定差別。在開展管路設計的狀況下，務必防止占用建筑的地下管路，不然天然氣管道將遭受排水管道和廢水管道的影響，這也不合乎天然氣運送的標準要求。影響天然氣運輸管路安全的要素很多。在進行有關工作的狀況下，充分發揮功效的是管路設計工作人員。設計人員在設計時不但要設計地下天然氣管道，還需要考慮天然氣管道的運輸效率。在天然氣運輸的全過程中，輸氣管路務必根據站場服務運用于許多自動化加壓設備和儀器設備。在充分發揮其正常功效之前，務必由技術工程師進行調節。因而，在天然氣管路運輸過程中，工藝站的安全非常容易遭受職工具體實際操作的影響，造成全部管網的安全系數降低。天然氣管道在工藝站清除時，部分職工違背具體實際操作要求，未按要求快速開啟手球筒盲板，極易導致天然氣泄漏事故。在全部管網的運作過程中，也必需運用自動化技術的檢測設備來測試全部系統的可靠性，但在這個過程中，工作人員非常容易做出不正確的判斷，這將造成沒法保證自動化技術在天然氣泄漏過程中的運行。全自動控制系統無法在第一時間關掉閥門從而導致安全風險。工藝站設備維護保養過程中存有很大風險性。全部天然氣運輸網絡務必應用更多設備。與此同時，實際操作自動控制儀表，一旦自動儀表和設備在正常運作中不平穩，將影響全部輸氣管網的安全。

（2）輸氣管道損壞風險。在具體輸送過程中，輸氣管路很有可能被毀壞，造成全部管網的安全系數降低。相關單位執行該項目所需資金極大，部分天然氣公司在施工建設的過程中為了節約建設成本采用不符合國家標準的材料，這些材料在施工完成后的一段時間內是沒有問題的，但是當使用一段時間后問題就會暴露出來，嚴重的會直接造成天然氣泄漏的安全事故。天然氣管道的材料多是運用的鋼材，而且需要常埋地下，在長期的管道運行過程中，容易受到地下水以及土壤環境中的酸性成分腐蝕，造成管道的損壞。輸氣管道埋于地下，在一些工程施工的時候，容易將深埋地下的天然氣管道挖掘，造成天然氣管道損壞，嚴重的會導致天然氣泄漏事故，直接影響天然氣管道運輸的安全。

（3）管道企業制止違章行為力度和手段有限。近些年，管道企業持續健全管道維護管理計劃，每年以書面形式向管道所屬地政府機構匯報，并組織開展管道維護知識的宣傳策劃和整體學習計劃。設定數據加密沿線管道安全標志設備，機構關鍵巡查，制止違規出行等違紀行為，嚴格維護施工工地的安全，進行典型性實例剖析，加強管道施工工地的警示教育和宣傳策劃教育，加強對管道檢測中心日常工作的控制，創立緊急工作組，貯備緊急物資供應，隨時隨地隨處解決管道緊急事件。機構基層單位整體工作人員開展管道安全防護聯系和查驗，參加工程動工前的設計和工程施工工作，控制站場選址、生產等工藝流程，挑選設備和施工工藝，控制和查驗工程質量，發覺和控制很有可能給生產運營造成各種安全風險的施工問題，為生產安全平穩運行打下基礎。

3.加強天然氣運輸管道安全運行的策略

（1）實施標準化工藝場站的管理。在加強天然氣運輸管道安全運行效率的過程中，建筑施工方務必加強工藝站的管理功效，使管道工程施工在天然氣運輸過程中處在安全環境中。我國對天然氣運輸管道工藝站場提出了有關安全標準，各單位務必嚴格遵循有關標準，提升管理效果。在對施工過程設備執行管理和控制時，管理人員應提升管理和控制的幅度。對于工藝站的基層職工，務必開展嚴格的培訓，便于根據單位管理計劃加強管控效果，防止影響工藝站管理效果的要素。為了確保天然氣管道設備的運行質量，各單位務必配置專職人員開展準時查驗和維護保養，還務必加強對設備拆卸效果的管理。工藝站的儀表和自動化技術也務必準時開展維護保養和查驗，不然在應急狀況下無法反映自動控制設備的功效。工藝站務必嚴格控制設備的具體實際操作。為了提升職工的工作積極性和安全觀念，可以執行獎罰考評，提高職工的積極主動性。

（2）做好管道防腐工作。①工藝管道材質選擇。工程所使用的管道主要用于含硫天然氣的輸送，選擇合適的管材能有效的確保管道在運行期間的安全性，不會因為各種腐蝕作用導致管道出現開裂、爆管的事故。

由于硫化物的應力開裂具有一定的突發性，因此在短時間就有可能造成管道開裂。而對于一些敏感性的材料，其應力腐蝕的水平點非常低，極易造成管道的爆破，事故后果的嚴重性增加。電化學腐蝕除通過選材進行控制外，還可以通過清管、加注緩蝕劑、控制流速、溫度等內腐蝕控制措施進行控制。而硫化物應力開裂只能通過選材進行控制。因此陳家溝管線遷建工程輸氣管道的材料選擇中，根據本工程輸送介質的腐蝕特點，主要考慮硫化物的應力腐蝕開裂，管道的選材遵循以下要求：A.必須確保材料的抗SCC性能，防止破裂發生重大事故；B.耐電化學腐蝕且局部腐蝕低；C.材料易加工、焊接；D.充分考慮其帶來的效益，選擇性價比高的材料。

②管線材質選擇。管道選用符合《石油天然氣工業管線輸送系統用鋼管》GB/T 9711-2017中要求的L245NS PSL2級鋼管。

③閥門的材質選擇。閥門材料選擇滿足下述要求。所有閥門的球體、閥座、閥桿和其他內件具有抗H2S腐蝕的性能。閥門的材料符合GB/T 20972/SY/T0599和NACE MR 0175/ISO15156及有關閥門材料標準和相關技術規格書的要求，使用閥門的性能滿足工況的要求，其使用壽命較長。所有閥門選材能適應現場氣候條件、環境溫度、工作介質及操作條件。

④儀表的材質選擇。所有現場儀表設備與含硫介質接觸的所有部件的選用材質均適用于含硫介質的使用條件，符合NACE MR 0175/ISO15156的有關規定，具有抗硫化物應力腐蝕開裂（SSC）和抗氫誘發裂紋（SIC）的性能。儀表選用材質等級不低于管道材質等級。

（3）管道的防腐措施。①外防腐。針對工程的管線特點，管道全線采用性能優異的三層PE常溫型外防腐層，對于穿越路段則采用加強級，而一般路段采用普通級；防腐層的施工工藝按《埋地鋼質管道聚乙烯防腐層》GB/T 23257-2009的要求執行，焊口需進行焊后熱處理，為防止熱處理損傷防腐層，需在管端預留600～610mm的長度。

對于管道的彎管的處理采用熱煨彎管防腐，補口補傷采用聚乙烯熱收縮帶防腐，每個焊口采用3個熱收縮帶。熱收縮帶產品性能及補口施工的質檢執行GB/T 23257-2009的要求。

②陰極保護。由于工程材料主要是管道，所以根據其特點采用犧牲陽極的陰極保護法，該方法是的電化學原理為將兩種不同電極電位的金屬放置于電解質體系當中，在具有導線連接的情況下內部產生電流，此時負電極電位金屬為陽極，為了對作為陰極的天然氣管道進行保護，有效利用兩種金屬的電極電位差，體現在天然氣管道保護當中就是將更為活潑的金屬作為陽極犧牲電纜或者鋼芯，利用自身電極較負的特點不斷腐蝕溶解對陰極金屬天然氣管道提供保護。

③犧牲陽極及測試樁安裝。根據《埋地鋼質管道陰極保護技術規范》（GB/T 21448-2008），新建燃氣管道需安裝犧牲陽極和測試樁對管道進行測試保護，犧牲陽極和測試樁從起點開始，每500m設置一組，同時輔助接地床用鎂合金做犧牲陽極，每個接地點需設置2支袋裝輔助接地體對管道進行保護。

④絕緣接頭安裝。在改線段的起點、終點分別各安裝絕緣接頭一個。

⑤腐蝕檢測與檢測的設置。A.防腐層完整性檢查。埋地管道的外腐蝕造成的主要原因是由涂層缺陷導致的，而當涂層出現缺陷同時陰極保護裝置也失效了，那么就會引起管道外腐蝕加速，所以為了對管道進行腐蝕預控，在管道下溝、回填后都需要對管道的防腐層完整性進行檢查，發現問題后該補傷的補傷，要開挖補修的開挖補修。B.陰極保護有效性評價。在管道試運行測試期，要對管線的各處進行有效性評價，確保每個部位都得到有效保護，沒有欠保或過保的現象，同時對全線進行測試，保證各點的電位在允許的準則范圍內。

（4）加大安全管理力度。安全主要由廠區負責，由于工程主要是在室外施工，所以設置的安全機構一般有：應急機構、巡檢機構、HSE辦公室以及安全保衛科。

對于施工線路較長的工程，至少需配備兩名巡線工人，同時還需要至少兩名安全員以及一名注冊安全工程師進行現場安全管理。而應急小組以及安全保衛人員根據現場施工人員由公司自行安排。為保證本工程施工過程中工人及管理人員的安全，所以需要對管理人員及工人進行相關安全培訓以及應急救援演練。由公司請相關的安全專家對公司的所有人員進行培訓，管理人員每半年進行一次培訓，主要包括安全應急處理、異常情況檢查、現場搶修技術方案、安全注意事項、個體防護知識的等；員工每季度開展一次安全培訓并且每月開展安全教育，主要包括異常情況判斷、應急逃生及自救、個體防護知識等。在每次培訓后還應對培訓人員進行現場考核，考核合格者可繼續工作，不合格者需重新學習并再次考核合格后方可重新上崗工作。公司還應每年度進行一次應急救援演練，演練結束后要總結分析，對不足部分進行修改完善。

（5）采取天然氣管道保護的聯防機制。如果石油或天然氣受損，事故率將增加一倍。因此，企業、政府和公眾必須努力提高對油氣安全管理重要性的認識，并消除各種隱患。公司需要進行定期的員工培訓以提高安全意識。政府需要采用標準化的方法來管理天然氣管道。在特殊情況下，有必要提醒有關建設部門和公司，必須嚴格按照規定的管道管理計劃進行操作，以避免潛在的安全管理風險。此外，天然氣管道的安全管理存在風險，因此政府和企業需要加強其協作機制，建立和完善政府與企業的合作機制，將支持實施油氣管道安全管理，充分發揮合作機制的有效性，并分享有關管道安全運行的信息管道協議保護以減少事故，為人民群眾提供安全健康的服務。目前，重點地區的建設單位和居民主要通過《管道安全防護通知單》向建設單位和居民報告宣傳。通過齊抓共管，嚴格執行相關法律法規，履行管道保護義務，嚴厲打擊破壞管道的罪犯，破壞威脅管道安全運行的違法建筑，杜絕違反管道預清潔和惡意占用的行為，開展油氣管道保護標準宣傳，形成良好的天然氣管道社會保護環境。

4.結語

天然氣被廣泛使用并用作一種清潔能源。作為燃料，天然氣流入我國成千上萬的家庭。因此，油氣運輸已成為國家工作的重中之重。結合油氣管道問題提出針對性改革策略，促進油氣管道運輸的安全管理，確保油氣安全管理有效運行。確保天然氣管道安全運行的現實。同時，有必要制定具體措施來解決這一問題，并利用科學技術實施輸氣管道的安全管理。通過采取科學的管理方法，有可能提高我國輸氣管道的安全管理水平。