摘 要

摘　要：以美國城市燃?xì)夤艿老到y(tǒng)事故統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為例，將導(dǎo)致管道事故的風(fēng)險(xiǎn)因素按照7個(gè)類型進(jìn)行分類，分析各個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因素導(dǎo)致的管道事故數(shù)量以及產(chǎn)生的后果，對(duì)各個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因素的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行

摘　要：以美國城市燃?xì)夤艿老到y(tǒng)事故統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為例，將導(dǎo)致管道事故的風(fēng)險(xiǎn)因素按照7個(gè)類型進(jìn)行分類，分析各個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因素導(dǎo)致的管道事故數(shù)量以及產(chǎn)生的后果，對(duì)各個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因素的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行計(jì)算和排序。分析了各個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因素在管道建設(shè)與運(yùn)行過程中的主要表現(xiàn)形式。

關(guān)鍵詞：城市燃?xì)夤艿溃?/span>  風(fēng)險(xiǎn)因素；  可能性；后果；  風(fēng)險(xiǎn)分析

Analysis of Risk Factors for City Gas Pipeline System

Abstract：Taking accident statistics data of city gas pipeline systems in United States for example，the risk tactors causing pipeline accidents are classified into 7 types．The number and consequences of pipeline accidents caused by various risk factors are analyzed．The levels of various risk factors are calculated and ranked．The main expression forms of various risk factors during the pipeline construction and operation are analyzed．

Keywords：city gas pipeline；risk factor；probability；consequence；risk analysis

 

1　概述

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)以及人民生活水平的不斷提高，對(duì)能源的需求大大增加，人們對(duì)環(huán)境問題的關(guān)注度也逐年上升，因此，低污染、高熱值的燃?xì)庠谖覈茉唇Y(jié)構(gòu)中所占的比例逐年攀升。城市燃?xì)鈽I(yè)務(wù)的持續(xù)發(fā)展，使得燃?xì)夤艿腊踩絹碓匠蔀橐粋€(gè)廣為關(guān)注的焦點(diǎn)，如何保障燃?xì)夤艿腊踩\(yùn)行成為各管道燃?xì)膺\(yùn)營(yíng)者首先要考慮的問題^[1]。

城市燃?xì)夤艿老到y(tǒng)是城市安全的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。事實(shí)上，在管道燃?xì)獍l(fā)展的歷程中，每年都會(huì)發(fā)生由各種原因造成的燃?xì)夤艿朗鹿?。其中比較典型的有：2004年7月30日，比利時(shí)南部天然氣廠內(nèi)燃?xì)夤艿腊l(fā)生爆炸，造成14人死亡，200人受傷。2004年8月2日，巴拉圭首都亞松森一商城內(nèi)燃?xì)夤艿辣▽?dǎo)致火災(zāi)，現(xiàn)場(chǎng)造成250多人死亡，數(shù)百人受傷。2009年5月9日，俄羅斯莫斯科發(fā)生天然氣管道爆炸，并引發(fā)了莫斯科自二戰(zhàn)結(jié)束以來規(guī)模最大的城市火災(zāi)。

2　城市燃?xì)夤艿朗鹿蕯?shù)據(jù)分析

2.1　城市燃?xì)夤芾硎鹿侍攸c(diǎn)

城市燃?xì)夤艿缹俪鞘惺姓こ蹋斔徒橘|(zhì)本身易燃易爆，并處于一定的壓力狀態(tài)，因此，城市燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)具有較大的危險(xiǎn)性。城市燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)事故中，輸配環(huán)節(jié)的事故頻率較高，極易引發(fā)爆作、人員中毒和傷亡事故。城市燃?xì)夤艿腊ǜ邏?、次高壓、中壓、低壓管道，管網(wǎng)周邊環(huán)境復(fù)雜多變，管材種類多，管徑規(guī)格多，壓力變化頻繁，管網(wǎng)多為環(huán)狀，閥門、調(diào)壓裝置、凝水缸等設(shè)施密布。整個(gè)城市燃?xì)夤艿谰褪且粋€(gè)帶壓運(yùn)行的復(fù)雜大系統(tǒng)，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障或者受到外界影響，都可能導(dǎo)致運(yùn)行中斷或事故發(fā)生^[2]。

由于城市燃?xì)夤艿老到y(tǒng)分布在入口、公共設(shè)施集中的區(qū)域，每一個(gè)環(huán)節(jié)都可能發(fā)生事故。事故一旦發(fā)生，不僅造成嚴(yán)重的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，而且往往引發(fā)社會(huì)不安全感、環(huán)境污染等問題。因此，城市燃?xì)夤艿朗鹿示哂猩鐣?huì)性、突發(fā)性和復(fù)雜性的特點(diǎn)^[3-6]。

2.2　城市燃?xì)夤芾砉适陆y(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

城市燃?xì)夤艿朗鹿式y(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)是分析管道風(fēng)險(xiǎn)因素的有效途徑，分析管道歷史失效事故數(shù)據(jù)和造成這些事故的原因，對(duì)于研究管道風(fēng)險(xiǎn)因素具有重要意義^[7-8]。我國城市燃?xì)鈽I(yè)務(wù)起步較晚，沒有系統(tǒng)的管道事故統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，因此，本文詳細(xì)研究美國1992年以來的城市燃?xì)夤艿赖氖?shù)據(jù)。通過分析美國1992—2011年各種原因引起的2632起燃?xì)夤艿乐卮笫鹿实臄?shù)據(jù)，將管道事故數(shù)據(jù)進(jìn)行分類整理，分析各個(gè)類型事故所占的比例，從而確定城市燃?xì)夤艿赖闹鲗?dǎo)風(fēng)險(xiǎn)因素。針對(duì)美國全國20年的燃?xì)夤艿朗?shù)據(jù)，根據(jù)造成管道事故的原因進(jìn)行分類，分類結(jié)果見表1。

 

根據(jù)表1中的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，城市燃?xì)夤艿朗鹿手饕譃?/span>7個(gè)大類，其中，“其他外力損壞”是指除了開挖損壞和自然外力損壞之外的外力損壞，一般指碾壓、撞擊、占?jí)旱蕊L(fēng)險(xiǎn)因素；“其他原因”是由于事故統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中沒有記錄事故原因分類，導(dǎo)致事故原因不明。7類風(fēng)險(xiǎn)因素導(dǎo)致的管道事故數(shù)量差異較大，事故最多的類型為開挖損壞，其數(shù)量為1005起；事故最少的類型為腐蝕，其數(shù)量為77起。

不同類型風(fēng)險(xiǎn)因素導(dǎo)致的事故類型也不相同，使得管道事故造成的后果差異也較大。例如，開挖損壞一般對(duì)管道破壞較大，會(huì)導(dǎo)致氣體大量泄漏，產(chǎn)生火災(zāi)爆炸的可能性較大；而腐蝕類型風(fēng)險(xiǎn)一般是腐蝕穿孔，泄漏孑L徑較小，產(chǎn)生的后果也較小。

本文中管道事故后果主要從人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失兩個(gè)方面進(jìn)行分析。圖1顯示了美國1992—2011年燃?xì)夤艿朗鹿手懈鱾€(gè)風(fēng)險(xiǎn)因素導(dǎo)致的傷亡人數(shù)統(tǒng)計(jì)，例如，美國1992—2011年城市燃?xì)夤艿朗鹿手校_挖損壞共造成了119人死亡和433人受傷，腐蝕類型事故導(dǎo)致了11人死亡和66人受傷。

 

圖2顯示了美國1992—2011年燃?xì)夤艿朗鹿手懈鱾€(gè)風(fēng)險(xiǎn)因素導(dǎo)致的財(cái)產(chǎn)損失統(tǒng)計(jì)，其中，自然外力損壞類事故造成財(cái)產(chǎn)損失最多，為5.06×10⁸美元；腐蝕類事故造成的財(cái)產(chǎn)損失最小，為914.2×10⁴美元。

 

3　風(fēng)險(xiǎn)因素等級(jí)分析

①風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算方法

根據(jù)不同事故類型發(fā)生的數(shù)量和造成的人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失情況，進(jìn)行分析計(jì)算，確定7類風(fēng)險(xiǎn)因素的風(fēng)險(xiǎn)排序。城市燃?xì)夤艿老到y(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)的計(jì)算主要考慮兩個(gè)方面：

a．事故發(fā)生的可能性，主要通過統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中的事故數(shù)量及其占全部事故的比例確定。

b．事故后果大小，主要是指導(dǎo)致的損失或損害的程度，主要通過導(dǎo)致的傷亡人數(shù)、財(cái)產(chǎn)損失來考慮。

城市燃?xì)夤艿里L(fēng)險(xiǎn)計(jì)算公式為^[9]：

R＝LC 　　   (1)

式中R——風(fēng)險(xiǎn)

L——事故發(fā)生可能性，本文中用分值表示

C——事故后果，本文中用分值表示

可能性分級(jí)準(zhǔn)則見表2，事故后果分級(jí)準(zhǔn)則見表3。

 

 

②風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算與等級(jí)劃分

根據(jù)表1、圖1、2中的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，按照表2、3中制定的準(zhǔn)則進(jìn)行評(píng)分，通過式(1)計(jì)算城市燃?xì)夤艿里L(fēng)險(xiǎn)因素等級(jí)。事故發(fā)生可能性評(píng)分結(jié)果見表4，事故后果評(píng)分結(jié)果見表5。

 

 

根據(jù)事故發(fā)生的可能性和后果評(píng)分結(jié)果，按照式(1)進(jìn)行計(jì)算，城市燃?xì)夤艿?/span>7類常見風(fēng)險(xiǎn)因素排序見表6。

 

通過對(duì)城市燃?xì)夤艿老到y(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)因素的分析可知，開挖損壞導(dǎo)致的管道風(fēng)險(xiǎn)最高，其次為其他原因和其他外力損壞。

4　主要風(fēng)險(xiǎn)因素的表現(xiàn)形式

在事故統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中，事故原因不明或未記錄的因素列入“其他原因”，因此，本文不對(duì)“其他原因”進(jìn)行分析。

4.1　開挖損壞

城市燃?xì)夤艿雷鳛槭姓O(shè)施，其開挖損壞風(fēng)險(xiǎn)因素主要包括以下3方面：

①在燃?xì)夤艿栏浇M(jìn)行的城市市政建設(shè)活動(dòng)不同程度地影響管道的安全，尤其是道路、鐵路建設(shè)及埋設(shè)其他埋地物等^[10]。

②燃?xì)夤艿琅c給排水管道、熱力管道、通信電纜和電力電纜等其他市政管線交叉并行，其他的市政管線可能存在維修、改建、擴(kuò)建、應(yīng)急等行為，會(huì)產(chǎn)生交互影響。

③管道地面標(biāo)志不明確，管道地面標(biāo)志主要包括：警示牌、管道轉(zhuǎn)彎處、三通、四通處標(biāo)志等。若標(biāo)志不明確，則第三方施工人員無法確定管道的具體位置，增加開挖損壞風(fēng)險(xiǎn)。

4.2　其他外力損壞

①碾壓風(fēng)險(xiǎn)因素，如穿過或沿公路敷設(shè)的燃?xì)夤艿?，汽?/span>(尤其是重型車輛)經(jīng)過時(shí)對(duì)地面存在擠壓作用。在周期性或非周期性的沖擊作用下，燃?xì)夤艿揽赡馨l(fā)生應(yīng)力蠕變等，時(shí)間一長(zhǎng)，因疊加效應(yīng)而導(dǎo)致管道出現(xiàn)裂紋，甚至破裂。

②碰撞風(fēng)險(xiǎn)因素，城市燃?xì)夤艿老到y(tǒng)容易受外力破壞的地上設(shè)施主要是調(diào)壓裝置和閥門。如果發(fā)生有些司機(jī)違章駕駛，或者管道系統(tǒng)防護(hù)措施不到位，將存在車輛撞壞調(diào)壓裝置和閥門的可能性。

③占?jí)猴L(fēng)險(xiǎn)因素，一般包括房屋占?jí)?、機(jī)具占?jí)?、其他占?jí)旱?，長(zhǎng)期占?jí)簳?huì)導(dǎo)致地基下沉，從而導(dǎo)致管道變形、開裂^[10]。

④火災(zāi)爆炸因素，城市燃?xì)夤艿乐苓吶舸嬖谝兹家妆穫}庫，發(fā)生城市火災(zāi)或爆炸事故時(shí)會(huì)對(duì)燃?xì)夤艿涝O(shè)施產(chǎn)生較大危害。

4.3　自然外力損壞

自然外力風(fēng)險(xiǎn)因素主要包括：土體移動(dòng)、大雨、洪澇、雷電、溫度變化等。

①土體移動(dòng)，主要是地震、滑坡、坍塌、地面沉降等可能造成管道發(fā)生位移或者變形，導(dǎo)致部分地段管道應(yīng)力集中，增加運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。

②大雨和洪澇，主要在管道穿越地段導(dǎo)致河溝道水毀或者坡面水毀，容易發(fā)生露管或沖斷管道。

③雷電對(duì)管道系統(tǒng)的危害是可能會(huì)擊壞管道設(shè)施，主要是對(duì)架空敷設(shè)的管道產(chǎn)生威脅；溫度變化會(huì)導(dǎo)致管道和土壤層的熱脹冷縮，在高寒地區(qū)凍脹融沉是管道安全運(yùn)行的重大風(fēng)險(xiǎn)因素。

4.4　誤操作

①設(shè)計(jì)誤操作，主要是由設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)中工作不認(rèn)真，未積極配合協(xié)商，技術(shù)水平低下，無實(shí)際經(jīng)驗(yàn)等而造成，主要表現(xiàn)為設(shè)計(jì)壓力不能滿足長(zhǎng)期發(fā)展需求導(dǎo)致超壓運(yùn)行，安全保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理等。

②施工誤操作，包括未按設(shè)計(jì)規(guī)定的技術(shù)要求進(jìn)行施工、施工安裝質(zhì)量低劣、違章施工等。其表現(xiàn)為：焊接質(zhì)量低劣，存在未焊透、夾渣、氣孔、未熔合等質(zhì)量缺陷；防腐涂層材料選擇不當(dāng)，涂層不均勻、不完全，缺陷修補(bǔ)不到位；不按設(shè)計(jì)圖紙要求施工，錯(cuò)用材料；臨時(shí)選配閥門、密封件；無損探傷的比例、部位和評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)不符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

③運(yùn)營(yíng)誤操作，是指操作規(guī)程不完善，工人操作不熟練，遇到非常情況處理不當(dāng)，安全系統(tǒng)操作失靈，機(jī)械工人維修不完善，電信、電力工人等造成的誤操作。

4.5　材料、焊接、設(shè)備失效

材料、焊接、設(shè)備失效風(fēng)險(xiǎn)因素的主要類型包括：管道本體、對(duì)接焊縫、熔接、密封配件、機(jī)械配件、連接配件、螺紋連接、耦合失效、非螺紋連接失效等類型。當(dāng)管道在上述部位出現(xiàn)損壞或功能障礙時(shí)，會(huì)對(duì)管道系統(tǒng)的整體可靠性產(chǎn)生威脅。

4.6　腐蝕

腐蝕是導(dǎo)致燃?xì)夤艿来┛住⑵屏训钠茐囊蛩?，?duì)于鋼質(zhì)管道而言，腐蝕主要是土壤腐蝕、大氣腐蝕、雜散電流腐蝕。

①土壤腐蝕，影響因素主要是土壤含水率、土壤pH值、土壤電阻率。若土壤環(huán)境中有硫化物、細(xì)菌、酸性環(huán)境、高溫、沼澤地區(qū)、干濕交替地區(qū)等危害因素，會(huì)增大腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)。

②大氣腐蝕，主要針對(duì)裸露的管段，裸露管段由于直接和大氣相接觸，會(huì)受到大氣腐蝕的影響。若大氣環(huán)境中存在酸性氣體，或者鹽分、濕度較高，則腐蝕性較大。

③雜散電流腐蝕，主要來源是大功率的直流電氣設(shè)備，如鐵路、電焊機(jī)、電解及電鍍槽和電化學(xué)保護(hù)裝置等。城市燃?xì)夤艿蓝嗵幱谑袇^(qū)，雜散電流的來源較多，在很多情況下，雜散電流對(duì)埋地金屬管道及其附屬設(shè)備的腐蝕破壞是極大的。

5　結(jié)語

通過分析城市燃?xì)夤艿朗鹿式y(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，將管道面臨的風(fēng)險(xiǎn)因素分為7個(gè)大類，從管道事故發(fā)生可能性和管道事故后果兩個(gè)方面進(jìn)行分析。以1992—2011年美國的燃?xì)夤艿朗鹿蕯?shù)據(jù)為基礎(chǔ)，確定了7類風(fēng)險(xiǎn)因素的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)排序。城市燃?xì)夤艿老到y(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)因素的等級(jí)排序依次為開挖損壞，其他原因，其他外力損壞，自然外力損壞，誤操作，材料、焊接、設(shè)備失效，腐蝕。詳細(xì)分析了7大類風(fēng)險(xiǎn)因素在城市燃?xì)夤艿廊粘＿\(yùn)行管理中的表現(xiàn)形式，對(duì)于制定安全評(píng)價(jià)方法，提高安全管理水平具有積極意義。

 

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本文作者：楊玉鋒  張華兵  程萬洲  朱麗葉  蘇娟

作者單位：中國石油管道科技研究中心油氣管道輸送安全國家工程實(shí)驗(yàn)室

  中國石油天然氣管道局設(shè)備管理中心

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