管道運輸是國際貨物運輸方式之一，是隨著石油與天然氣生產的發(fā)展而產生的一種特殊的運輸方式。具有運量大、不受氣候和地面其他因素限制、可連續(xù)作業(yè)以及成本低等優(yōu)點。隨著石油、天然氣生產和消費速度的增長，管道運輸發(fā)展步伐不斷加快。

國內管道事業(yè)在近 20 年的時間里取得了迅速的發(fā)展，目前國內已建油氣管道的總長度超過 5 萬公里，其中天然氣管道約 3 萬公里。管道運輸承擔著我國大部分原油和天然氣的運輸，對經(jīng)濟發(fā)展、促進民生、社會安定和國防建設發(fā)揮著重要的保障作用。油氣輸送管道具有管徑大、運距長、壓力高、輸量大的特點，一旦發(fā)生事故，會給人們的生命財產安全以及生態(tài)環(huán)境造成很大的影響。目前我國在役的長直油氣管道有 80%進入了事故多發(fā)期。

本文針對國外油氣管道建設大國如俄羅斯、歐洲以及美國油氣管道事故進行詳細分析與比較，得出其管道事故的失效原因，同時借鑒國外管道建設管理和運營的先進經(jīng)驗，對我國油氣輸送管道的安全運行管理，提出有效的管理對策。

輸氣管道事故界定及致因分類

管道事故的界定

油氣管道事故一般是指造成輸送介質從管道內泄漏并影響管道正常運營的意外事件，主要是管道區(qū)段的事故。

       油氣輸送管道事故的發(fā)生伴隨其投產至其服役終結，管道服役期間事故概率一般遵循“浴盆曲線”，即管道投產初期的事故多發(fā)階段；管道穩(wěn)定工作期的事故率穩(wěn)定階段；因管道腐蝕和管道設備老化導致事故率上升的階段。

為了評價油氣管道在運行過程中的安全性與可靠性，通過引入管道事故率的概念，來作為衡量管道可靠性的重要指示性指標。管道事故率通常是指事故次數(shù)與管道的運行長度和持續(xù)使用年限的比值，是管道線路部分的可靠性指標，它并非專指線路的管道或其他構成單元，而是指整個管道的線路系統(tǒng)。通常來說，管道事故率被定義為每年每公里管道上發(fā)生事故的平均次數(shù)。

管道事故致因分類

美國運輸部（DOT）研究與特殊項目委員會（RSPA）將各種致使管道失效的原因分為五類，分別是外力、腐蝕、焊接和材料缺陷、設備和操作以及其它。

雖然在不同地區(qū)、不同國家引起油氣管道事故的失效原因種類及所占比例有所不同，但是通過排序可以很直觀的發(fā)現(xiàn)，外力、腐蝕、材料和施工缺陷是造成管道失效最主要的原因。

外力

外力主要指因外在原因或由第三方的責任事故以及不可抗拒的外力而誘發(fā)的管道事故，它是油氣管道泄漏事故的主要原因之一。

外力引起的管道失效的原因一般可以分為自然環(huán)境因素與人為破壞，其中自然環(huán)境因素又分為雷電引發(fā)的事故與地震破壞；人為破壞主要表現(xiàn)為在管道沿線修建違章建筑與在管道上打孔盜氣。

（1）自然環(huán)境因素

    雷電危害的表現(xiàn)形式一般為：①陰極保護設備受損；②絕緣法蘭的絕緣性降低；③雷雨季節(jié)觸摸管道會感到電震等；地震破壞表現(xiàn)為：當?shù)卣饛姸冗_到Ⅶ度或以上時就會引發(fā)管道的嚴重變形，管道因地層錯動或土壤變形產生皺褶彎曲，嚴重時會出現(xiàn)開裂或者錯斷。

在自然災害引發(fā)管道失效的事故中，地質災害是最主要的原因，如山體滑坡或地基沉陷等，其他如雨水沖刷造成的管道暴露與懸空，洪水及泥石流沖斷管道，管道穿越河流過程中被河水沖移也是引起管道失效事故的主要原因。

（2）人為破壞

    進入 20 世紀 90 年代后期，管道侵權與人為破壞事件頻發(fā)，主要表現(xiàn)為管道沿線修建違章建筑以及在管道上打孔盜氣。管道侵權的主要表現(xiàn)是違章建筑的修建以及在施工過程中對管道的破壞，違章建筑的修建使管道的生存空間日益縮小，同時違章建筑又具有勢頭猛、分布不均勻的特點，這對管道的安全運行構成極大的威脅；施工過程中，在管道上方或者兩側取土、采石、開礦，挖掘等會引起管道防腐層的破壞，施工機械或操作有可能引起管道破裂，管道上方種植根深植物，也會使管道的防腐層遭到破壞，而且這種情況發(fā)生的幾率較大，難以預防。

腐蝕

    長輸油氣管道動輒數(shù)百公里或上千公里，管道穿越沿途所經(jīng)環(huán)境也是十分復雜，外部的環(huán)境介質與內部的傳輸介質都會給管道本身帶來不同程度的腐蝕。隨著管道服役年限增長，管道腐蝕概率增大，因管道腐蝕導致管道失效的事故時有發(fā)生。

據(jù)統(tǒng)計，1985～2000 年間，美國輸氣管道共發(fā)生 1318 起事故，其中因管道內腐蝕導致失效的占 12.8%，因管道外腐蝕導致管道失效的占 15.3%，整體因管道腐蝕造成管道失效事故的比例占到28.1%；通過對俄羅斯天然氣管道的事故案例分析可以看出，因外部腐蝕導致管道失效的比例是 33.0%，因內部腐蝕導致管道失效的比例是 6.9%，因腐蝕導致管道失效事故的比例是總體比例是39.9%。

由此可知腐蝕是造成輸氣管道失效的主要誘因；由于我國管材的生產技術與施工質量有限，輸送介質又具有高腐蝕性等特點，我國管道因腐蝕而導致管道失效的事故率要高于發(fā)達國家。

    通過四川輸氣管道 1969 年～2003 年事故統(tǒng)計資料可以看出，腐蝕造成的事故占第一位，其次為施工缺陷與外部影響。

焊接與材料缺陷

    焊接或是管道母材中的缺陷，在帶壓輸送中常會引起管道破裂。管道施工不夠精細，焊接工藝欠佳，會使得焊口質量難以達到預期目標；同時焊縫內部承受壓力較大，材質不夠均勻密實，使得管道輸送潛力無法得到有效發(fā)揮，也難以達到預期的使用年限；管道運行過程中，頻繁受到溫度變化及振動影響，焊縫處與材質缺陷的副作用會得到有效放大，引起管道失效，導致管道失效事故。

通過對有關資料分析表明，焊接與材料缺陷在歐洲、原蘇聯(lián)及美國是導致管道失效事故的第二大原因，在美國 1970～1984 年輸氣管道事故統(tǒng)計中，材料失效事故為 990 起，占全部事故總數(shù) 16.9%；而在原蘇聯(lián) 1981～1990 年中，因材料失效和施工缺陷引起的事故分別為 100 次（占事故總數(shù)的 13.3%）和 168 次（22.3%），其對輸氣管道安全運行的危害是顯而易見的。

設備和操作

    違章操作同樣會給管道本身或管道運行過程中的安全產生較大威脅，應該得到足夠的重視。在管道施工過程中，不按規(guī)劃設計操作，如管體埋深不足，沼澤水網(wǎng)地區(qū)配重塊未按規(guī)范設計要求填裝，冬季施工管溝回填土壤中混有冰雪；管道系統(tǒng)開車運行或者停車檢修過程中，未對管道系統(tǒng)進行清空置換，或采用非惰性氣體進行置換，亦或置換的不夠徹底，導致管道氣體中混入空氣，含氧量增加，這些操作均會使管道在生產運行過程中面臨較大危險。

其它   

    在輸氣管道生產運行過程中，還會面臨其他一些潛在的，影響管道運行安全的危害因素，例如管道內水汽凝結引發(fā)的冰堵，或者管道穿越過程中外力引起的斷裂等。

管道事故案例分析

俄羅斯油氣管道事故

    俄羅斯現(xiàn)有的俄羅斯現(xiàn)有的石油管網(wǎng)總長 5 萬 km，由于國土遼闊，橫貫俄羅斯大陸的每條輸油管道的干線長度一般均在 3500~4000km。由于許多輸油管道都已老化或超期服役，管道失效事故不斷發(fā)生。據(jù)資料報道，在 1981～1990 年這 10 年間，原蘇聯(lián)由于各種原因造成干線輸氣管道事故的總次數(shù)為 752 次，平均事故率為 0.0004 次/（km.a）。

經(jīng)過統(tǒng)計可以看出，按照導致事故發(fā)生總次數(shù)的百分比排序， 10 年間造成輸氣管道失效事故的首要原因為腐蝕，其事故比率占到 39.9%，其次為外部干擾（16.9%）、材料缺陷（13.3%）、建設施工缺陷（11.5%）、焊接缺陷（10.8%）及設備缺陷（2.3%）和其它（5.3%）。

歐洲輸氣管道事故

    歐洲輸氣管道很發(fā)達，已構成地區(qū)網(wǎng)絡系統(tǒng)。1992年 8 家西歐主要氣體輸送管道系統(tǒng)公司建立了歐洲輸氣管道事故數(shù)據(jù)組織（European Gas Pipeline Incident Data Group，簡稱 EGIG）。

通過該組織的調查表 2，對歐洲主要輸氣公司 1970～2001 年的輸氣管道事故進行了統(tǒng)計和分析，結果表明，歐洲輸氣管道事故主要原因為：①外部影響；②施工缺陷和材料失效；③腐蝕；④地面運動；⑤熱處理缺陷；⑥其它。

美國天然氣管道事故

    美國現(xiàn)今約有 40×104km 的天然氣運營管道，由于有關近 10 年管道運行事故的報道很少，故依據(jù)美國能源部對 1970 年～1984 年間運營的天然氣干線管道事故進行的統(tǒng)計分析（表 3），外力是美國大多數(shù)天然氣管道損壞的主要原因，其次是材料和腐蝕。

小結

通過對俄羅斯 1981～1990 年 10 年間的油氣管道事故統(tǒng)計資料及美國和歐洲 20 世紀 70-80 年代 10 年間的輸氣管道事故統(tǒng)計資料進行詳細分析，對致使管道失效事故的誘因進行統(tǒng)計，在所有致使油氣輸送管道失效事故的誘因中，外部干擾、材料失效和腐蝕是造成管道失效的最主要三個原因。

措施與建議

建立、健全油氣管道相關基礎數(shù)據(jù)庫

（1）建立油氣管道事故案例基礎數(shù)據(jù)庫。充分調研國內外油氣管道事故案例，借鑒國外管道管理先進經(jīng)驗，結合我國管道特點，建立管道事故基礎數(shù)據(jù)庫。

（2）建立油氣管道穿越區(qū)域環(huán)境本底值數(shù)據(jù)庫。開展對管道穿越區(qū)域地表水、地下水、大氣、土壤以及管道沿線場站環(huán)境噪聲、設備噪聲等環(huán)境本底值調查與監(jiān)測，建立管道環(huán)境本底值數(shù)據(jù)庫。

（3）建立油氣管道穿越區(qū)域潛在環(huán)境風險數(shù)據(jù)庫。開展油氣管道在穿越過程中可能發(fā)生的危害事件以及事件后果的嚴重性進行分析和識別，建立潛在環(huán)境風險的動態(tài)數(shù)據(jù)庫，同時利用科學的方法對識別出的危害因素進行評價，對于不可接受的風險制定相應的控制措施。

制定并運行油氣管道完整性管理計劃

管道完整性管理（PipelineIntegrity Management）是指管道公司面對不斷變化的因素，對油氣管道運行中面臨的風險因素進行識別和評價，通過監(jiān)測、檢測、檢驗等各種方式，獲取與專業(yè)管理相結合的管道完整性的信息，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，從而將管道運行的風險水平控制在合理的、可接受的范圍內，最終達到持續(xù)改進、減少和預防管道事故發(fā)生、經(jīng)濟合理地保證管道安全運行的目的。

由于管道運營面臨不斷變化的因素，故管道的完整性管理是一個持續(xù)的循環(huán)進行的過程，需要在一定的時間間隔后再次對管道進行檢測與檢驗、風險識別、風險評價及采取措施減輕風險，以減少和預防事故的發(fā)生。

加強與油氣管道相關安全技術研究

（1）加強長輸油氣管道防腐技術研究。以國內外先進的防腐技術研究成果為基礎，結果實際管道穿越區(qū)域環(huán)境特點，研發(fā)出技術可靠，防腐蝕性能好，具有較好的機械性能、絕緣性能和耐受性能，同時又經(jīng)濟合理的管道防腐技術。

（2）加強對地質災害、地震、氣象等對長輸管道有較大影響問題的相關研究的力度。自然環(huán)境的變換帶來的外部干擾是油氣管道發(fā)生失效事故的重要誘因，加強以上各項自然環(huán)境因素的研究力度，建立其動態(tài)變換的數(shù)據(jù)庫，可以有效降低管道所面臨的失效風險。

（3）加強油氣管道相關檢測技術研究，提高檢測能力與水平。定期對管道進行內、外檢測和評估，盡快推廣并實施管道完整性管理。在對國外管道腐蝕檢測器的消化吸收基礎上，研制開發(fā)適合我國管道實際狀況的油氣管道智能檢測系統(tǒng)裝置，對我國在役油氣管道進行全面檢測和安全評價工作具有至關重要的意義。

開展油氣管道風險識別、風險評價與風險管理相關工作

管道風險管理是一個連續(xù)不斷的改進過程，它包括管道風險和完整性管理兩個方面，涵蓋了風險評價（分析）、風險控制和政策支持，效能測試和響應三大內容。

借鑒歐美等發(fā)達國家油氣管道風險分析方法，結合我國油氣管道自身特點，逐步開展風險識別、風險評價相關工作，建立一套具有廣適性的油氣管道風險管理辦法。

結論

     隨著我國經(jīng)濟社會的高速發(fā)展，我國經(jīng)濟總量已躍居世界前列。與之相應，能源消耗總量也持續(xù)大幅增長，我國已成為能源生產與消費大國。油氣的管道輸送作為一種較為安全的運輸方式，具有運輸量大、占地少，管道運輸建設周期短、費用低，安全可靠、連續(xù)性強等優(yōu)點。

“十二五”期間，我國將繼續(xù)大力開展油氣管道建設，以滿足油氣輸送與消費的需要。然而，油氣輸送管道一旦發(fā)生事故影響面廣、后果嚴重。因此，需要加快油氣輸送管道安全的立法，建立并完善管道完整性管理體系與基礎數(shù)據(jù)庫，加強油氣輸送管道相關安全技術研究，建立一套具有廣適性的油氣管道風險管理辦法，以保障油氣管道安全、高效、經(jīng)濟的運行。