中石油管道有限責任公司

  欄目主持人戴聯(lián)雙博士： WestCoast（西海岸）能源公司這起天然氣管道爆炸著(zhù)火事故，就像一次全尺寸“實(shí)驗”，有效驗證了并行管道所需安全間距。 Nig Creek輸氣管道（事故管道）管徑406.4 mm、失效運行壓力6.65 MPa、材質(zhì)X52，破裂爆炸后導致并行間隔3 m的Bonavista輸氣管道發(fā)生破裂著(zhù)火，該管道管徑168 mm、運行壓力0.87 MPa、材質(zhì)B級鋼。類(lèi)似事故還有， 2004年比利時(shí)布魯塞爾一條管徑1 000 mm、失效運行壓力8 MPa、材質(zhì)X70的輸氣管道發(fā)生破裂爆炸，并行間距6 m的另一條管徑900 mm、運行壓力5 MPa、材質(zhì)X65的輸氣管道未受影響。這兩起事故警示我們，應結合管徑、壓力、材質(zhì)等多種因素確定并行管道安全間距，合理制定安全間距標準。

1 事故概述

2012年6月28日23:05， WestCoast能源公司運營(yíng)管理的 Nig Creek管道（管徑406.4 mm、發(fā)生事故時(shí)管道壓力為6.65 MPa）在里程標志1.93（KP1.93）處發(fā)生破裂，含硫燃氣從破裂管道逸出發(fā)生燃燒，大火波及到鄰近的林區。大約25 min后，相同路由間隔3 m的Bonavista管道（管徑168.3 mm、發(fā)生破裂時(shí)管道運行壓力和溫度分別為0.87 MPa和12℃）發(fā)生破裂，含硫燃氣從破裂處逸出發(fā)生燃燒。

Nig Creek管道泄漏的天然氣總量達955 000 m3（近似）， Bonavista管道泄漏量為6 400 m3（近似）。燒毀區域約1.6公頃。事故區域（圖 1）人煙稀少， 12公里內沒(méi)有住戶(hù)。

2 事故管道基本情況

Nig Creek管道位于加拿大哥倫比亞省北部，起于Nig Creek 管道9號增壓泵站（BS-9），終于別克縣Creek增壓泵站下游45.6 km處。輸送含硫燃氣最終到達西海岸的麥克馬洪天然氣處理廠(chǎng)。發(fā)生事故時(shí)，BS-9泵站的壓縮機沒(méi)有運行， Nig Creek管道因麥克馬洪廠(chǎng)的非計劃關(guān)閉處于停輸狀態(tài)并且在集輸管線(xiàn)中積累，導致上游系統壓力增高。

N i g C r e e k管道于 1 9 6 0 年按照美國標準協(xié)會(huì )（ASA） B31.1.8規范設計建造，管道壁厚為6.35 mm，采用美國石油學(xué)會(huì )（API） X52低碳鋼，最小屈服強度（SMYS）為359 MPa，美國國家能源局（DOE）確定的管道最大運行壓力（MOP）為6.89 MPa，直焊縫為低頻電阻焊，環(huán)焊縫為手工電弧焊現場(chǎng)焊接。建設時(shí)期，法規標準沒(méi)有電阻焊無(wú)損檢測要求， WestCoast能源公司隨機選擇檢測了10%的環(huán)焊縫。管道外防腐采用現場(chǎng)涂覆瀝青防腐層。

Bonavista管道于1967年服役，長(cháng)度5.8 km，壁厚4 mm，管材為API 5L B級碳鋼， SMYS為240 MPa，MOP為3.5 MPa，電阻焊管道，外防腐采用聚乙烯防腐層。

3 事故管道完整性管理情況

3.1 運行維護情況

1960年11月Nig Creek管道進(jìn)行了投產(chǎn)前的空氣打壓試驗。試驗中發(fā)生了幾處沿直焊縫管道泄漏的失效點(diǎn)，但是沒(méi)有記錄失效的數量、原因和位置等信息。

1986年、 1995年兩次使用標準分辨率漏磁(MFL)內檢測器檢測； 2004年使用高分辨率MFL內檢測器檢測。三次內檢測均沒(méi)有檢測到事故鄰近管段缺陷。但是在管道其他位置發(fā)現了一些外腐蝕缺陷，進(jìn)行了相應的修復，主要包括：根據1986年、 2005年檢測結果，分別更換了6處管節消除外腐蝕；根據2004年檢測結果，在KP32.9管道連接處，安裝了3個(gè)復合加強套筒。

Nig Creek管道使用外防腐層和陰極保護（CP）雙重系統。事故鄰近管段沒(méi)有發(fā)現外防腐層缺陷。

Nig Creek管道的CP系統包括位于管端的整流器和陽(yáng)極地床。經(jīng)測量確定事故鄰近管段CP系統滿(mǎn)足規范要求，不需要采取修復措施。

2012年6月28日23:14到23:23， WestCoast公司SCADA系統報告BS-9站內傳感器發(fā)出2個(gè)中優(yōu)先級低壓警報， 23:30， WestCoast公司員工注意到低壓警報，按照公司流程開(kāi)始檢查SCADA遙測數據，確認警報原因。隨后一名當地人聯(lián)系Bonavista能源公司告知靠近Nig Creek管道路由發(fā)生大火。 Bonavista能源公司查看SCADA遙測數據（當時(shí)該公司SCADA系統沒(méi)有觸發(fā)低壓警報），確認管道發(fā)生壓力下降并且通知WestCoast公司。 23:42， WestCoast公司員工收到Bonavista公司電話(huà)稱(chēng)BS-9站附近發(fā)生大火，隨即通知主管，啟動(dòng)公司應急程序。 6月29日00:05，WestCoast公司SCADA系統發(fā)出其他低壓警報，來(lái)自位于KP42.65處的傳感器。

3.2 事故管道完整性管理要求

WestCoast公司管道完整性管理程序（IMP）包括內檢測程序和腐蝕監控程序。

內檢測程序包括：變形內檢測工具常規檢測；高精度MFL檢測器內檢測；基于以前內檢測結果調整內檢測年度審查；開(kāi)挖和修復內檢測識別的所有潛在缺陷；所有含應力腐蝕開(kāi)裂的開(kāi)挖管道的檢測和修復；所有檢測和開(kāi)挖信息、修復細節錄入公司地理信息系統（GIS）。

腐蝕監測和控制程序包括：每月CP整流器讀數；每年土壤情況調查；使管道內腐蝕最小化的抑制劑作用（連續注入化學(xué)抑制劑）；管道常規清管，保持流動(dòng)效率和防止水化物形成（清除液體、酸性液體和電解質(zhì)）；監測抑制劑作用和清管程序的有效性（使用試樣和氫探頭）。

但該公司管道完整性管理程序中沒(méi)有明確裂紋或類(lèi)裂紋特征的監測程序或周期性水壓試驗程序，僅針對開(kāi)挖驗證期間的開(kāi)裂裸露管道進(jìn)行外表面檢測。

4 事故管道失效檢查和分析

事故發(fā)生后，國家運輸安全委員會(huì )（ＮＴＳＢ）實(shí)地檢查： Nig Creek管道事故形成一個(gè)長(cháng)17 m、寬7.6 m、深1.1 m的巨大火坑（圖 2）； 6 m長(cháng)管段脫離向東北方向彈出20 m（圖 3）；火坑內發(fā)現剩余受損Nig Creek管段和整個(gè)受損Bonavista管段；沒(méi)有地下水。

Nig Creek管道的外防腐層（瀝青）和Bonavista管 道 的 外 防 腐 層 （ 聚 乙 烯 ） 被 大 火 完 全 燒 毀（圖 4），兩條管道破裂段上游和下游的外覆層狀況 良好。約17 m Nig Creek管道和9 m Bonavista管道破損。前者管道沿直焊縫破裂（圖 5），而后者管道的破裂部分呈“薄魚(yú)嘴唇”特征（圖 6），這是管道因過(guò)熱而失效的典型特征。

受損和未受損管段取樣，送到Acuren Group有限公司試驗室分析， Nig Creek管道破裂是由于已存在的環(huán)向裂紋引起沿著(zhù)管道相連處電阻焊直焊縫的開(kāi)裂（圖 7）；破裂始于下游部分，并擴展到鄰近管段；環(huán)向裂紋產(chǎn)生于管道建設時(shí)原電阻焊焊縫；不能確認環(huán)焊縫的增長(cháng)機理；相鄰管段的外覆層由于火災的原因破損；不在火災區域的上游和下游管段的外防腐層與管道粘結性能良好；管段目視檢查和磁粉檢測沒(méi)有發(fā)現機械損傷；沒(méi)有證據說(shuō)明存在腐蝕、減薄或環(huán)境開(kāi)裂。

Bonavista管道破裂是由于大火導致過(guò)熱，降低了管道的屈服強度，削弱了其承載內壓的能力。

Nig Creek管道破裂發(fā)生前14 ｈ，管道壓力從4.10 MPa增加到6.65 MPa，盡管低于管道授權的MOP值6.89 MPa，但也足夠使管道已存在的環(huán)向裂紋沿直焊縫開(kāi)始破裂。已存在的環(huán)向裂紋之前未發(fā)生破裂是因為過(guò)去50年運營(yíng)中沒(méi)有達到過(guò)臨界尺寸。裂紋的增長(cháng)機理不能確定，可能環(huán)向裂紋是初始裂紋，一直在不確定的時(shí)間段內增長(cháng)。 Nig Creek管道爆炸造成的火 坑使Bonavista管道暴露， 25 min 后因局部過(guò)熱，管道強度和承壓能力降低，導致管道膨脹破裂。

5 事故調查結論

事故主要原因包括： Nig Creek管道在KP1.93處發(fā)生破裂，管道的承載能力由于已存在的沿著(zhù)電阻焊直焊縫的環(huán)向裂紋而降低，裂紋隨時(shí)間增長(cháng)導致了爆炸和火災；破裂前，由于麥克馬洪工廠(chǎng)臨時(shí)關(guān)閉停輸使Nig Creek管道壓力逐漸增高；高壓促使管道由已存在的環(huán)向裂紋處開(kāi)始沿直焊縫破裂；已存在的環(huán)向裂紋可能已在不確定的時(shí)期內增長(cháng)；完整性管理程序（IMP）沒(méi)有認識到裂紋和類(lèi)裂紋缺陷會(huì )是威脅NigCreek管道完整性的重要潛在危害。

事故調查發(fā)現，主要風(fēng)險包括：采用低頻電阻焊焊接工藝的管段，出現直焊縫缺陷（如未焊滿(mǎn)或環(huán)向裂紋）的可能性增加，在役管道失效風(fēng)險增大；破裂后發(fā)出的警報沒(méi)有得到及時(shí)響應，表明若沒(méi)有合理分配管理人員工作量，可能會(huì )出現應急響應被延誤風(fēng)險。

事 故 發(fā) 生 后 ， 美 國 能 源 局 （D O E ） 要 求We s t C o a s t 公 司 開(kāi) 展 管 道 完 整 性 評 估 和 修 復 。WestCoast公司采取了以下安全措施： 2012年8月，Nig Creek管道全線(xiàn)水壓試驗，最小試驗壓力為最大運行壓力的125%，沒(méi)有發(fā)生管道失效； 10月， NigCreek管道適用性持續監測和驗證計劃，由美國能源局收錄入檔； 2013年5月， Nig Creek管道計劃開(kāi)展軸向裂紋內檢測；管理程序審查，包括SCADA警報命名、警報分組和優(yōu)先權，以減少管理人員必須應對的警報數量。

下一期將為大家介紹 “典型油氣管道事故促進(jìn)管道內檢測技術(shù)發(fā)展的案例”，并分享這些事故帶來(lái)的經(jīng)驗教訓，敬請關(guān)注。