趙康 丁融 田野 鄒斌 孫冰冰

西部管道公司

隨著(zhù)管道沿線(xiàn)經(jīng)濟快速發(fā)展，天然氣管道周?chē)�住宅、工廠(chǎng)等人口聚集場(chǎng)所增多，使部分管道地區等級升高，出現了當初設計與目前運行狀況不符的情況，形成了潛在的安全隱患。一旦發(fā)生事故，會(huì )嚴重威脅人民群眾生命及財產(chǎn)安全，造成嚴重后果。

本文以某天然氣管道高后果區管段為例，根據GB 32167―2015《油氣輸送管道完整性管理規范》定期開(kāi)展高后果區識別和風(fēng)險評估的要求[1-4]，分析管道運行中潛在危害因素，評價(jià)事故發(fā)生的可能性和后果，通過(guò)計算量化風(fēng)險，明確風(fēng)險的大小或等級，針對性的制定風(fēng)險預防措施，從而有效消減風(fēng)險，確保管道安全運行。

1 高后果區管段識別

通過(guò)實(shí)地調研，該管段約4 km敷設在人行道下方，管道兩側200 m范圍內樓房、人口密集，住戶(hù)約11 000多戶(hù)、二級甲等綜合醫院1家、學(xué)校1所（約1 800名學(xué)生）、小規模幼兒園2所、雜貨市場(chǎng)1個(gè)、辦公大樓多幢，總人口約35 000～45 000人。根據GB 50251―2014《輸氣管道工程設計規范》的規定，該管段地區等級在設計施工階段因周邊建構筑物和人員較少，定為二級地區，現已升為四級地區。同時(shí)，根據GB 32167―2015《油氣輸送管道完整性管理規范》規定，將該管段評定為III級高后果區管段，其潛在影響半徑為管道兩側200 m，如圖 1所示。

2 危害因素識別分析

導致管道失效的因素主要分為兩方面，其一是管道本體原因，包括制造與施工缺陷、內腐蝕、外腐蝕等；其二是外部原因，包括第三方損壞、地震、洪水等地質(zhì)災害影響等。如管材缺陷可導致管道強度達不到要求而出現斷裂；管道施工及焊接質(zhì)量差會(huì )造成焊縫[5]性能下降，不滿(mǎn)足安全運行的要求。管道制造缺陷和內外腐蝕可以通過(guò)內檢測[6]識別分析。

針對該段管道，因其所經(jīng)地區冬天溫度極低，若氣質(zhì)檢測設備故障、水露點(diǎn)不合格或清管干燥不徹底，管內存水將產(chǎn)生內腐蝕。低溫下管道內形成的水合物易積聚發(fā)生冰堵，是嚴重影響天然氣管道安全運行的一個(gè)隱患。

管道周邊高壓電力線(xiàn)路和設施、通信線(xiàn)路、部分廠(chǎng)區的機電設施較多，對管道的犧牲陽(yáng)極保護設施影響較大，且管道已經(jīng)運行了19年，犧牲陽(yáng)極保護效果發(fā)生退化，如果防腐層發(fā)生損傷，管道欠保護或者直流雜散電流流入會(huì )造成管道外表面腐蝕加劇。

管道敷設在人行道下方，上方車(chē)輛通行較多，引起的振動(dòng)對管道具有周期性的疲勞損傷。隨著(zhù)城市的 發(fā)展，管道與城市地下管網(wǎng)排污、雨水、自來(lái)水、燃氣、熱力、以及電纜溝等交叉較多，一旦發(fā)生泄漏，天然氣可能竄入并聚集到上述管網(wǎng)中，發(fā)生火災爆炸事故。

3 管道風(fēng)險評價(jià)

本次風(fēng)險評價(jià)采用 DNV公司PHAST軟件，對管道沿線(xiàn)的個(gè)人風(fēng)險和社會(huì )風(fēng)險進(jìn)行了定量分析。

PhastRisk軟件整合了事件頻率和事件后果，綜合考慮點(diǎn)火源、人口分布、建筑物、泄漏位置等信息，依據QRA方法進(jìn)行計算。

3.1 失效頻率

失效頻率的確定普遍采用同類(lèi)設備的歷史統計數據，經(jīng)數據來(lái)源及可靠性分析后，應用相關(guān)理論模型進(jìn)行事故發(fā)生概率計算，然后結合項目實(shí)際情況進(jìn)行修正采用。國外可供查閱的設備失效數據庫較多，而國內在這方面的數據積累相對較少。天然氣輸送管道的基礎失效頻率來(lái)自GB 32167―2015《油氣輸送管道完整性管理規范》附錄G推薦的輸氣管道泄漏頻率，其頻率為4×10﹣4次/（km·a）。管道的泄漏場(chǎng)景由SY/T 6714―2008《基于風(fēng)險檢驗的基礎方法》和SY/T 6859―2012《油氣輸送管道風(fēng)險評價(jià)導則》定義，管道的泄漏場(chǎng)景選取如表 1所示。

失效頻率調整根據《基于風(fēng)險檢驗的基礎方法》通過(guò)設備系數（FE）和管理系數（FM）進(jìn)行修正。 FE由四個(gè)次因子組成：本體缺陷次因子、通用次因子、機械次因子和工藝次因子。根據該段管道設備的特定運行環(huán)境及相關(guān)資料，設備系數 FE取值為5。 FM是管理系數，主要因素包括領(lǐng)導和管理、工藝安全信息、工藝危害性分析、管理的變更、運行規程、安全工作時(shí)間規程、培訓、機械完整性、預啟動(dòng)安全審查、緊急響應、事故調查、承包商、安全生產(chǎn)管理系統評估等。根據該管道最新一次DNV完整性管理審核得分為80%，由此得到管理系數 FM 為 0.25，該系數反映的是管道的實(shí)際管理水平。修正系數值越低，管理水平越高。根據公式（1）利用設備系數（FE）和管理系數（FM）對失效頻率進(jìn)行修正。

F調整后＝F基礎×FE×FM （1）

3.2 失效后果

管線(xiàn)輸送介質(zhì)為易燃、易爆的天然氣，發(fā)生火災爆炸事故時(shí)產(chǎn)生的沖擊波將對人員、財產(chǎn)、建筑物及大氣環(huán)境產(chǎn)生一定影響。利用PHAST軟件，對可能發(fā)生的泄漏和可能產(chǎn)生的事故進(jìn)行定量分析。以管道完全破裂下的天然氣擴散、爆炸輻射熱半徑和超壓強度半徑進(jìn)行分析，如圖2－5所示。

3.3 個(gè)人分險和社會(huì )風(fēng)險

根據管道的基本情況及選取的相關(guān)泄漏概率，對管道的個(gè)人風(fēng)險和社會(huì )風(fēng)險進(jìn)行了計算。其中，潛在影響半徑范圍內的個(gè)人風(fēng)險不大于1E-8/a，處于《油氣輸送管道風(fēng)險評價(jià)導則》個(gè)體風(fēng)險可接受準則推薦值（＜1E-6/a）的廣泛接受區內。

傷亡10人以上的社會(huì )風(fēng)險處于不可接受區域內，傷亡100人以上的社會(huì )風(fēng)險概率為1E-7.2/a，大于社會(huì ) 風(fēng)險概率1E-8/a的要求，如圖 6所示。

4 結論

（1）該高后果區管段的個(gè)人風(fēng)險值滿(mǎn)足標準要求，社會(huì )風(fēng)險不在標準接受范圍內。因管道潛在影響半徑內人口數量較大，在發(fā)生泄漏和火災爆炸事故時(shí)，群死群傷的概率遠大于規范的要求。

（2）由于沿線(xiàn)的地區等級相對于管道設計時(shí)已發(fā)生變化，管道設計和施工時(shí)所選取的管道強度設計系數已不滿(mǎn)足現有環(huán)境下的管道運行條件，同時(shí)由于該管段社會(huì )風(fēng)險不在標準接受范圍內，建議采取必要的風(fēng)險管控措施，對風(fēng)險進(jìn)行消減。

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作者：趙康， 1987年生，現任西部管道公司管道處副處長(cháng)，從事管道完整性管理工作。