《管道保護》編輯部：系統思維是一種宏觀(guān)整體思維方式。一個(gè)個(gè)體，一個(gè)企業(yè)，一個(gè)國家，任何一個(gè)相對獨立的事物，我們都可以將其看作一個(gè)系統來(lái)研究。管道既是線(xiàn)性工程，也是一個(gè)龐大的系統。對于管道安全問(wèn)題，不能按照線(xiàn)性思維采取“頭痛醫頭，腳痛醫腳”的辦法。本期我們特別邀請到了中國石油大學(xué)（北京）管道技術(shù)與安全研究中心主任董紹華教授，請他結合自己多年實(shí)踐和研究體會(huì )發(fā)表對這一問(wèn)題的看法，以饗讀者。

編輯部：管道本質(zhì)安全是實(shí)現油氣輸送安全和公共安全的重要基石。您認為提升我國管道本質(zhì)安全水平的途徑是什么，還面臨哪些挑戰？

董紹華：1978 年，英國化工安全專(zhuān)家 Klet首次提出“本質(zhì)安全”概念，即指在工藝設計階段提高工廠(chǎng)安全，從根本上消除風(fēng)險，而不是被動(dòng)地接受風(fēng)險或附加保護設施減小風(fēng)險，這個(gè)概念得到普遍認可，并沿用至今。

管道本質(zhì)安全可以理解為，管道系統本身具備的安全性、抗風(fēng)險能力和系統韌性，即使處于人因影響或故障狀態(tài)下，仍具有自保護的能力。例如，當管道斷裂失效時(shí)，管道干線(xiàn)截斷閥迅速啟動(dòng)自動(dòng)關(guān)斷程序，從參數上控制管道失效過(guò)程并果斷采取應急防護。又如，在站場(chǎng)設備操作過(guò)程中，如果出現超壓情況，ESD將啟動(dòng)自保護功能，立即放空泄壓，實(shí)現壓力穩定控制。

實(shí)現管道本質(zhì)安全有以下幾個(gè)途徑。一是基于管道內外部輸送環(huán)境、復雜載荷、材料特征等因素，建立系統化安全管控模式，包括完整性管理、可靠性管理、風(fēng)險管理等模式，覆蓋管道設計、施工、投產(chǎn)、運行、報廢全生命周期過(guò)程。二是基于現代信息技術(shù)，使用大數據、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等手段，強化管道風(fēng)險的預測預警，全方位開(kāi)展風(fēng)險管控。三是針對管道站場(chǎng)的設備設施，有效進(jìn)行冗余可靠性設計、風(fēng)險識別與管控、控制系統的防護以及應急與次生災害預防等。四是通過(guò)安全防護措施，如設置隔離帶等設施，降低失效后果的影響。五是通過(guò)加強各階段程序控制和自動(dòng)化管理，增加設備糾錯功能，簡(jiǎn)化操作程序，減少額外安全保護裝置和人為失誤概率。

我國管道本質(zhì)安全水平近年來(lái)有長(cháng)足進(jìn)步，表現為四個(gè)方面。一是HSE管理體系在管道企業(yè)全面實(shí)施，對規范操作、規范管理和減少事故發(fā)揮了重要作用。二是管道完整性管理引進(jìn)推廣，相繼頒布了國家標準和ISO標準，全面開(kāi)展了管道內檢測，逐步向數字化、智能化風(fēng)險識別與管控方向邁進(jìn)，高后果區管控效果顯著(zhù)，建成了具有中國特色以風(fēng)險預控為核心的管道完整性技術(shù)體系，在安全生產(chǎn)中發(fā)揮了重要作用。三是貫徹實(shí)施新安全生產(chǎn)法和管道保護法，管道企業(yè)依法依規管理，建立良好的企地合作關(guān)系，共同保障管道本質(zhì)安全。四是從設計環(huán)節狠抓管道本質(zhì)安全，以安全“三同時(shí)”為前提，開(kāi)展基于自然災害、地質(zhì)災害、環(huán)境、社會(huì )、水利等多個(gè)方面的專(zhuān)業(yè)評價(jià)，開(kāi)展管道失效影響評價(jià)，規避未來(lái)運行風(fēng)險。

雖然我們已經(jīng)取得了顯著(zhù)成績(jì)，但從近年來(lái)發(fā)生的管道事故看，管道本質(zhì)安全仍然存在一些不可忽視的短板。例如第三方施工引起的管道損傷、泄漏、爆炸事故比重居高不下；密閉空間安全管控不到位導致重大人員傷亡；城鄉規劃不合理導致管線(xiàn)占壓風(fēng)險加��；重特大事故時(shí)有發(fā)生等。企業(yè)管理存在“頭疼醫頭、腳疼醫腳”的問(wèn)題。管道所處社會(huì )環(huán)境日趨復雜，極端天氣等自然災害對管道的影響加劇。全國管道運行“一張網(wǎng)”打破了“三桶油”原有的管理模式，新的治理模式需要創(chuàng )新和磨合。確保管道本質(zhì)安全應該講還是比較艱巨的任務(wù)。

編輯部：您剛才對管道本質(zhì)安全管理水平現狀和存在問(wèn)題進(jìn)行了全面分析，您認為應該通過(guò)哪些有效手段加以提升？

董紹華：近年來(lái)，我國已全面實(shí)施了管道完整性管理，但從近幾年發(fā)生的事故來(lái)看，完整性管理依然存在盲區。一是完整性管理側重于資產(chǎn)的風(fēng)險管控，缺乏對思想、目標、方法、技術(shù)、組織、管理者等關(guān)鍵要素的重視。例如，企業(yè)各管理要素都是互相關(guān)聯(lián)的，任何一個(gè)要素變更都需要考慮綜合性影響，特別是管理者、思想和方法等關(guān)鍵要素，完整性管理幾乎沒(méi)有涉及。二是完整性管理領(lǐng)域存在局限性，主要涉及資產(chǎn)的預防性維護管理，如果設備設施完整性出現問(wèn)題，后續的生產(chǎn)監控與運行、應急、投資等管理步驟都需要共同協(xié)調，僅靠完整性管理解決不了。三是完整性管理對設施的生產(chǎn)工藝及過(guò)程控制缺乏監督與管理，管控存在盲區。

基于風(fēng)險的傳統管道安全管理模式受到挑戰，需要基于系統安全理論重新建立管道本質(zhì)安全管控理念。系統安全思維是指采用非線(xiàn)性思維方式多維度審視油氣管道系統的整體安全問(wèn)題，恰當劃定事故致因的影響因素等級，從而制定具體、有效的安全防護和應急處置管理措施。例如，當前管道環(huán)焊縫風(fēng)險因素識別和定量評價(jià)是我國管道安全面臨的難題。一是地質(zhì)災害引起的管道外部載荷變化，二是環(huán)焊縫本體質(zhì)量因素，單純從一個(gè)方面入手已經(jīng)不能解決問(wèn)題。目前我國自然災害、地質(zhì)災害頻發(fā)，路由通過(guò)區域管道安全受到極大威脅，加上高鋼級管道大批量應用，帶來(lái)了其可焊性和施工質(zhì)量問(wèn)題，以及管道環(huán)焊縫焊接沖擊功CVN能否保證、抗應變能力如何評價(jià)等一系列問(wèn)題。外力復雜性和環(huán)焊縫力學(xué)性能的不確定性之間發(fā)生了耦合作用，需要找到高鋼級管材焊縫失效的規律和機理，并對壽命周期通過(guò)建模進(jìn)行預測。這些問(wèn)題如果不解決，管道本質(zhì)安全難以保證。用系統安全思維能深刻認識管道本質(zhì)安全問(wèn)題，主要體現在以下幾個(gè)方面。

一是認識掌握多因素耦合下的管道事故演化機理。管道系統結構復雜，其安全保障問(wèn)題，特別是多因素引發(fā)的火災爆炸事故、多災種耦合作用下事故風(fēng)險演化機理、災害鏈式效應的蔓延控制問(wèn)題，已制約了管道安全平穩運行。近年來(lái)發(fā)生的青島中石化東黃輸油管道“11·22”泄漏爆炸事故及十堰“6·13”城鎮燃氣泄漏爆炸事故，造成人員財產(chǎn)重大損失，與管道本體泄漏預防、監測、檢測、維護、隱患整治，以及環(huán)境空間燃爆氣體濃度集聚場(chǎng)所的識別和發(fā)現密切關(guān)聯(lián)，暴露了相關(guān)企業(yè)日常管理的缺陷和不足。根據安全事故致因理論，事故符合蜂窩奶酪模型特征，即多因素融合或耦合時(shí)，如果隱患擊穿了每個(gè)風(fēng)險屏障，事故就一定會(huì )發(fā)生，只要其中一個(gè)屏障起到作用，事故則不會(huì )發(fā)生。

二是完善風(fēng)險識別模式控制災害鏈式效應蔓延。風(fēng)險識別模式應隨環(huán)境變化，動(dòng)態(tài)進(jìn)行管道災害鏈風(fēng)險評估及多災種耦合災害鏈斷鏈減災控制。國家管網(wǎng)集團公司的組建，強化全國管網(wǎng)一盤(pán)棋布局，不僅在運行管理方面統一調控，還在安全管理方面統一體系、統一標準、統一平臺，這是安全管控一體化優(yōu)勢的一個(gè)方面。但統一管理也極有可能忽略個(gè)性化風(fēng)險管理模式，壓縮企業(yè)個(gè)性化管控空間。一般來(lái)講，安全管控表現為95%的主要風(fēng)險得以控制，但剩余5%未知或被忽視的風(fēng)險往往成為最大的事故隱患。同時(shí)還表現在習慣性操作方面，這些習慣性操作在日積月累中忽視了環(huán)境的變化，風(fēng)險識別還仍然按照慣性思維和傳統做法。如青島事故的應急模式基本按照開(kāi)闊區域進(jìn)行泄漏處置，沒(méi)有考慮到密閉空間和及時(shí)進(jìn)行人員疏散；十堰事故的腐蝕泄漏管道位于排水溝內部，巡檢環(huán)境差，需要佩戴呼吸機進(jìn)入，傳統人工巡檢方式已經(jīng)不能勝任，巡檢區域未能全覆蓋成為常態(tài)。

三是運用系統安全思維開(kāi)發(fā)管道風(fēng)險預警技術(shù)。例如，油氣管道泄漏監測與預警技術(shù)。油氣管道泄漏監測與定位技術(shù)是由多學(xué)科、多技術(shù)集成的，通過(guò)多種泄漏監測方法結合使用，克服單一方法無(wú)法同時(shí)滿(mǎn)足對靈敏度、定位準確度、實(shí)時(shí)監測報警等多項要求的弊端。此外，運用虛擬技術(shù)和儀器，進(jìn)行各類(lèi)測試模擬，形成不同的分析模塊，建立以計算機技術(shù)為輔助的綜合性監測系統，兼具測試、信號轉換、數據分析、網(wǎng)絡(luò )通信等功能，其中有效的濾波技術(shù)、信號提取、識別分析是重要內容。再如，油氣管道衍生災害快速預警技術(shù)。包括臺風(fēng)、洪水、雷電、地震等特殊災種以及管道腐蝕、變形、泄漏等可能引起環(huán)境污染、爆炸、大尺度火災等衍生災害的危險源。開(kāi)發(fā)管道危險源快速識別與衍生災害預警系統，實(shí)現全天候實(shí)時(shí)監測與自動(dòng)報警。實(shí)時(shí)監測自然災害頻發(fā)區和高后果區管道的應力、應變狀態(tài)，包括應變監測、溫度監測、位移監測、土壓監測，及時(shí)進(jìn)行應變報警、應力報警、位移報警。

四是完善本質(zhì)安全標準體系強化應急管控能力。按照站場(chǎng)類(lèi)型特點(diǎn)，分類(lèi)制定完整性管理標準，重點(diǎn)突出數據采集與數據庫、數字孿生體、風(fēng)險管控、完整性評價(jià)、決策支持、風(fēng)險消減等全生命周期管道完整性技術(shù)，通過(guò)云計算、大數據、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )、人工智能等現代信息技術(shù)手段，實(shí)現站場(chǎng)設施的風(fēng)險分級管控。在管道智能化應急方面，以智能化應急理念，充分利用大數據、云平臺、區塊鏈、人工智能等前沿技術(shù)開(kāi)展應急決策、應急裝備研發(fā)以及應急行動(dòng)，以最大限度減少人員傷亡和環(huán)境污染。當前需要開(kāi)展以下研究：海底管道輸送介質(zhì)泄漏擴散應急處置及回收技術(shù)；復雜山地油氣管道應急搶險處置機制；針對不同應用對象的便攜應急智能搶險裝備。

五是推動(dòng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與安全生產(chǎn)模式的融合。近期美國Colonial公司管道控制系統受黑客攻擊導致美國進(jìn)入國家緊急狀態(tài)事件，表明工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是管網(wǎng)安全運行的核心。警示我們要從管道行業(yè)風(fēng)險控制和安全管理的實(shí)際需求出發(fā)，以構建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)快速感知、實(shí)時(shí)監測、超前預警、聯(lián)動(dòng)處置及系統評估為目標，實(shí)現油氣管道線(xiàn)路管理、站場(chǎng)管理、應急管理等多個(gè)場(chǎng)景智能化，打破各階段各時(shí)期建設的管道“信息孤島”，實(shí)現資產(chǎn)完整性管理系統、應急指揮平臺等廣泛互聯(lián)互通，為智慧管網(wǎng)的建設提供數據驅動(dòng)和平臺支撐。當前亟待開(kāi)展的工作包括：基于當前國內數字化管道、智能管網(wǎng)技術(shù)進(jìn)展，研究建立管道全生命周期數據標準和數據庫；開(kāi)展智能化管道體系建設及智能管網(wǎng)平臺設計，包括管道全生命周期資產(chǎn)管控、運行控制、決策支持三個(gè)方面；采用云平臺、區塊鏈等技術(shù)，構建基于多源數據的智能化管理平臺，包括施工期管理、運行維護管理及大數據決策支持，整合管道全生命周期各類(lèi)數據；構建完善的數字孿生模型，確保物理模型與實(shí)體模型的在線(xiàn)仿真模擬應用，與各企業(yè)現有的 GIS 系統、ERP 系統、PPS 系統等有機整合與集成。

編輯部：最近國家應急管理部、工業(yè)和信息化部、國家管網(wǎng)集團公司聯(lián)合舉行“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+安全生產(chǎn)”油氣管道行業(yè)試點(diǎn)啟動(dòng)會(huì )，您對此抱有怎樣的期待？

董紹華：這項活動(dòng)對于促進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與油氣管道安全生產(chǎn)緊密融合，提升油氣管道本質(zhì)安全管控水平具有重要意義。以下幾點(diǎn)值得我們期待。

將助力形成全國管道一張網(wǎng)風(fēng)險管控新模式�；�于網(wǎng)絡(luò )化、網(wǎng)格化、區域化的風(fēng)險管控模式成為未來(lái)發(fā)展的主流。網(wǎng)絡(luò )化就是構建管網(wǎng)的水力模型與風(fēng)險模型，體現在供應的穩定性、可靠性方面；網(wǎng)格化就是構建安全管理的風(fēng)險網(wǎng)格模型，將所有風(fēng)險因素分區、分級管控，注重安全管理中風(fēng)險的關(guān)聯(lián)性、全面性，不遺漏；區域化的風(fēng)險管控就是將風(fēng)險管理按照區域布局，將投入資源合理分配，從空間上節省人力和物力。

將推動(dòng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與管道安全生產(chǎn)的深度融合。我國油氣管道已搭建SCADA系統為核心的油氣站場(chǎng)、閥室為控制單元的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )，成為智能化發(fā)展的基礎設施之一，管網(wǎng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的安全管理成為風(fēng)險管控的重中之重。通過(guò)智慧管網(wǎng)建設，使管網(wǎng)具有全面感知、自動(dòng)預判、自適應、自反饋、自學(xué)習等功能特征，實(shí)現安全、高效運行。

將更好地發(fā)揮管道平臺大數據決策支持作用。管道系統的一系列信息系統集成、管理程序、檢測記錄以及管道系統日常運行記錄等被巨大的數據網(wǎng)絡(luò )串聯(lián)起來(lái)。通過(guò)建立智慧管網(wǎng)系統和智能化決策支持模型，利用人工智能手段，解決管道泄漏、腐蝕、自然與地質(zhì)災害影響、第三方損壞等數據的有效應用問(wèn)題，獲得綜合性、全局性的分析結論，指導管道企業(yè)的可持續發(fā)展。

將有助于實(shí)現國家提出的碳達峰、碳中和目標。摻氫天然氣技術(shù)是解決“棄風(fēng)棄光”問(wèn)題的有效途徑之一。利用新建管網(wǎng)或在役天然氣管網(wǎng)將其輸送至用戶(hù)終端、加氣站和儲氣庫等，可起到儲能和電力負荷削峰填谷的作用，同時(shí)避免了新建輸氫管道所需的高昂建造成本。在氫能輸送完整性技術(shù)方面，亟待研究管網(wǎng)摻氫、輸氫的完整性評價(jià)技術(shù)，安全預警和監測技術(shù)等，建立關(guān)于氫能利用的技術(shù)標準（如長(cháng)輸混氫管道設計、管網(wǎng)摻氫運行、安全性評價(jià)等標準）；在完整性與可靠性評價(jià)技術(shù)方面，現有鋼制管道輸氫的量化損傷模型、氫壓理論模型、氫增塑性理論模型、氫降低鍵合力等理論模型需建立可行的試驗方法進(jìn)行長(cháng)期驗證。包括：管道運輸傳質(zhì)機理與事故反演；管道完整性理論與大數據決策支持；基于管道氫能輸送滲氫機理與擴散韌脆轉變模型；管道系統安全抗脆弱性墑變機理。

編輯部：今年是《管道保護》創(chuàng )辦10周年，您作為編委和作者，參與并見(jiàn)證了它的成長(cháng)全過(guò)程，借此機會(huì )請您對大家說(shuō)幾句話(huà)。

董紹華：《管道保護》創(chuàng )辦十年來(lái)，我與它結下了不解之緣。我還在北京管道公司工作時(shí)，朱行之主編就多次上門(mén)約稿，我先后在刊物上發(fā)表管理和技術(shù)文章近20篇，并獲得“西氣東輸杯”管道保護有獎?wù)魑囊坏泉�。我到中石大工作后，受邀擔任了刊物編委，我所在的管道技術(shù)與安全研究中心作為刊物的支持單位，繼續保持了密切合作�，F在《管道保護》已經(jīng)成為溝通管道管理者、科研工作者、政府管理者的橋梁，在管道保護領(lǐng)域的影響力不斷提升。我們將一如既往支持《管道保護》的發(fā)展，衷心祝愿它在未來(lái)的道路上越走越寬廣，為推動(dòng)我國管道保護法治建設和管道保護新技術(shù)、新方法應用發(fā)揮更加出色的作用。