在用工業(yè)管道風(fēng)險研判方法

安克健 高 輝 馬建宇 河北省鍋爐壓力容器監(jiān)督檢驗院

李 強 河北省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局

候秉仁 石家莊建投天然氣有限公司

在用工業(yè)管道風(fēng)險研判方法

安克健 高 輝 馬建宇 河北省鍋爐壓力容器監(jiān)督檢驗院

李 強 河北省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局

候秉仁 石家莊建投天然氣有限公司

借鑒國際管道技術(shù)委員會對輸氣管道提出的失效原因以及RBI思路，利用“專家打分法”對管道安裝、維護、保養(yǎng)、檢驗等各個環(huán)節(jié)，量化發(fā)生事故的可能性和后果的嚴重程度，從而以半定量法確定在用工業(yè)管道風(fēng)險值，進而進行風(fēng)險預(yù)警，為壓力管道使用單位、河北省質(zhì)監(jiān)局安全監(jiān)察工作提出合理化建議。

壓力管道 風(fēng)險 研判 半定量

“十二五”期間，河北省有大量在用工業(yè)管道處于“待檢狀態(tài)”，需要停運進行全面檢驗。由于原始安裝資料不全、安裝質(zhì)量和停運檢修周期難以保證等原因的影響，管道安全監(jiān)察和檢驗面臨嚴峻的形勢。另外在壓力管道新法規(guī)、標準不斷出臺下，原有的檢驗?zāi)Ｊ胶蜋z驗方法已不能適應(yīng)現(xiàn)在的監(jiān)管要求，因此有必要開展壓力管道風(fēng)險研判工作，以便早發(fā)現(xiàn)、早報告、早預(yù)警、早處置的安全防范機制，有效遏制工業(yè)管道重特大事故發(fā)生。

1 風(fēng)險因素辨識

依據(jù)科學(xué)、系統(tǒng)、全面和預(yù)測性的危險辨識原則，借鑒國際管道技術(shù)委員會對輸氣管道提出的9大類、22小類的失效原因，依據(jù)工業(yè)架空管道的特點、失效事故和河北省在用工業(yè)管道的實際情況，從可能存在的失效原因?qū)撛诘娘L(fēng)險因素進行了分析辨識。

1.1 潛在危險辨識基礎(chǔ)因素

1）管道材質(zhì)；2）管道規(guī)格；3）管道運行壓力；4）管道修建年限；5）管道腐蝕防護情況；6）管道系統(tǒng)情況；7）管道失效歷史情況；8）管道管理維護規(guī)定及執(zhí)行情況調(diào)查；9）國內(nèi)外工業(yè)管道的主要失效模式統(tǒng)計數(shù)據(jù)。

1.2 潛在失效后果

主要潛在失效后果為易燃、易爆介質(zhì)短時間大量泄漏引起的燃燒、爆炸事件，以及泄漏介質(zhì)在地下空間、地下溝槽、窖井或電纜溝聚集引起的閃燃及蒸氣云爆炸；其次是CO和H2S造成的人員中毒。

1.3 潛在失效模式

1）內(nèi)外腐蝕穿孔。該類失效模式與時間有關(guān)，隨著管道使用年限的增加而日益嚴重。

2）第三方破壞，如機械施工，會導(dǎo)致兩種情況：（1）管道斷裂或管體破裂，引起介質(zhì)短時間內(nèi)的大量泄漏，從而可能引發(fā)火災(zāi)、爆炸事件。對該類失效模式，在應(yīng)急預(yù)案完善的情況下可以迅速對現(xiàn)場情況進行控制；（2）管體機構(gòu)損傷變形或防腐層破損，在短時期內(nèi)，管道不會產(chǎn)生開裂，但會加速管體腐蝕。

3）管道固有缺陷，如焊接缺陷、結(jié)構(gòu)不合理。

1.4 失效位置

1）管體；2）管件等易沖刷腐蝕處；3）焊接接頭；4）管系應(yīng)力集中處；5）與其它管道、支吊架搭接處；6）可能積液的低洼處。

1.5 風(fēng)險因素辨識匯總

將危險辨識因素和失效模式匯總，得到了在用工業(yè)管道6大類39個風(fēng)險因素（詳見3數(shù)據(jù)匯總與結(jié)果判定）這些因素貫穿在管道的安裝、使用、維護、保養(yǎng)、檢驗的“管理”和“檢驗”的各個環(huán)節(jié)，形成了基本風(fēng)險因素分布結(jié)構(gòu)框架。

2 調(diào)研

2.1 數(shù)據(jù)庫調(diào)研

走訪并咨詢特種設(shè)備監(jiān)察部門進行工業(yè)管道摸底調(diào)查。主要調(diào)查內(nèi)容有：

1）各地市區(qū)域內(nèi)工業(yè)管道數(shù)量及分布，GC1，GC2，GC3各級別管道所占比重量化。

2）選定煉油廠1～2家，化肥廠2～3家，化工企業(yè)2～3家，鋼鐵廠1家，燃氣公司2～3家，優(yōu)先考察的使用單位比例在5%～10%以內(nèi)。(考察的在用壓力管道使用單位名單略)

2.2 現(xiàn)場調(diào)研

依據(jù)數(shù)據(jù)庫調(diào)研結(jié)果確定的壓力管道使用單位考察名單。進行現(xiàn)場調(diào)研。主要調(diào)研內(nèi)容是：

1）6大類39個風(fēng)險因素“適合性”情況調(diào)研。

2）確定各類型使用單位內(nèi)部管理的壓力管道級別分布，依據(jù)GBZ 230-2010《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級》和GB 50160-2008《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》以及GB 50016-2006《建筑設(shè)計防火規(guī)范》，考察企業(yè)管理、維護、檢驗制度是否較大程度上符合《在用工業(yè)管道定期檢驗規(guī)程》中關(guān)于分級的要求。

3）利用專家打分法，根據(jù)考察結(jié)果初步確定各風(fēng)險子因素的分值。

3 數(shù)據(jù)匯總與結(jié)果判定

選擇具有較高管理水平和較高檢驗、分析、評估能力的中國特檢院、深圳市燃氣集團、合肥通用機械研究院、中國石油大學(xué)、北京科技大學(xué)、華東理工大學(xué)等相關(guān)研究院所進行考察、學(xué)習(xí)。

主要內(nèi)容是：壓力管道使用單位的管理、檢驗技術(shù)、安全評定能力、風(fēng)險評估應(yīng)用等特色技術(shù),以及國家“十五”，“十一五”相關(guān)科研成果。

對風(fēng)險辨識、現(xiàn)場調(diào)研、考察學(xué)習(xí)、專家打分4個工作部分的成果進行數(shù)據(jù)匯總和結(jié)果判定,詳見表1～表6：

表1“地理位置”評分體系

表2 “工藝參數(shù)”評分體系

表3“事故發(fā)生的幾率”評分體系

表4 “設(shè)備裝置”評分體系

表5 “安裝和使用管理”評分體系

表6“人員”評分體系

4 風(fēng)險分析

將各風(fēng)險要素的評分表進行整理為 “失效后果得分”評分表（見表7)。失效后果主要考慮因素有：介質(zhì)燃燒性、反應(yīng)性、毒性、最大泄漏量、擴散性、地形、風(fēng)速、周圍人口密度、沿線環(huán)境（財產(chǎn)密度)；供應(yīng)中斷對下游用戶的影響等。

表7 失效后果得分表

5 評價模型及風(fēng)險等級劃分

5.1 評價模型的采用

1）如果風(fēng)險評估的目的是為政府安全監(jiān)察提供指導(dǎo)數(shù)據(jù)，則采用基本模型。

2）如果風(fēng)險評估的目的是為企業(yè)安全管理提供數(shù)據(jù)，則采用修正模型。

3）如果風(fēng)險評估的目的是既為政府安全監(jiān)察提供技術(shù)數(shù)據(jù)，又為企業(yè)安全管理提供技術(shù)數(shù)據(jù)，則應(yīng)同時采用基本模型和修正模型，形成兩種風(fēng)險評估結(jié)論。

按下式計算風(fēng)險值R

式中：S——失效可能性得分；

C——失效后果得分。

1）當(dāng)采用基本模型進行失效可能性評分時，分別確定“地理位置”得分S1、“工藝參數(shù)”得分S2、“事故發(fā)生的幾率”得分S3、“設(shè)備裝置”得分S4、“使用管理”得分S5、“人員”得分S6。

基本模型下的在用工業(yè)管道使用單位按照下式計算失效可能性得分S及其層次關(guān)系、評分的權(quán)重。

2）當(dāng)采用修正模型進行失效可能性評分時，應(yīng)針對所評價管道，結(jié)合當(dāng)?shù)氐墓艿朗鹿式y(tǒng)計數(shù)據(jù)和設(shè)計、安裝、使用、檢驗等方面的專家意見，在通用模型的基礎(chǔ)上確定針對具體情況的修正模型，確定評分項和評分項的權(quán)重，并且進行歸一化處理，保證“地理位置”、“工藝參數(shù)”、“事故發(fā)生的幾率”、“設(shè)備裝置”、“使用管理”、“人員”權(quán)重之和為1。按照下式計算失效可能性得分S：

式中：α1、α2、α3、α4、α5、α6、為相應(yīng)評分體系的修正系數(shù)，且：

5.2 風(fēng)險等級劃分

●5.2.1 風(fēng)險絕對等級劃分（對某個壓力管道使用單位在全省的安全狀況比較而言）

1）低風(fēng)險絕對等級

如果R∈[0,2500),則風(fēng)險等級為低風(fēng)險絕對等級。

2）中等風(fēng)險絕對等級

如果R∈[2500,5000),則風(fēng)險等級為中等風(fēng)險絕對等級。

3）較高風(fēng)險絕對等級

如果R∈[5000,7500),則風(fēng)險等級為較高風(fēng)險絕對等級。

4) 高風(fēng)險絕對等級

如果R∈[7500,10000),則風(fēng)險等級為高風(fēng)險絕對等級。

●5.2.2 風(fēng)險相對等級劃分

在同一使用單位內(nèi)（或同一類型的使用單位)，不同裝置、不同狀況的壓力管道可以依據(jù)風(fēng)險分析得出各自風(fēng)險的絕對等級，利用以下計算過程可得到各不同類型、狀態(tài)的壓力管道在同一使用單位內(nèi)（或同類型）使用單位內(nèi)的相對風(fēng)險等級，或同一類型裝置在不同使用單位內(nèi)的相對風(fēng)險等級。

如：在同一使用單位內(nèi)部，設(shè)某一壓力管道風(fēng)險最小值為Min，其它壓力管道中風(fēng)險最大值為Max，則:

1）R∈[Min，Min+(Max-Min)×6/25]，則該壓力管道風(fēng)險等級為低風(fēng)險相對等級。

2）R∈[Min+(Max-Min)×6/25，Min+(Max-Min)×13/25]，則風(fēng)險等級為中等風(fēng)險相對等級。

3）R∈[Min+(Max-Min)×13/25，Min+(Max-Min)×21/25]，則風(fēng)險等級為較高風(fēng)險相對等級。

4）R∈[Min+(Max-Min)×21/25，Max]，則風(fēng)險等級為高風(fēng)險相對等級。

6 風(fēng)險預(yù)警

1）經(jīng)過風(fēng)險分析，可以總結(jié)出管道安裝、維護、保養(yǎng)、檢驗等環(huán)節(jié)存在的問題和不足。

2）對壓力管道使用單位提出建議。對于高風(fēng)險絕對等級或高風(fēng)險相對等級的壓力管道使用單位或單元，應(yīng)分析其風(fēng)險的主要來源，對企業(yè)進行高風(fēng)險因素預(yù)警，提出對策和建議。

3）根據(jù)管道的風(fēng)險絕對值分布，可得到全省使用單位安全狀況分布，省局在完善各監(jiān)察單位的數(shù)據(jù)庫管理工作的基礎(chǔ)上，確定重點監(jiān)管、加強監(jiān)管、中等監(jiān)管、一般監(jiān)管的使用單位?？赏ㄟ^壓力管道管理和作業(yè)人員培訓(xùn)、資質(zhì)授權(quán)、監(jiān)管單位派員監(jiān)督等方式，有選擇地將監(jiān)管工作（尤其對低風(fēng)險使用單位）交予使用單位自己管理（如在線檢驗)。

Draw lessons from gas pipeline failure causes and the idea of RBI proposed by international pipeline technical committee, we quantitated the possibility of accident occurrence and severity of consequence with utilizing the expert experiences to pipeline installation, maintenance, inspection and other aspects. Thus we could get the risk value by semi quantitative determination in industrial pipeline. So we provide some suggestions for supervision and managers of factory for risk warning.

Pressure pipeline Risk Evaluation Semi quantitative determination

2013－09－23）