輸油管道風(fēng)險(xiǎn)分析與辨識

朱微 閆曉雙 宋云嬌

摘要：應(yīng)用系統(tǒng)安全工程原理，全面、系統(tǒng)的分析了目前我國輸油管道存在的風(fēng)險(xiǎn)，油氣輸送企業(yè)可以以此為借鑒，提高企業(yè)安全管理水平。

關(guān)鍵詞：輸油管道? 風(fēng)險(xiǎn)? 分析? 辨識

近年來我國輸油管線發(fā)生了較多的事故，究其原因：一方面輸油管道由于多年連續(xù)、高強(qiáng)度的輸油作業(yè)，導(dǎo)致了腐蝕、設(shè)備及管件老化，且更新難度大;另一方面，隨著我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展，尤其是與之相伴城鎮(zhèn)化、工業(yè)化進(jìn)程，使得各線面臨著部分輸油管道段人口越來越密集，甚至是輸油管道被廠房、住戶等建筑占壓的問題，輸油管道面臨的社會環(huán)境嚴(yán)峻。輸油管線不僅在正常輸油作業(yè)時可能在薄弱環(huán)節(jié)出現(xiàn)泄漏，若不及時處理或處置不當(dāng)會導(dǎo)致火災(zāi)、爆炸及對人體的毒害作用;而且，輸油管線易遭受沿線建設(shè)、占壓及人類其他社會活動的破壞，引起泄漏、火災(zāi)、爆炸、毒害等危險(xiǎn)因素。具體風(fēng)險(xiǎn)分析和辨識如下：

1 油品火災(zāi)、爆炸事故

火災(zāi)是油品失去控制的燃燒，爆炸是油氣和空氣在極短時間內(nèi)釋放大量能量，在周圍介質(zhì)中造成高壓。油品火災(zāi)、爆炸事故不僅會造成管道、設(shè)備損壞、搶修人員傷亡，在人口密集區(qū)還會造成重大的惡性事故，產(chǎn)生惡劣的社會影響。而在邊遠(yuǎn)的農(nóng)田、山區(qū)，往往因消防力量不足或水源較遠(yuǎn)等條件限制，還會造成滅火困難。

輸送中油品是甲B類火災(zāi)危險(xiǎn)性物質(zhì)，在空氣具有易燃性，其揮發(fā)的油氣與空氣具有易爆性。當(dāng)原油或油氣暴露在空氣中，遇激發(fā)能量點(diǎn)燃或引爆油品，會火災(zāi)、爆炸事故。

油品具有的易燃、易爆性是其發(fā)生火災(zāi)、爆炸的根本原因。在正常情況下，原油是在密閉系統(tǒng)中輸送的，不具備發(fā)生著火和爆炸的條件。但一旦發(fā)生泄漏，處置不當(dāng)會造成火災(zāi)爆炸事故。輸油管線應(yīng)注意防止油品泄漏，進(jìn)而形成著火和爆炸的客觀條件如油氣在有限空間的積聚達(dá)到爆炸極限。因此，有效控制油品的泄漏是防止油品火災(zāi)、爆炸的關(guān)鍵。

原油、油氣等油品發(fā)生火災(zāi)、爆炸的激發(fā)能量可能是油品與管道、設(shè)備相對運(yùn)動造成的靜電積累的靜電火花，或者是檢修、搶修過程的明火，或者是工程機(jī)械、搶修設(shè)備動作過程的產(chǎn)生的火花，或者是強(qiáng)熱輻射、或者是其他火災(zāi)產(chǎn)生的明火或強(qiáng)熱輻射。激發(fā)能量是油品發(fā)生火災(zāi)、爆炸的外界誘發(fā)因素，也是控制油品發(fā)生火災(zāi)、爆炸的重點(diǎn)環(huán)節(jié)。

值得重視的是，在對輸油管線檢、維修作業(yè)時，由于管理不善、“三違操作”等原因，也會導(dǎo)致火災(zāi)爆炸事故發(fā)生。

2 油品泄漏

相對于鐵路、公路、船舶運(yùn)輸?shù)确绞?，長距離輸油管道具有密閉性好、自動化程度高等特點(diǎn)，其安全性更優(yōu)。但輸油管道在輸送過程中發(fā)生泄漏也具有隱蔽性高、不易處理的特點(diǎn)。一旦發(fā)生輸油管道泄漏，不僅會污染環(huán)境、造成經(jīng)濟(jì)損失，若處置不當(dāng)還會造成火災(zāi)、爆炸事故。而且大量泄漏的油品對水源、土壤，會對公眾健康和環(huán)境造成長期的不良影響。

輸油管道大量泄漏的主要原因是輸油管道開裂。按管道開裂孔徑的尺寸從小到大的一般排序是，針孔、裂縫、漏口、裂口、斷裂等。輸油管道開裂孔徑、面積越大，平均泄漏量越大。輸油管線油品泄漏的原因分析如下。

2.1 管道缺陷。輸油管道有裂紋，或管道材質(zhì)質(zhì)量差，或管道焊接時由于焊接不嚴(yán)密、焊接厚度不夠、焊縫中有氣體等管道缺陷，會造成輸油管道在帶壓輸送中破裂。若焊縫質(zhì)量差，輸油管道過程中在熱應(yīng)力和時效應(yīng)力下也會出現(xiàn)焊縫裂。以上管道缺陷會導(dǎo)致油品泄漏。

2.2 管件問題。由于法蘭間墊片不匹配、老化等原因會導(dǎo)致管道泄漏;輸油管線由于受疲勞、熱應(yīng)力等影響管道彎頭等處出現(xiàn)變形、裂紋等不僅會導(dǎo)致該處泄漏，還會降低管道本體的強(qiáng)度。

2.3 管道腐蝕。管道常具有防腐層和外加設(shè)置陰極保護(hù)系統(tǒng)，以保護(hù)管道免受外界腐蝕性物質(zhì)的侵害。但防腐層在管道施工中可能會破損或開裂，或與管線本體剝離，或防腐材料質(zhì)量差、涂層施工質(zhì)量差，加之土壤中的水、鹽、堿及雜散電流的作用，防腐層會失去防護(hù)作用。而陰極保護(hù)系統(tǒng)由于電位不足或出現(xiàn)過保護(hù)、自身材料電位差異，也會失去防護(hù)作用。防腐層或陰極保護(hù)系統(tǒng)長期失去保護(hù)作用，嚴(yán)重時會造成管道管壁穿孔或破裂，導(dǎo)致漏油甚至發(fā)生火災(zāi)、爆炸事故。

2.4 應(yīng)力腐蝕。應(yīng)力腐蝕開裂是指金屬管道在固定作用力和特定介質(zhì)的共同作用下引起的破裂，這種破裂形式往往表現(xiàn)為脆性斷裂，而且沒有預(yù)兆，對管道具有很大的破壞性和危險(xiǎn)性。導(dǎo)致管道應(yīng)力破裂的原因主要包括三個方面：環(huán)境因素、材料因素、拉應(yīng)力。

①環(huán)境因素：包括土壤電導(dǎo)率、Cl-含量及含水量;環(huán)境溫度及土壤溫度;管道防腐層若粘結(jié)性差剝離，而在剝離區(qū)產(chǎn)生土壤應(yīng)力腐蝕破裂;在防腐層剝離區(qū)易產(chǎn)生陰極保護(hù)屏蔽區(qū)，此處易發(fā)生應(yīng)力腐蝕破裂。②材料因素：材料因素分成內(nèi)部因素和表面因素。內(nèi)部因素與鋼材種類、成分、雜質(zhì)含量及管材制造方法、管材強(qiáng)度和塑性變形特性有關(guān);表面因素是指管道的表面條件對管道產(chǎn)生裂紋、腐蝕起重要作用，光滑的表面不易產(chǎn)生裂紋和腐蝕。③拉應(yīng)力：存在于管道制造中的殘留應(yīng)力、管道工作中產(chǎn)生的工作應(yīng)力、負(fù)荷應(yīng)力等。

2.5 人類活動。輸油管道上部及附近道路修建及運(yùn)輸、城市擴(kuò)建、居民建房、水庫、水壩建設(shè)、開礦、山體或河床開采建筑材料、毀林開荒及電氣化鐵路、高鐵等人類活動，一方面會給輸油管道的安全運(yùn)行帶來直接的不利影響，如壓管直接帶來管線下沉變形、應(yīng)力集中等影響，不同管線并行帶來雜散電流干擾，采沙帶來河道河床下切后洪水沖刷管線，露管和懸空后直接受到洪水沖刷的危險(xiǎn);另一方面給管道的運(yùn)行、維護(hù)及事故搶險(xiǎn)等均帶來不利的影響，如巡檢、清障、搶修、電流電位測試、防腐層性能測試和檢修等。

3 非法占壓

非法占壓會給管道的安全運(yùn)行及維搶修帶來嚴(yán)重危害：一是增加了管道上方的荷載，容易使管道下沉，造成管道開裂;二是使日常維修無法進(jìn)行，如電流電位測試等;三是出現(xiàn)險(xiǎn)情不容易發(fā)現(xiàn)，維搶修時無法通過車輛、機(jī)具設(shè)備，維搶修時土方無處堆放;四是無法排水、排油;五是一旦發(fā)生著火、爆炸，將出現(xiàn)重大人身傷害和財(cái)產(chǎn)損失;六是一些廠礦由于自身工藝、運(yùn)行的危險(xiǎn)性出現(xiàn)嚴(yán)重的火災(zāi)爆炸事故可能直接引發(fā)管道受損后出現(xiàn)嚴(yán)重的火災(zāi)爆炸事故。此外，占壓的建筑還容易成為盜氣不法分子隱蔽的場所。

4 打孔盜油

近年來，針對輸油管道的打孔盜油現(xiàn)象較為頻繁，打孔盜油活動不僅給國家?guī)碡?cái)產(chǎn)流失，還會破壞管道的整體性及其防腐等，給輸油管道的安全運(yùn)行帶來嚴(yán)重的不利影響。

5 城市規(guī)劃不合理

隨著經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展及城市快速擴(kuò)張，有些輸油管道所在的城郊和農(nóng)田被發(fā)展為新的城區(qū)或開發(fā)區(qū)，這不僅惡化了輸油管道存在的環(huán)境，而且與城市擴(kuò)展配套的管網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)不合理時，會造成管道并行或交叉，進(jìn)而產(chǎn)生更大的危害。城市規(guī)劃不合理的危害主要體現(xiàn)在以下方面。

①在建設(shè)期，運(yùn)輸車輛、工程機(jī)械會對管道造成擠壓，甚至是施工機(jī)械的直接破壞。②無序建設(shè)會造成輸油管道占壓情況。③城市管網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)不合理時，如城市管網(wǎng)距現(xiàn)有的輸油管道過近或交叉。在宏觀上，一方面會增加輸油管道的檢修、維護(hù)難度，另一方面，鄰近的城市管網(wǎng)檢修維護(hù)會增加破壞輸油管道的風(fēng)險(xiǎn)。微觀上，可能加劇輸油管道的腐蝕。④當(dāng)輸油管道漏泄時，泄漏的油品可能進(jìn)入城市管網(wǎng)敷設(shè)通道內(nèi)，甚至是管網(wǎng)內(nèi)部如暗渠、污水排水渠等，從而擴(kuò)大事故危害范圍、嚴(yán)重程度和事故后的波及范圍。

6 輸油工藝不合理

若輸油工藝不合理會造成輸油管道壓力和溫度波動。壓力波動不但會造成水擊事故破壞管道強(qiáng)度，還可能造成輸送泵、管道、閥門、計(jì)量設(shè)施等損壞。溫度過低會造成凝管。水擊、凝管等由不良工藝條件造成的事故后果，會對管道安全運(yùn)行帶來不利影響。

綜上，通過對輸油管道的風(fēng)險(xiǎn)分析和辨識，可以看出輸油管道發(fā)生泄漏后，火災(zāi)、爆炸是輸油管線最主要的危險(xiǎn)因素。建議油氣輸送企業(yè)可以依照本文提供的輸油管道風(fēng)險(xiǎn)分析，更好的完善安全管理，從而做到防患于未然。

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作者簡介：朱微（1987-），女，畢業(yè)于沈陽化工大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)，學(xué)士，主要從事工業(yè)風(fēng)險(xiǎn)評估技術(shù)研究。