冶金工業(yè)管道失效案例分析及其預(yù)防方法探究

楊扣華,楊在國,楊 進(jìn)（江蘇泰康安全環(huán)境科技有限公司,江蘇 泰州 225300）

冶金工業(yè)管道失效案例分析及其預(yù)防方法探究

楊扣華,楊在國,楊 進(jìn)
（江蘇泰康安全環(huán)境科技有限公司,江蘇 泰州 225300）

摘 要：冶金管道在使用中存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，本文將從一、冶金工業(yè)管道失效案例分析及其預(yù)防方法探究的意義、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、失效模式常用的診斷方法、國內(nèi)外管道失效案例分析以及管道失效的防御措施五個方面進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：冶金；工業(yè)管道；失效；預(yù)防

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科技的不斷提高，對于石油、天然氣等氣體、液體的運(yùn)輸?shù)姆绞接辛艘欢ǖ母淖儯艿辣闶瞧渲械囊环N。管道的使用，不僅節(jié)約了成本，而且占地少，安全性比較高。工業(yè)中運(yùn)用的管道對于具有爆炸危險(xiǎn)的事故具有一定的承受力，對于易爆、易燃、高溫、低溫、高壓，又或者是具有腐蝕性、劇毒性的液體、氣體，工業(yè)管道都有一定的承受力。如果發(fā)生了泄露或者是爆炸事件，那么火災(zāi)、中毒事件、二次爆炸等事故都會不可避免的發(fā)生，這樣以來，不僅對人身安全會造成很大的威脅，而且對于環(huán)境會造成一定的污染，從而造成經(jīng)濟(jì)損失。

1 管道的概述

所謂的管道，就是用管子和管子聯(lián)結(jié)件以及閥門等所連接而成的一種裝置，而這種裝置主要是用來輸送液體、氣體以及帶有固體顆粒的流體等。對于流體的輸送主要是它通過壓縮機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)和鍋爐以及泵的增壓之后，然后流體從管道的高壓出往低壓處流，或者流體本身的壓力或者它的重力進(jìn)行輸送。管道運(yùn)輸用到的地方很多，比如，我們在農(nóng)業(yè)灌溉就有用到管道；水力工程會用到管道；冬天的時候，我們進(jìn)行取暖的時候也會用到管道；排水、供煤氣等都會用到管道。由此可見，管道的運(yùn)用還是挺廣泛的[1]。

2 冶金工業(yè)管道失效案例分析及其預(yù)防方法探究的意義

管道是一種新型運(yùn)輸?shù)囊环N手段，它的性質(zhì)和公路、鐵路、航空、水運(yùn)的性質(zhì)是一樣的，都是運(yùn)輸?shù)姆绞街?。相對于對液體、氣體以及流體的運(yùn)輸，管道運(yùn)輸主要有三大優(yōu)勢，即：安全性高、效率快、消耗低。隨著我國的石油工業(yè)等業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，管道的使用越來越多，使用的范圍也越來越廣，在近幾年來，我國管道的發(fā)展掀起了高潮，尤其是在西氣東輸策略的提出后表現(xiàn)的更為明顯。在2005年的時候，我國的油氣管道的長度高達(dá)4700公里左右，管道的覆蓋基本上形成了橫貫東西、縱貫?zāi)媳钡母窬帧?/p>

就目前來看，我國的油氣管道達(dá)到了11300多公里。管道所受到的影響因素主要有人文影響、氣候影響、自然災(zāi)害以及交通影響，在管道管理的過程中，所需要的人力物力的投入比較的大，管理難度增加了不少，技術(shù)水平、管理水平還需要提高和改善。

管道運(yùn)輸是一種特殊的運(yùn)輸手段，通過管道可以把資源生產(chǎn)地和煉化的企業(yè)以及需求客戶連接在一起，在管道工作的時候，會存在很大的風(fēng)險(xiǎn)，尤其是在地里、人文環(huán)境以及氣候比較復(fù)雜的地方，管道所存在的危險(xiǎn)系數(shù)更加的大。管道的安全系數(shù)不僅影響企業(yè)是否正常的運(yùn)行，還影響社會的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會穩(wěn)定的狀況，對周邊的人群的安全造成很大的威脅，對環(huán)境也有一定的威脅。所以，對于管道失效所產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，對改進(jìn)管道，提高管道的安全性的研究有這重大的意義。

3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

自從管道運(yùn)輸?shù)氖褂靡詠?，各個國家及其相關(guān)的政府對于管道安全的問題越來越重視，國外對于管道失效的評價(jià)和預(yù)防的問題已經(jīng)有了40多年的研究史，對于管道的失效原因進(jìn)行了調(diào)查，對于管道的失效模式進(jìn)行了分析，對于管道事故的預(yù)防措施進(jìn)行了研究。就目前而言，許多的發(fā)達(dá)國家對于管道的建設(shè)和運(yùn)行的過程有了相對有效的管理和監(jiān)督，我國也在不對的對管道安全體系進(jìn)行研究，在一定的程度上，也有了相對的措施[2]。

我國對于管道安全的研究比較的晚，在1995年的時候，我國一些相關(guān)的專家在西方專家研究的經(jīng)驗(yàn)上才開始進(jìn)行研究與探討，主要是對管道運(yùn)行中所存在的危險(xiǎn)的管理、管道失效事故所發(fā)生的原因以及相應(yīng)的改進(jìn)措施進(jìn)行研究。

4 管道失效模式常用的診斷方法

對于管道失效模式常用的診斷方法主要有六種方法，這六種方法主要是故障樹分析法、模糊評價(jià)法、模式識別法、指數(shù)法、風(fēng)險(xiǎn)概率分析法、專家系統(tǒng)評價(jià)法。下面，將對這六種方法分別進(jìn)行闡明。

4.1 故障樹分析法

這種方法主要是從事故的故障開始的，一層一層的分析事故所發(fā)生的原因，一直分析到不可以再分解才結(jié)束，而在分析的過程中，就形成了樹狀的邏輯結(jié)構(gòu)圖。這種分析法主要是計(jì)算失效的事件所發(fā)生的概率。

4.2 模糊評價(jià)法

這種分析法是在綜合評判的基礎(chǔ)上所進(jìn)行的，在管道失效事故發(fā)生后，工作人員首先要對管道失效所受到的所有因素的影響做出一個總的評價(jià)。一般情況下，事故的評價(jià)主要是從兩個方面進(jìn)行的，即：定量和定性，所以評價(jià)就具有不確定性和模糊性。

4.3 模式識別法

對于事物或者現(xiàn)象的信息進(jìn)行處理、分析，從而對事故進(jìn)行描述、辨認(rèn)和解釋，這個過程就是所謂的模式識別法。在是識別的時候，主要是對系統(tǒng)的狀態(tài)進(jìn)行分析。

4.4 指數(shù)法

它是基于概率的一種風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)方法。對于影響事故所發(fā)生的因素進(jìn)行假設(shè)，設(shè)想狀況是最壞的，這個分析存在主觀性和相對性。就目前而言，我們可以把事故的原因歸為第三方破壞、設(shè)計(jì)缺陷和腐蝕以及操作過程中存在失誤。

4.5 風(fēng)險(xiǎn)概率分析法

使用這種分析法，可以考慮管道在設(shè)計(jì)時的各種因素，并且對其進(jìn)行防御措施，從而避免失效事故發(fā)生。

4.6 專家系統(tǒng)分析法

這種分析方法是相關(guān)的專家有一定的知識儲備和經(jīng)驗(yàn)，從而對這個領(lǐng)域作出決策。

5 國內(nèi)外管道失效案例分析

5.1 埋地鋼質(zhì)管道失效原因的分類

美國將管道運(yùn)輸所發(fā)生的事故的原因主要分為七種，這七種原因主要是第三方破壞、人為誤操作、腐蝕、自然災(zāi)害以及材料失效、其他外力損傷和不明原因。下面就對這七種原因進(jìn)行說明。

（1）第三方破壞。這個原因主要是工作人員在挖管道時不小心挖壞或者損壞了，還有別的外力損傷。而這種破壞主要是打孔盜竊、管道占壓、在管道上方或者旁邊施工、雨水及流水長期的對管道沖刷。

（2）人為誤操作。這個原因主要是工作人員在操作的過程中操作不當(dāng)或者出現(xiàn)失誤而造成事故發(fā)生，它主要是工作人員在工作時出現(xiàn)疏忽，或者工作人員的操作方法不當(dāng)以及技術(shù)存在缺陷。

（3）腐蝕。對于管道的腐蝕，一般情況下可大致分為兩種，即內(nèi)腐蝕和外腐蝕。外腐蝕主要表現(xiàn)為人為的保護(hù)不當(dāng)、土壤腐蝕、防腐的絕緣層失去效果等；內(nèi)腐蝕主要是管道在運(yùn)輸時運(yùn)送的液體（氣體或者流體）的溫度、流速以及物體本身就具有腐蝕性，從而造成管道腐蝕。

（4）自然災(zāi)害。對于自言災(zāi)害對于管道所造成的威脅是不可避免的，自然災(zāi)害一旦發(fā)生，就會導(dǎo)致管道破裂。從而引起火災(zāi)等重大事故，這種自然災(zāi)害主要有山體滑坡、洪水和地震等。

（5）材料失效。有的管道材料在生產(chǎn)時不合格，材料不合格，在加工的過程中加工不當(dāng)，或者是在運(yùn)輸材料、安裝時出現(xiàn)紕漏或誤差。

（6）其他外力損傷及不明原因。

5.2 國外埋地鋼質(zhì)管道失效的原因及其分析

在美國，有一種長達(dá)47.5*104千米的配氣管道，這種配氣管道主要是用來輸送天然氣的，這種管道對于我國來說，相當(dāng)于我國質(zhì)量監(jiān)督總局所規(guī)定的GB1級燃?xì)夤艿?。對于重大事故的定義，美國理解為：造成的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)到50000美元以上（包括50000美元）；有人員受傷或者導(dǎo)致人員傷亡；濃度高的液體的泄露達(dá)到了5桶以上（包含5桶）；引起火災(zāi)、爆炸或者環(huán)境污染。PHMSA對于美國從1998-2008年，這二十年間的重大的管道運(yùn)輸過程中所發(fā)生的重大事故進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，并且對于管道失效的原因進(jìn)行了具體的分析。我們可以看出，不同管道所發(fā)生事故的原因是有所不同的。

不同的國家，不同的地區(qū)，管道所發(fā)生的事故的原因是不盡相同的，加拿大管道事故發(fā)橫的主要原因是由于腐蝕所造成的，而歐洲管道事故所發(fā)生的原因主要是由于外部原因所造成的。

5.3 我國管道失效案例及其分析

5.3.1 管道失效案例一

2009年的時候，我國某鋼廠的蒸汽管道發(fā)生了一場重大事故，蒸汽管道在運(yùn)行的時候，管道的一個焊接處發(fā)生了斷裂，導(dǎo)致管道完全的斷開了，并且管道還給發(fā)生了變形，管道附近的支架也受到了影響。

工作人員在事故發(fā)生后對管道進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)焊接處在拉斷后，發(fā)生斷裂處的距離比較的大，還可以發(fā)現(xiàn)管道的焊接處工作做得不到位，有的地方?jīng)]有焊接，從而說明焊接工作不合格。通過對管道失效的原因進(jìn)行了分析，工作人員得出：造成這次管道失效事故的主要原因是管道在焊接時焊接工作不合格，從而導(dǎo)致管道焊接處發(fā)生破裂[3]。

5.3.2 管道失效事故案例二

在2007年10月的時候，某鋼廠的氧化管道經(jīng)過設(shè)計(jì)、安裝后就開始使用了。這個管道的彎管段的材質(zhì)是25鋼，直管段的材質(zhì)是20鋼，管道在使用的時候是在常溫下進(jìn)行操作的，而這個管道所能承受的壓力是1.9MPa。在2008年5月的時候，工作人員發(fā)現(xiàn)這個管道的一個焊接處有破裂的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致了氧氣的泄露。幸虧工作人員發(fā)現(xiàn)的比較早，并且及時的做了補(bǔ)救措施，從而才避免了一場重大事故的發(fā)生。

之后，工作人員便進(jìn)行了一系列的分析，發(fā)現(xiàn)管道焊接處的內(nèi)壁焊縫的余高比較的高。

作者簡介：楊扣華（1965-）,男,江蘇姜堰人,大學(xué),漢高級工程師,研究方向：安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)評估。