輸氣管道半定量風(fēng)險評估標(biāo)準(zhǔn)的比較和應(yīng)用

王宏君　陳玉寶　郭艷偉　凌沛文

（廣東省特種設(shè)備檢測研究院　佛山　528251）

輸氣管道半定量風(fēng)險評估標(biāo)準(zhǔn)的比較和應(yīng)用

王宏君陳玉寶郭艷偉凌沛文

（廣東省特種設(shè)備檢測研究院佛山528251）

風(fēng)險評估技術(shù)是管道完整性管理的關(guān)鍵技術(shù)，可以有效地提高油氣管道運行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。半定量的風(fēng)險評估方法是目前我國較為實用的風(fēng)險評估方法。針對國內(nèi)現(xiàn)行有效的兩個埋地油氣管道半定量風(fēng)險評估標(biāo)準(zhǔn)GB/T 27512—2011《埋地鋼質(zhì)管道風(fēng)險評估方法》和SY/T 6891.1—2012《油氣管道風(fēng)險評價方法 第一部分：半定量評價法》，對其管段劃分原則、評分體系、風(fēng)險計算、風(fēng)險等級劃分及對實際案例的評估結(jié)果進(jìn)行了分析和比較。通過案例應(yīng)用分析，表明國標(biāo)的實用性更好。

輸氣管道風(fēng)險評估半定量應(yīng)用和比較

1　油氣管道風(fēng)險評估技術(shù)的發(fā)展背景

風(fēng)險評估技術(shù)是管道完整性管理的核心，其通過管道線路的危害辨識和失效原因分析，將風(fēng)險進(jìn)行量化，得出不同的風(fēng)險等級，從而有針對性的制定風(fēng)險控制措施。該方法能夠合理地運用有限的人力、物力、財力等資源條件，達(dá)到最有效地減小風(fēng)險的目的［1-3］。

最早將風(fēng)險評估技術(shù)引入管道行業(yè)的是以美國W.K.M.公司為代表的管道管理和研究機(jī)構(gòu)，其目的是減少二戰(zhàn)后興建的大量已老齡化的管道的事故發(fā)生率和延長其使用壽命，最大限度地保障當(dāng)時工業(yè)化所需的大量的油氣輸送任務(wù)［4-5］。油氣長輸管道的風(fēng)險評估技術(shù)與化工廠等生產(chǎn)單位的風(fēng)險評估工作相比有其特殊性。目前，國外在管道風(fēng)險評估方面做了大量的工作，已有成型的商用風(fēng)險評估軟件如加拿大C-FER公司研制的PIRAMID軟件、挪威船級社DNV開發(fā)的Orbitpipeline軟件，這些軟件基本能夠做到對管道風(fēng)險進(jìn)行量化分析［6-9］。

國內(nèi)在西氣東輸管道江蘇段、陜京二線上與Advantica等公司合作做了一些管道風(fēng)險評估工作；2005年，中國石油管道分公司與DNV合作，對秦京線5段管段和3個輸油站進(jìn)行了定量風(fēng)險評估；2007年，中國石油管道分公司與美國ENE公司合作對港棗線大港首站進(jìn)行了風(fēng)險評估［10-13］。總的來說，國內(nèi)的管道風(fēng)險評估技術(shù)正處于起步階段，還沒有形成系統(tǒng)的失效數(shù)據(jù)庫，目前正在逐步開展歷史數(shù)據(jù)積累和風(fēng)險評價技術(shù)的完善工作，相繼頒布了兩個埋地油氣管道半定量風(fēng)險評估標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 27512—2011《埋地鋼質(zhì)管道風(fēng)險評估方法》和SY/T 6891.1—2012《油氣管道風(fēng)險評價方法 第一部分：半定量評價法》。

2　風(fēng)險評估方法及原理

風(fēng)險評價技術(shù)包括三大類方法：定性評價法、半定量評價法和定量評價法。TSG D7003—2010《壓力管道定期檢驗規(guī)則—長輸（油氣）管道》，介紹了常用的四種風(fēng)險評估方法，專家評估法、相對評估法、場景評估法和概率評估法［14-15］。

專家評估法是一種定性評估方法，是指基于專家經(jīng)驗和相關(guān)文獻(xiàn)資料，給出每個風(fēng)險來源的失效可能性和失效后果的相對分值，并進(jìn)一步計算管段的相對風(fēng)險值。

相對評估法是一種半定量評估方法，是基于管道運行歷史、辨識其風(fēng)險來源，給出影響失效可能性和失效后果的各個因素的定量權(quán)重，并進(jìn)一步計算管段的相對風(fēng)險值，該評估方法建立在與所評估管道有關(guān)的運行歷史和大量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，并且特別強調(diào)曾經(jīng)發(fā)生的對管道運行造成影響的危險因素。該方法為完整性管理決策過程提供風(fēng)險排序。與專家評估法相比，相對評估法比較復(fù)雜，要求更具體的管道系統(tǒng)數(shù)據(jù)。

場景評估法引入了概率分析的理念，是一種介于半定量評估方法和定量評估方法之間的一種演繹分析方法。該方法建立模型描述導(dǎo)致風(fēng)險的單個事件或者一系列事件，對事件的失效可能性和相應(yīng)的失效后果進(jìn)行分析。通過建立事件樹，并通過事件樹、決策樹和事故樹的分析確定風(fēng)險值。

概率評估法是一種定量評估方法。其運用數(shù)理統(tǒng)計的概率分析方法，針對每一種風(fēng)險來源，分析失效可能性和事故后果之間的數(shù)量關(guān)系及其變化規(guī)律，從而對風(fēng)險進(jìn)行定量評價，給出可與事先確定的可接受風(fēng)險進(jìn)行比較的風(fēng)險值。該方法需要有建立在統(tǒng)計基礎(chǔ)上的數(shù)據(jù)庫支持，數(shù)據(jù)需求量大，對數(shù)據(jù)完整性、準(zhǔn)確性要求很高。

就其評價結(jié)果的準(zhǔn)確性而言，定量法最好，其次是半定量法和定性法；就其評價成本而言，半定量法略高于定性法，定量法最高；而就現(xiàn)實情況而言，由于國內(nèi)企業(yè)的管道數(shù)據(jù)庫建設(shè)才剛剛起步，缺乏完整和準(zhǔn)確的管道完整性數(shù)據(jù)支持。因此，半定量的風(fēng)險評估方法是目前我國較為實用的風(fēng)險評估方法［16］。

3　半定量分析評估方法

我國現(xiàn)行有效的埋地油氣管道半定量風(fēng)險評估標(biāo)準(zhǔn)有國家推薦標(biāo)準(zhǔn)GB/T 27512—2011《埋地鋼質(zhì)管道風(fēng)險評估方法》（下稱“國標(biāo)”）和石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 6891.1—2012《油氣管道風(fēng)險評價方法 第一部分：半定量評價法》（下稱“行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)”）。國標(biāo)根據(jù)管道的不同階段細(xì)化成四個失效可能性模型，分別為埋地鋼質(zhì)管道可行性論證階段失效可能性模型、埋地鋼質(zhì)管道設(shè)計審查階段失效可能性模型、埋地鋼質(zhì)管道竣工交付階段失效可能性模型和埋地鋼質(zhì)管道在用階段失效可能性模型［17］。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)僅適用于陸上油氣管道在役階段［18］。

3.1管道區(qū)段劃分原則

國標(biāo)的管道區(qū)段劃分采用11個管道屬性不斷遞進(jìn)細(xì)分的原則，即對已經(jīng)按照上一個屬性劃分好的每一個區(qū)段，再次根據(jù)本屬性進(jìn)行區(qū)段細(xì)分。見圖1。

圖1　GB/T 27512—2011 管道區(qū)段劃分原則

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的管道區(qū)段劃分采用關(guān)鍵屬性分段和或全部屬性分段兩種方式。關(guān)鍵屬性是指高后果區(qū)、管材、管徑、壓力、壁厚、防腐層類型、地形地貌、站場位置等管道的關(guān)鍵屬性數(shù)據(jù)，比較一致時劃分為一個管段。全部屬性分段是指收集所有管道屬性數(shù)據(jù)，當(dāng)管線沿里程中有任何一個屬性發(fā)生變化時即插入一個分段點，從而將管線分為多個管段。

3.2輸氣管道在役階段風(fēng)險評估體系

國標(biāo)對輸氣管道在役階段失效可能性模型從第三方破壞、腐蝕、設(shè)備（裝置）及操作、管道本質(zhì)安全等五個方面進(jìn)行評價；對失效后果模型從介質(zhì)的短期危害性、介質(zhì)的最大泄漏量、介質(zhì)的擴(kuò)散性、人口密度、沿線環(huán)境、泄漏原因、供應(yīng)中斷對下游用戶的影響等八個方面進(jìn)行評價。每個方面的得分為其下設(shè)的一個或多個子評分項的得分之和。在進(jìn)行風(fēng)險評估時，根據(jù)管線的實際情況，從每個子評分項中選擇最接近實際情況的一項，通過加權(quán)計算確定失效可能性和失效后果的分值。在輸氣管道在役階段失效可能性模型中，該標(biāo)準(zhǔn)的評分項數(shù)量共有168項，失效后果評分項共有15項，見表1。值得一提的是，因沿線環(huán)境和輸送介質(zhì)的不同，該標(biāo)準(zhǔn)對輸送天然氣城市燃?xì)夤艿?、輸送人工煤氣城市燃?xì)夤艿赖氖Э赡苄阅Ｐ偷脑u分項作了調(diào)整，使其評估體系更加完整和有針對性。

表1　GB/T 27512—2011輸氣管道在用階段風(fēng)險評估體系

項目　評分項　子評分項　數(shù)量C1設(shè)備（裝置）功能及安全質(zhì)量　8 C2設(shè)備（裝置）的維護(hù)保養(yǎng)　4 C3設(shè)備（裝置）的操作　5 C4 人員培訓(xùn)與考核　7 C5 安全管理制度　2 C6 防錯裝置　4 C 設(shè)備（裝置）及操作情況失效可能性D1 設(shè)計施工控制　39 D2 檢測及評價　5 D3 自然災(zāi)害及防范措施　13 D4 管道工作壓力的穩(wěn)定性　1 E其他調(diào)查項　E5 將失效可能性得分調(diào)整為100的項　5 D管道本質(zhì)安全質(zhì)量情況F1.1 介質(zhì)燃燒性　1 F1.2 介質(zhì)反應(yīng)性　2 F1.3 介質(zhì)毒性　1 F2 介質(zhì)的最大泄漏量　F2.1 介質(zhì)的最大泄漏量　1 F1 介質(zhì)的短期危害性F3.1 地形　1 F3.2 風(fēng)速　1 F4 人口密度　F4.1 人口密度　1 F5沿線環(huán)境　F5.1 沿線環(huán)境（財產(chǎn)密度）　1 F6 泄漏原因　F6.1泄漏原因　1 F3 介質(zhì)的擴(kuò)散性失效后果F7供應(yīng)中斷對下游用戶的影響F7.1搶修時間　1 F7.2影響范圍和程度　1 F7.3用戶對管道所輸介質(zhì)的依賴性　1 F8 其他調(diào)查項　F8.1將失效后果得分調(diào)整為150分的項　2

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)從第三方破壞、腐蝕、制造與施工缺陷、誤操作、地質(zhì)災(zāi)害五個方面對輸氣管道在用階段失效可能性進(jìn)行評價。失效后果從介質(zhì)危害性、影響對象、泄漏擴(kuò)散影響系數(shù)三個方面進(jìn)行評價。該標(biāo)準(zhǔn)失效可能性評分項數(shù)量共有53項，失效后果評分項共有5項，見表2。

表2　SY/T 6891.1—2012輸氣管道風(fēng)險評估體系

（續(xù)表）

相比較可知，兩個標(biāo)準(zhǔn)失效可能性和失效后果的的主要評分項大致相同，國標(biāo)對評分項進(jìn)行了整合和細(xì)化，評分體系更加完整和詳細(xì)。

3.3風(fēng)險值計算

國標(biāo)根據(jù)目前國際慣例，將風(fēng)險定義為風(fēng)險值是事故發(fā)生概率與其后果的乘積［19-20］，見式（1）：

式中：

R——風(fēng)險值；

S——失效可能性評分；

C——失效后果評分。

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)參照美國W.K.M.工程咨詢公司早期建立的評分規(guī)則［21］，將相對風(fēng)險值定義為失效可能性指標(biāo)總和與失效后果的比值，見式（2）：

式中：

R——相對風(fēng)險值；

P——失效可能性指標(biāo)總和；

C——后果分值。

3.4風(fēng)險等級劃分

國標(biāo)的風(fēng)險等級劃分有兩種，一種是根據(jù)評估體系得出的絕對風(fēng)險等級，另一種是每個管段跟其余管段比較得到的相對風(fēng)險等級。設(shè)同一條管道上各區(qū)段的風(fēng)險最小值為Min，風(fēng)險最大值為Max，a=（Max-Min）/25。其風(fēng)險等級劃分見表3。

表3　GB/T 27512—2011風(fēng)險等級劃分

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)僅側(cè)重于高風(fēng)險管段指標(biāo)值，對低、中和較高風(fēng)險段沒有給出具體的評判標(biāo)準(zhǔn)。其風(fēng)險等級劃分見表4。

表4　SY/T 6891.1—2012高風(fēng)險管段指標(biāo)值

4　案例分析

為了比較這兩個標(biāo)準(zhǔn)的差別，筆者選用了一條長8km的天然氣埋地管道進(jìn)行了評估。管道規(guī)格為φ610×11.9mm，材質(zhì)為X60，設(shè)計壓力為6.3MPa，實際使用壓力為4.5MPa，管線首尾各有一個站場，沿途經(jīng)過農(nóng)田、村莊和集鎮(zhèn)，共有8個陰極保護(hù)測試樁，每2km一個。根據(jù)國標(biāo)的管道區(qū)段劃分原則，將該管線分為4個區(qū)段，評估結(jié)果見表5。

表5　風(fēng)險評估案例

案例表明：國標(biāo)可以區(qū)分出各個區(qū)段的風(fēng)險絕對風(fēng)險等級和相對風(fēng)險等級，而行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)僅區(qū)分出高風(fēng)險區(qū)和非高風(fēng)險區(qū)。在評估成本方面，國標(biāo)遠(yuǎn)高于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，國標(biāo)需要評估工作者掌握管道更加詳實的數(shù)據(jù)；但國標(biāo)的評估結(jié)果可以更好地反映整條管線的風(fēng)險分布情況。

5　結(jié)論

GB/T 27512—2011《埋地鋼質(zhì)管道風(fēng)險評估方法》和SY/T 6891.1—2012《油氣管道風(fēng)險評價方法 第一部分：半定量評價法》，是我國現(xiàn)行有效的兩個埋地油氣管道半定量風(fēng)險評估標(biāo)準(zhǔn)。這兩個標(biāo)準(zhǔn)在借鑒國外油氣管道風(fēng)險評估技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合國內(nèi)實際情況進(jìn)行了改進(jìn)和優(yōu)化，是近年來我國在完善油氣管道風(fēng)險評價技術(shù)方面取得的重要成果之一。

兩個標(biāo)準(zhǔn)是以誘發(fā)管道事故的各種因素為依據(jù)，以影響因素發(fā)展成危險事故的可能性為條件，以事故后果造成的綜合損失為評估指標(biāo)，對管道的各區(qū)段進(jìn)行評價，以風(fēng)險值的大小來對管道各區(qū)段的安全程度作出綜合評價的技術(shù)。通過風(fēng)險評估，將管道按風(fēng)險排序，從而將政府安全監(jiān)察和企業(yè)安全管理的重點集中在高風(fēng)險管道上，同時減少對低風(fēng)險管道的管理投入，指導(dǎo)安全檢驗，尋求最小的事故率、最小的損失和最優(yōu)的安全投資效益，以實現(xiàn)安全性和經(jīng)濟(jì)性的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

但國標(biāo)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)在管段劃分原則、失效后果和失效可能性的評分體系、風(fēng)險值計算、風(fēng)險等級劃分等方面各有特色和側(cè)重點。經(jīng)過案例的實際應(yīng)用和比較發(fā)現(xiàn)：國標(biāo)的評分體系更加完整，管段劃分原則更加明確，風(fēng)險等級劃分更加詳細(xì)，風(fēng)險量化更加具體。國標(biāo)涉及埋地管道的建設(shè)和管理的全過程，將風(fēng)險評估體系分為可行性論證、設(shè)計審查、竣工交付和在用四個階段，使其風(fēng)險評估體系更加完善，可以為管道的風(fēng)險管理和決策提供更好的依據(jù)。

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［項目來源：廣東省質(zhì)監(jiān)局科技項目（2014ZT01）］

Comparison and Application of Gas Pipeline Semi-quantitative

Risk Assessment Standards
Wang HongjunChen YubaoGuo YanweiLing Peiwen
（Guangdong Institute of Special Equipment Inspection and ResearchFoshan528251）

Risk assessment technology is the key technology of pipeline integrity management， which can effectively improve the security and economy of oil & gas pipeline operation. Semi-quantitative risk assessment method is the more practical method of risk assessment in our country at present. This article introduces two domestic current effective standards about buried oil & gas pipeline semi-quantitative risk assessment， which are GB/T 27512—2011 "Risk assessment for buried steel pipeline" and SY/T 6891.1—2012 "oil & gas pipeline risk assessment methods-Part 1： semi-quantitative risk assessment method". This article also analyzes and compares their principles of segment division， assessment systems， risk calculations， risk grades and the results of actual assessment case. The results of case application and analysis shows that the practicability of national standard is better.

Gas pipelineRisk assessmentSemi-quantitativeComparison and application

X924

B

1673-257X（2016）08-0047-05

10.3969/j.issn.1673-257X.2016.08.012

王宏君（1983～），男，碩士，中級工程師，從事壓力管道的檢驗檢測工作。

2016-01-23）