《油氣輸送管道完整性管理規(guī)范》解讀與分析

楊 靜，王 勇，謝 成，柏盛鵬

(1.中國(guó)石化撫順石油化工研究院，遼寧撫順 1130012.中國(guó)石化銷(xiāo)售華南分公司，廣東廣州 5106203.中國(guó)石化長(zhǎng)輸油氣管道檢測(cè)有限公司，江蘇徐州 221008)

《油氣輸送管道完整性管理規(guī)范》解讀與分析

楊 靜1，王 勇1，謝 成2，柏盛鵬3

(1.中國(guó)石化撫順石油化工研究院，遼寧撫順1130012.中國(guó)石化銷(xiāo)售華南分公司，廣東廣州5106203.中國(guó)石化長(zhǎng)輸油氣管道檢測(cè)有限公司，江蘇徐州221008)

對(duì)GB 32167-2015《油氣輸送管道完整性管理規(guī)范》中高后果區(qū)識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)等完整性管理關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行解讀，并分析其中強(qiáng)制性條文。研究表明，GB 32167較我國(guó)以往標(biāo)準(zhǔn)有較大改進(jìn)，充分考慮了我國(guó)國(guó)情，適應(yīng)當(dāng)前我國(guó)管道管理現(xiàn)狀，可操作性和應(yīng)用性更強(qiáng)。同時(shí)建議管道企業(yè)根據(jù)自身管道特點(diǎn)確定檢測(cè)時(shí)間間隔，而不是簡(jiǎn)單照搬國(guó)外數(shù)據(jù)。

管道完整性 管理標(biāo)準(zhǔn) 先進(jìn)性

我國(guó)油氣管道完整性管理實(shí)踐初期主要參照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，將標(biāo)準(zhǔn)API 1160-2001和ASME B31.8S-2001等效轉(zhuǎn)標(biāo)為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 6648-2006和SY/T 6621-2005。標(biāo)準(zhǔn)API 1160、ASME B31.8S先后經(jīng)過(guò)多次修訂與完善，目前最新版本為API 1160-2013和ASME B31.8S-2014，而我國(guó)相應(yīng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)并未作及時(shí)更新。2009年，中國(guó)石油發(fā)布企標(biāo)Q/SY 1180-2009。2014年，我國(guó)發(fā)布行標(biāo)SY/T 6975-2014。隨著我國(guó)對(duì)管道管理日益重視、公眾對(duì)于管道安全日益關(guān)注、企業(yè)對(duì)完整性管理標(biāo)準(zhǔn)做法需求增大，完整性管理國(guó)標(biāo)應(yīng)運(yùn)而生。GB 32167-2015根據(jù)我國(guó)國(guó)情和管道特點(diǎn)量身定制，于2015年10月13日正式發(fā)布，2006年3月1日實(shí)施。GB 32167的發(fā)布，彌補(bǔ)了我國(guó)完整性管理國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的空白，適應(yīng)當(dāng)前我國(guó)管道完整性管理的發(fā)展需求和迫切要求。針對(duì)完整性管理中高后果區(qū)識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對(duì)GB 32167進(jìn)行解讀，分析其與我國(guó)現(xiàn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的差異和先進(jìn)性。

1 標(biāo)準(zhǔn)先進(jìn)性分析

1.1 高后果區(qū)識(shí)別

關(guān)于高后果區(qū)識(shí)別的規(guī)定，GB 32167摒棄了以往我國(guó)管道企業(yè)根據(jù)高后果目標(biāo)及屬性進(jìn)行評(píng)分[1,2]的做法，而直接由目標(biāo)物屬性將高后果區(qū)分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級(jí)，其中Ⅲ級(jí)最嚴(yán)重。評(píng)分法雖然通過(guò)量化使后果嚴(yán)重程度更直觀，但操作繁瑣，且評(píng)分值不具有可比性。如工程實(shí)踐中出現(xiàn)評(píng)價(jià)分值為幾十和上千的區(qū)域，其后果并非相差幾十倍。高后果區(qū)評(píng)分值除作為后期管理依據(jù)外，無(wú)任何實(shí)際意義。高后果區(qū)識(shí)別最終目的是確定是否為高后果區(qū)，實(shí)現(xiàn)分重點(diǎn)或分級(jí)管理。GB 32167中高后果區(qū)分級(jí)方法，相比于評(píng)分方法，完全規(guī)避了評(píng)分操作的繁瑣性，極大減輕了現(xiàn)場(chǎng)工作量，可操作性更強(qiáng)。

GB 32167在SY/T 6975[3]基礎(chǔ)上，對(duì)輸油管道高后果區(qū)識(shí)別作了一定調(diào)整，直接以地區(qū)等級(jí)作為識(shí)別依據(jù)，同時(shí)未將“與管道平行敷設(shè)的地下設(shè)施區(qū)域及與其他管道交叉的區(qū)域”單列，而直接歸入“易燃易爆場(chǎng)所”，考慮范圍更廣。第6.2.4條規(guī)定，當(dāng)輸油管道附近地形起伏較大時(shí)，可依據(jù)地形地貌條件、地下管涵等判斷泄漏油品可能的流動(dòng)方向，對(duì)其中距離進(jìn)行調(diào)整。該規(guī)定充分考慮了我國(guó)管道途經(jīng)地形地貌復(fù)雜多變的現(xiàn)狀，提高了標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用的靈活性。

GB32167中天然氣管道高后果區(qū)識(shí)別在考慮地區(qū)等級(jí)和特定場(chǎng)所基礎(chǔ)上，額外考慮易燃易爆場(chǎng)所，并定級(jí)為Ⅱ級(jí)。此外，識(shí)別區(qū)域范圍在以往標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上作了一定調(diào)整。

a)以200 m作為潛在影響半徑的上限條件，由管徑711 mm(最大操作壓力6.4 MPa)變更為管徑762 mm(最大操作壓力6.9 MPa)；

b)對(duì)于超出a)中所述上限條件的情況，潛在半徑由按300 m計(jì)變更為根據(jù)公式計(jì)算。

根據(jù)ASME B31.8S，潛在影響半徑計(jì)算公式如下：

(1)

式中：r——潛在影響半徑，m；

d——管道外徑，mm；

p——管段最大允許操作壓力，MPa。

通過(guò)計(jì)算，管徑762 mm對(duì)應(yīng)潛在影響半徑為198.16 m，而管徑711 mm對(duì)應(yīng)潛在影響半徑為178.07 m。由此可見(jiàn)，GB 32167以管徑762 mm為200 m上限條件更為合理。

國(guó)外輸氣管道高后果區(qū)原始報(bào)告[4]中并未規(guī)定潛在影響半徑上限，只是在實(shí)際事故結(jié)果與模型計(jì)算結(jié)果對(duì)比圖中出現(xiàn)最大計(jì)算半徑1 000 ft即305 m，但該值只是一個(gè)示例，由管徑42 in、最大操作壓力1207 psig計(jì)算得到，并不能作為普遍適用的影響半徑上限。當(dāng)前油氣管道正朝著高壓力大口徑方向發(fā)展，高壓大口徑管道影響半徑勢(shì)必更大。我國(guó)西氣東輸三線，管徑1 219 mm，設(shè)計(jì)壓力12 MPa，按照式(1)計(jì)算，潛在影響半徑為418 m，遠(yuǎn)超出以往標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的上限值300 m。綜合考慮，GB 32167中關(guān)于天然氣管道高后果區(qū)識(shí)別區(qū)域范圍的規(guī)定更為科學(xué)合理。

1.2 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與失效管理

GB 32167并未規(guī)定具體采用何種風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法，而提倡結(jié)合評(píng)價(jià)目標(biāo)及數(shù)據(jù)完整度、經(jīng)濟(jì)投入等因素選擇適用的方法。同時(shí)，提供風(fēng)險(xiǎn)矩陣法的詳細(xì)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則，將風(fēng)險(xiǎn)分為低、中、較高和高4個(gè)等級(jí)，與GB/T 27512-2011[5]一致，而SY/T 6648-2006[6]將風(fēng)險(xiǎn)分為低、中、高三級(jí)。

此外，GB 32167規(guī)定了風(fēng)險(xiǎn)可接受性的確定方法和應(yīng)考慮的因素，并依據(jù)國(guó)內(nèi)外管道泄漏頻率統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，首次給出了推薦的失效可接受標(biāo)準(zhǔn)，如表1所示。

表1管道泄漏頻率和推薦可接受標(biāo)準(zhǔn)表[1]次/(103km·a)

可以看出，美國(guó)PHMSA數(shù)據(jù)較歐洲CONCAW、EGIG、英國(guó)陸上管道管理協(xié)會(huì)、加拿大TSB數(shù)據(jù)明顯偏高，原因在于各國(guó)或組織對(duì)事故的定義存在差異。根據(jù)美國(guó)DOT和PHMSA官方定義[7]，油氣管道泄漏是指管道上存在小型孔洞或裂紋而導(dǎo)致油氣釋放，即只要存在油氣釋放，則認(rèn)定為泄漏事件。而歐洲CONCAW統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)基于管道溢油>1 m3，或溢油<1 m3但產(chǎn)生安全或環(huán)境后果的泄漏事故[8]；EGIG統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)基于最大運(yùn)行壓力大于1.5 MPa管道的氣體意外釋放事件[9]。加拿大TSB統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)則涵蓋所有管道事故和事件[10]。

各國(guó)或組織對(duì)管道事故定義有其各自不同的標(biāo)準(zhǔn)，必然導(dǎo)致事故統(tǒng)計(jì)結(jié)果的獨(dú)立性。GB 32167風(fēng)險(xiǎn)可接受推薦值與美國(guó)PHMSA提供的數(shù)據(jù)基本一致，即給定的是油氣管道所有介質(zhì)泄漏事件或事故發(fā)生率限值，并未明確較為嚴(yán)重的管道事故控制要求。鑒于我國(guó)管道失效數(shù)據(jù)嚴(yán)重不足，利用PHMSA官方統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，進(jìn)一步得到美國(guó)2010～2014年油氣管道特大和重大事故發(fā)生頻率，見(jiàn)表2，以期為我國(guó)管道企業(yè)或行業(yè)提供風(fēng)險(xiǎn)控制目標(biāo)參考。其中特大事故是指致死或受傷入院的事故；重大事故是指：①致死或受傷入院；②損失超過(guò)50 000美金；③高揮發(fā)性液體泄漏，5桶以上或其他液體泄漏50桶以上；④導(dǎo)致意外火災(zāi)或爆炸的液體泄漏。

表2 2010～2014年美國(guó)油氣管道事故率 次/(103 km·a)

GB 32167首次明確管道失效管理的內(nèi)容，要求對(duì)失效進(jìn)行分析，建立統(tǒng)一失效事件信息收集標(biāo)準(zhǔn)，并在附錄部分提供事件信息統(tǒng)計(jì)表，包括事件基礎(chǔ)信息、失效模式及原因、事件損失、管道維護(hù)信息與搶修信息等，為我國(guó)建立統(tǒng)一管道失效數(shù)據(jù)庫(kù)提供可能。標(biāo)準(zhǔn)要求對(duì)管道事故進(jìn)行全面統(tǒng)計(jì)分析并歸檔管理，有助于建全我國(guó)管道事故管理機(jī)制，提高我國(guó)管道管理水平和事故防范水平，形成一種國(guó)家主導(dǎo)、行業(yè)認(rèn)同、社會(huì)參與的公開(kāi)透明的管道事故管理機(jī)制[11]，同時(shí)促進(jìn)我國(guó)管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)向定量化方向發(fā)展。

1.3 完整性管理培訓(xùn)要求

GB 32167首次以標(biāo)準(zhǔn)形式規(guī)定完整性管理培訓(xùn)和能力要求，提出培訓(xùn)與能力實(shí)行分級(jí)管理；同時(shí)提供完整性管理培訓(xùn)大綱，包括初級(jí)、中級(jí)和高級(jí)培訓(xùn)要求、培訓(xùn)與認(rèn)證要求、培訓(xùn)教師要求等，首次從國(guó)家層面明確完整性管理人員從業(yè)要求。完整性管理不同于傳統(tǒng)的管道管理模式，是一項(xiàng)涉及眾多學(xué)科的系統(tǒng)工程，要求從業(yè)人員具備材料、力學(xué)、風(fēng)險(xiǎn)管理等各方面的基礎(chǔ)知識(shí)，并熟悉管輸工藝及管道的日常管理等。目前我國(guó)專(zhuān)業(yè)的管道完整性管理人員儲(chǔ)備不足，人才培養(yǎng)和完整性管理需求難以匹配，完整性從業(yè)人員的數(shù)量、素質(zhì)等相對(duì)于管道完整性管理業(yè)務(wù)的發(fā)展有所滯后，人員素質(zhì)培養(yǎng)和職業(yè)資質(zhì)管理有待完善[12]。該規(guī)定有助于我國(guó)管道行業(yè)進(jìn)一步明確完整性管理人員資質(zhì)要求，完善完整性管理培訓(xùn)和取證體系，促進(jìn)管道從業(yè)人員的職業(yè)化發(fā)展。

2 強(qiáng)制性條文說(shuō)明

GB 32167是我國(guó)油氣輸送管道完整性管理強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，其中包括6條強(qiáng)制性條目。關(guān)于高后果區(qū)識(shí)別要求，第4.4條規(guī)定“在建設(shè)期開(kāi)展高后果區(qū)識(shí)別，優(yōu)化路由選擇。無(wú)法避繞高后果區(qū)時(shí)應(yīng)采取安全防護(hù)措施”，為管道的本質(zhì)安全提供保障；第4.5條規(guī)定“管道運(yùn)營(yíng)期周期性地進(jìn)行高后果區(qū)識(shí)別，識(shí)別時(shí)間間隔最長(zhǎng)不超過(guò)18個(gè)月。當(dāng)管道及周邊環(huán)境發(fā)生變化，及時(shí)進(jìn)行高后果區(qū)更新”，該規(guī)定充分考慮我國(guó)管道沿線周邊環(huán)境多變(如農(nóng)田耕地城鎮(zhèn)化)的格局；第4.6條規(guī)定“對(duì)高后果區(qū)管道進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)”，明確高后果區(qū)為管道管理重點(diǎn)。

針對(duì)完整性評(píng)價(jià)，第8.1.1條規(guī)定“新建管道在投用后3年內(nèi)完成完整性評(píng)價(jià)”；第8.1.2條規(guī)定“輸油管道高后果區(qū)完整性評(píng)價(jià)的最大時(shí)間間隔不超過(guò)8年”；第8.1.5條規(guī)定“內(nèi)檢測(cè)時(shí)間間隔需要根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和上次完整性評(píng)價(jià)結(jié)果綜合確定，最大評(píng)價(jià)時(shí)間間隔應(yīng)符合表4要求”。標(biāo)準(zhǔn)中表4對(duì)應(yīng)下表3。對(duì)比我國(guó)現(xiàn)行內(nèi)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，SY/T 6597[13]第4.2條規(guī)定“新建管道應(yīng)在投產(chǎn)后3年內(nèi)進(jìn)行首次內(nèi)檢測(cè)；再檢測(cè)間隔根據(jù)內(nèi)檢測(cè)及完整性評(píng)價(jià)結(jié)果確定，最長(zhǎng)一般不超過(guò)8年”；GB 27699[14]第5.1條規(guī)定“管道內(nèi)檢測(cè)周期應(yīng)不超過(guò)8年”，第5.4條規(guī)定“新建管道應(yīng)當(dāng)在投產(chǎn)3年內(nèi)進(jìn)行首次管道內(nèi)檢測(cè)”?？梢钥闯?，GB 32167對(duì)在役管道內(nèi)檢測(cè)時(shí)間間隔要求，較我國(guó)現(xiàn)行內(nèi)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)有所放寬，將管道按是否處于高后果區(qū)進(jìn)行區(qū)別對(duì)待，要求高后果區(qū)管段檢測(cè)周期不超過(guò)8年，一般地區(qū)檢測(cè)周期則可能較長(zhǎng)，該規(guī)定保證了管道安全和經(jīng)濟(jì)性的統(tǒng)一。

表3內(nèi)檢測(cè)時(shí)間間隔[1]a

需要注意的是，表3數(shù)據(jù)來(lái)自國(guó)外完整性管理標(biāo)準(zhǔn)[15]，該數(shù)據(jù)具有一定應(yīng)用條件，如要求缺陷生長(zhǎng)速率不超過(guò)5 mpy即0.127 mm/a，且管道運(yùn)行壓力不超過(guò)最小屈服強(qiáng)度的72%。此外，該數(shù)據(jù)也是基于特定管徑、壁厚條件得到的。因此，建議我國(guó)管道企業(yè)根據(jù)自身管道實(shí)際確定內(nèi)檢測(cè)時(shí)間間隔，避免出現(xiàn)不必要的安全問(wèn)題。

3 結(jié)語(yǔ)

管道完整性管理自引入我國(guó)以來(lái)，各大管道企業(yè)一直致力于相關(guān)技術(shù)的探索研究，尤其在高后果區(qū)識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與管理和完整性評(píng)價(jià)方面，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐不斷改進(jìn)與完善。GB 32167集結(jié)了我國(guó)多年科研與實(shí)踐成果，充分考慮了我國(guó)國(guó)情和管道特點(diǎn)，不僅對(duì)完整性管理各項(xiàng)工作要求更明確，內(nèi)容較以往標(biāo)準(zhǔn)更為系統(tǒng)全面，更體現(xiàn)出一定先進(jìn)性，主要包括。

a)高后果區(qū)識(shí)別準(zhǔn)則更為科學(xué)合理，可操作性更強(qiáng)，并具備一定應(yīng)用靈活性，適應(yīng)我國(guó)特殊的管道格局。

b)基于國(guó)外數(shù)據(jù)給出推薦的風(fēng)險(xiǎn)可接受標(biāo)準(zhǔn)，為管道企業(yè)風(fēng)險(xiǎn)管理提供明確目標(biāo)。

c)提出管道企業(yè)失效管理要求，有利于我國(guó)建立統(tǒng)一失效數(shù)據(jù)庫(kù)、健全事故管理機(jī)制。

d)提出完整性管理人員培訓(xùn)和能力要求，為我國(guó)穩(wěn)步推進(jìn)管道完整性管理資質(zhì)培訓(xùn)與取證工作提供保障和可能性。

e)完整性評(píng)價(jià)周期較我國(guó)其他現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)有所放寬，兼顧了管道安全性和經(jīng)濟(jì)性。

此外，利用美國(guó)PHMSA官方統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)列出油氣管道特大事故和重大事故發(fā)生頻率，旨在為我國(guó)管道企業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)管理提供目標(biāo)參考。同時(shí)建議我國(guó)管道企業(yè)應(yīng)針對(duì)自身管道實(shí)際確定內(nèi)檢測(cè)時(shí)間間隔，而不是簡(jiǎn)單采用國(guó)外數(shù)據(jù)。

[1] Q/SY 1180-2009管道完整性管理規(guī)范[S].

[2] 王曉霖，帥健，宋洪波，等. 輸油管道高后果區(qū)識(shí)別與分級(jí)管理[J]. 中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào)，2015，25(6)：149-154.

[3] SY/T 6975-2014管道系統(tǒng)完整性管理實(shí)施指南[S].

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[14] GB 27699-2011鋼質(zhì)管道內(nèi)檢測(cè)技術(shù)規(guī)范[S].

[15] API 1160-2013 Managing system integrity for hazardous liquid pipelines[S].

Interpretationandanalysisof“OilandGasPipelineIntegrityManagementSpecifications”

Yang Jing1,Wang Yong1,Xie Cheng2,Bo Shengpeng3

(1.SINOPEC Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals, Liaoning, Fushun 113001 2.SINOPEC Sales South China Branch, Guangdong, Guangzhou 510620 3.SINOPEC Long Distance Oil and Gas Pipeline Detection Co., LTD., Jiangsu, Xuzhou 221008)

This paper studies high consequence area identification, risk assessment and other key management integrity to interpret and analyze the mandatory provisions of GB 32167-2015 oil and gas pipeline integrity management specifications. Study shows that GB 32167 has made greatly improved, given full consideration to national conditions, adapted to the current management status of pipeline in our country. It has stronger operability and applicability than the standards in the past. Also proposed pipeline companies determine the detection time interval according to their own pipeline characteristics, rather than simply copying foreign data.

pipeline integrity; management specifications; advancement

2015-12-25

楊靜，助理工程師，2013年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)(北京)油氣儲(chǔ)運(yùn)專(zhuān)業(yè)，現(xiàn)主要從事油氣管道完整性管理方面的研究工作。