加拿大城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)完整性管理及技術(shù)進(jìn)展

張季娜，馮立德，楊玉鋒，魏然然

（1.中石油昆侖燃?xì)庥邢薰救細(xì)饧夹g(shù)研究院 昆侖能源有限公司，黑龍江 哈爾濱 150010；2.中國石油管道科技研究中心，河北 廊坊 065000）

1 概述

城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)完整性管理（Distribution Integrity Management Program，簡稱DIMP）是指燃?xì)膺\(yùn)營企業(yè)根據(jù)不斷變化的管道因素，對管道運(yùn)營中面臨的風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行識別和技術(shù)評價(jià)，制定相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)控制對策，不斷改善識別到的不利影響因素，從而將管道運(yùn)營的風(fēng)險(xiǎn)水平控制在合理的、可接受的范圍內(nèi)，最終達(dá)到持續(xù)改進(jìn)、減少和預(yù)防管道事故發(fā)生、經(jīng)濟(jì)合理地保證管道安全運(yùn)行的目的。

2 加拿大城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)完整性管理

加拿大城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)完整性管理主要依據(jù)是CSA Z662《Oil and Gas Pipeline Systems》，該標(biāo)準(zhǔn)給出了開展完整性管理的步驟、內(nèi)容和技術(shù)要求。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求，加拿大燃?xì)夤鹃_展完整性管理工作時(shí)應(yīng)制定“完整性管理方案”，并將各個(gè)設(shè)施的文件納入“完整性管理方案”，如果某一部分燃?xì)夤芫W(wǎng)沒有被納入完整性管理方案，需要說明原因。制定方案時(shí)需要考慮以下方面因素：（1）燃?xì)夤疽郧鞍l(fā)生過的失效性事故和破壞性事故。（2）以往的完整性審核和相關(guān)活動(dòng)提出的建議。（3）失效事故的誘發(fā)條件的出現(xiàn)、潛在增長。（4）行業(yè)經(jīng)驗(yàn)。

完整性管理方案流程圖如圖1所示。

圖1中是加拿大標(biāo)準(zhǔn)中給出的開展完整性管理流程，由于篇幅有限，本文僅對其中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)只做簡要介紹。

2.1 范圍

完整性管理工作的范圍應(yīng)當(dāng)包括設(shè)計(jì)與施工、維護(hù)與修理、工作狀態(tài)、失效性事故及其嚴(yán)重后果、破壞性事故、損壞與老化。

2.2 危害識別與風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

圖1 加拿大完整性管理流程圖

燃?xì)夤緫?yīng)當(dāng)識別并記錄導(dǎo)致失效性事故和破壞性事故的各種危害，以及事故的后果。應(yīng)當(dāng)記錄危害識別的方法和相關(guān)數(shù)據(jù)，同時(shí)還需要記錄危害的基本原因、危害可能導(dǎo)致的失效性事故/破壞性事故。

燃?xì)夤緫?yīng)當(dāng)將風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)納入完整性管理計(jì)劃，燃?xì)夤驹谶x用風(fēng)險(xiǎn)分析方法時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮到：燃?xì)夤芫W(wǎng)的設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行特點(diǎn)；現(xiàn)有的篩選方法和風(fēng)險(xiǎn)分析方法；用于風(fēng)險(xiǎn)分析的各種程序、模型和數(shù)據(jù)的可用性；風(fēng)險(xiǎn)評估結(jié)果的使用方法。

應(yīng)當(dāng)反復(fù)實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)分析和風(fēng)險(xiǎn)評估，以便實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)減緩措施，將預(yù)期風(fēng)險(xiǎn)降低到無足輕重的地步。

2.3 方案審核與評估

應(yīng)當(dāng)定期審核、評估燃?xì)夤芫W(wǎng)的完整性管理方案，確定計(jì)劃是否符合標(biāo)準(zhǔn)的要求，是否需要修訂，審核應(yīng)當(dāng)以失效性事故的根本原因?yàn)槟繕?biāo)。審核/評估的職責(zé)、審核/評估采用的方法、審核/評估得到的結(jié)果，均應(yīng)記入文件。燃?xì)夤具€應(yīng)當(dāng)考慮是否對本單位的完整性管理計(jì)劃實(shí)施審查。

3 其他國家相關(guān)技術(shù)的研究進(jìn)展

風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)技術(shù)作為完整性管理的核心環(huán)節(jié)，起著關(guān)鍵性的作用。1980年，美國費(fèi)城燃?xì)夤荆≒GW）就對市內(nèi)老城區(qū)的鑄鐵管道進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)，PGW認(rèn)為燃?xì)夤艿烂媾R最大的安全威脅是敷設(shè)在建筑物附近的小管徑鑄鐵管道，這些管道運(yùn)行年限較長，很容易發(fā)生泄漏，且泄漏燃?xì)鈽O易進(jìn)入建筑物內(nèi)對居民造成傷害。PGW針對鑄鐵管道距建筑物距離、管道運(yùn)行年限、管道附近施工情況等方面進(jìn)行了評價(jià)，很好的指導(dǎo)了公司鑄鐵管道的更換計(jì)劃的制定，并取得了理想的效果。

1992年，W .Kent. Muhlbauer 編 寫 的《Pipeline Risk Management Manual》，將輸氣管道風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)分為第三方損壞指標(biāo)、腐蝕指標(biāo)、設(shè)計(jì)指標(biāo)及誤操作指標(biāo)四大類共49個(gè)子評價(jià)項(xiàng)目，并加入了泄漏指數(shù)的影響，建立了輸氣管道風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的指標(biāo)體系，對每一項(xiàng)評分指標(biāo)進(jìn)行了深入分析并制定了具體的評分細(xì)則。在其1996年出版的第二版中，新增了一章內(nèi)容對燃?xì)夥峙涔艿赖娘L(fēng)險(xiǎn)評估進(jìn)行了補(bǔ)充說明，以長輸管道風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)體系為基礎(chǔ)，對部分指標(biāo)和權(quán)重進(jìn)行了修正，對燃?xì)夥峙涔艿捞赜械膯栴}進(jìn)行了補(bǔ)充，但內(nèi)容大多與長輸管道相同，權(quán)重及風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的確定方面存在不少問題，該評價(jià)方法的應(yīng)用并未取得其在長輸管道上廣泛推廣的效果。

1997年美國賓夕法尼亞州大學(xué)的Ioannis S. Papadakis分析了天然氣分配管網(wǎng)的風(fēng)險(xiǎn)，得到了管網(wǎng)所經(jīng)過的區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn)分布，并得出了風(fēng)險(xiǎn)地圖(risk map)，并利用風(fēng)險(xiǎn)地圖對管網(wǎng)維護(hù)優(yōu)化、技術(shù)管理進(jìn)行指導(dǎo)。

20世紀(jì)90年代，日本東京燃?xì)夤踞槍λ麄兪褂枚嗄甑幕铱阼T鐵管道經(jīng)常破裂的問題，建立了專門分析灰口鑄鐵管道風(fēng)險(xiǎn)的模型，其方法是根據(jù)管道周邊的詳細(xì)環(huán)境情況，分析燃?xì)庑孤┑目赡苄院秃蠊?/p>

進(jìn)入21世紀(jì)后，韓國燃?xì)獍踩?Korea Gas Safety Corporation)也對城市輸氣管道和配氣管道進(jìn)行了較多的研究，編制了風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)計(jì)算機(jī)程序，根據(jù)國際上通用的概率和后果兩個(gè)方面建立了評估模型，并討論了風(fēng)險(xiǎn)與成本的關(guān)系，根據(jù)管道的小孔泄漏、大孔泄漏和完全斷裂的三種模式分析了后果，后果以死亡、燒傷、對建筑物的破壞和漏氣四種形式評估，概率則以引起后果的主要原因進(jìn)行評估，即：第三方作業(yè)開挖、腐蝕、焊接缺陷和地面運(yùn)動(dòng)。

挪威的DNV石油開采運(yùn)輸公司通過對全世界范圍內(nèi)多種行業(yè)多年來的災(zāi)難事故進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，建立了完善的泄漏事故數(shù)據(jù)庫，并在此基礎(chǔ)上獨(dú)立開發(fā)了政府認(rèn)可的DNV風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)軟件。該軟件擁有多種事故模型，可對各種事故進(jìn)行準(zhǔn)確的模擬計(jì)算，并以圖表形式輸出風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)結(jié)果。

荷蘭通過對城市燃?xì)庑孤┦鹿实脑蚪y(tǒng)計(jì)和分析，認(rèn)為針對威脅燃?xì)夤艿腊踩闹饕蛩貫榈谌绞┕て茐倪@一現(xiàn)狀（2005年占總事故數(shù)的40%），在全國范圍內(nèi)推行KLIC聯(lián)盟制度：全國的油氣管道公司均加入到KLIC聯(lián)盟，國家頒布實(shí)施的相應(yīng)法規(guī)規(guī)定國內(nèi)施工單位在施工前必須向KLIC聯(lián)盟提交施工位置油氣管道確切信息申請，聯(lián)盟中相應(yīng)的管道公司根據(jù)程序提供管道材料和現(xiàn)場施工指導(dǎo)，并通過針對第三方施工破壞的風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)來確定巡線制度和重點(diǎn)施工指導(dǎo)區(qū)域，以實(shí)現(xiàn)管理過程中資源的優(yōu)化配置。該制度實(shí)施后，67000項(xiàng)施工申請項(xiàng)目中，僅有6%的事故率。

2011年美國燃?xì)夤矃f(xié)會下屬的安全與完整性辦公室（SIF）制定了針對燃?xì)夤艿赖娘L(fēng)險(xiǎn)評價(jià)模型，將對燃?xì)夤艿喇a(chǎn)生威脅的因素主要分為8個(gè)部分：自然外力、其他外力、開挖損壞、腐蝕、材料和連接故障、誤操作、設(shè)備失效和其他原因。根據(jù)統(tǒng)計(jì)的事故率及評估專家組對燃?xì)夤具\(yùn)營者風(fēng)險(xiǎn)因素的詢問給每個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因素賦予不同的分值，每個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因素又分為幾個(gè)不同的子因素，用于評價(jià)風(fēng)險(xiǎn)，該風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)方法也作為美國管道及危險(xiǎn)材料安全局（PHMSA）的推薦方法。

4 結(jié)語

總體來看，國外對相關(guān)研究的時(shí)間較長，有些國家的研究較為系統(tǒng)并取得了不錯(cuò)的效果，有借鑒意義。但國外燃?xì)夤艿澜ㄔO(shè)時(shí)間更加久遠(yuǎn)，很多大城市的燃?xì)夤艿涝谏鲜兰o(jì)40年代就已經(jīng)敷設(shè)了，安裝材料比起國內(nèi)更加呈現(xiàn)多樣化，除了鋼管、鑄鐵管、PE管外，還有種類繁多的其他金屬管材與塑料管材。風(fēng)險(xiǎn)減緩措施主要是更換舊管道，更換出現(xiàn)質(zhì)量問題的管材。盡管隨著時(shí)間的積累，國外的燃?xì)夤窘⒘耸Ыy(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)龐大、分類詳細(xì)的數(shù)據(jù)庫，但不能直接應(yīng)用于我國的燃?xì)夤艿馈Ｋ灾荒茉趨⒖紘怙L(fēng)險(xiǎn)評價(jià)方法的基礎(chǔ)上，根據(jù)我國燃?xì)夤艿赖奶攸c(diǎn)來研究風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)方法。國內(nèi)研究的時(shí)間相對較短，雖然研究機(jī)構(gòu)及高校針對燃?xì)夤艿赖娘L(fēng)險(xiǎn)評價(jià)發(fā)表了很多文章，但進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用少。燃?xì)夤具€主要是應(yīng)用安全檢查表進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)，有些燃?xì)夤颈M管開發(fā)了自己的風(fēng)險(xiǎn)評估系統(tǒng)，但還未能推廣應(yīng)用。

本文主要研究了加拿大在城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)完整性管理方面的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，分析了關(guān)鍵表做的內(nèi)容。加拿大城鎮(zhèn)燃?xì)馔暾怨芾硪訡SA Z662為主要依據(jù)，該標(biāo)準(zhǔn)中給出了開展完整性管理的步驟、內(nèi)容和技術(shù)要求。