天然氣集輸管線安全現(xiàn)狀與風(fēng)險(xiǎn)分析

＊何 穎

（重慶燃?xì)饧瘓F(tuán)股份有限公司九龍坡分公司 四川 400050）

管道運(yùn)輸是油氣生產(chǎn)中非常重要的內(nèi)容，其質(zhì)量的高低關(guān)系到油氣工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，隨著我國(guó)油氣工程的不斷發(fā)展，管道運(yùn)輸也開始被重視起來(lái)，油氣管道開始覆蓋在我國(guó)陸地下、大洋底部。當(dāng)前發(fā)達(dá)國(guó)家的原油管輸量占其總輸量的80%，天然氣管道長(zhǎng)距離運(yùn)輸量達(dá)95%，管道運(yùn)輸極大地方便了我國(guó)油氣資源的利用，迄今為止已經(jīng)有一百多年的歷史，如今已成為我國(guó)五大運(yùn)輸方式之一，其他四大運(yùn)輸方式分別為鐵路、公路、水路、航空。長(zhǎng)輸管道是管道運(yùn)輸中非常重要的一部分，長(zhǎng)輸管道與公路、鐵路、橋梁、河流、光纜、電纜的施工可能存在交叉施工，施工的安全性受到了極大的影響，如果出現(xiàn)管理不到位、監(jiān)護(hù)不到位、施工方法不正確等問(wèn)題，將會(huì)進(jìn)一步降低天然氣運(yùn)輸?shù)陌踩?。天然氣本身是一種易燃、易爆的物質(zhì)，會(huì)對(duì)管道內(nèi)部產(chǎn)生化學(xué)或電化腐蝕。同時(shí)，長(zhǎng)輸管道還會(huì)受到自然環(huán)境的影響，比如風(fēng)化、酸雨等，如果長(zhǎng)時(shí)間處于這種高壓、高溫或高濕的環(huán)境中，長(zhǎng)輸管道很容易出現(xiàn)破損、穿孔等問(wèn)題，這不僅會(huì)縮短管道的使用壽命，還會(huì)導(dǎo)致油氣資源泄漏從而引發(fā)中毒、爆炸或火災(zāi)等重大嚴(yán)重事故。因此，研究天然氣管道運(yùn)輸安全運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)便尤為重要。

1.天然氣管道運(yùn)輸技術(shù)與管理現(xiàn)狀

（1）天然氣管道運(yùn)輸技術(shù)現(xiàn)狀。目前，我國(guó)正在大力研究的天然氣管道運(yùn)輸技術(shù)主要包括：

地下儲(chǔ)氣庫(kù)建設(shè)：地下儲(chǔ)氣庫(kù)建設(shè)為我國(guó)復(fù)雜地質(zhì)條件下的儲(chǔ)氣技術(shù)開辟了新的途徑。為天然氣戰(zhàn)略儲(chǔ)備模式奠定了良好的基礎(chǔ)。天然氣的推廣和應(yīng)用，以及地下儲(chǔ)氣庫(kù)建設(shè)有關(guān)的創(chuàng)新成果，可以有效緩解夏季和秋季的天然氣容量，以及冬季和春季的供需矛盾。

建立長(zhǎng)輸管道系統(tǒng)：近年來(lái)，我國(guó)天然氣管道建設(shè)速度非常快，同時(shí)已建成多條天然氣管道。連接冀寧線、蘭銀線、中靖線等天然氣管道，以及華北、西北、東北、長(zhǎng)三角、珠江三角洲等區(qū)域天然氣管道系統(tǒng)。

高壓大口徑管道的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，目前，我國(guó)使用的最大管道直徑已超過(guò)1000mm，輸氣壓力可達(dá)10MPa以上，部分國(guó)外管道可達(dá)20MPa。西氣東輸工程中使用的管道總長(zhǎng)4200km，管徑1016mm，設(shè)計(jì)壓力10MPa。中國(guó)正在研究與大輸量管道相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)的可行性。

（2）天然氣運(yùn)輸安全管理現(xiàn)狀。目前，天然氣管道通常包括集輸管道、站點(diǎn)等主要設(shè)施，也包括防腐、焊接、通信等復(fù)雜的長(zhǎng)距離輸送系統(tǒng)。在長(zhǎng)途運(yùn)輸中，它面臨著一系列明顯的安全問(wèn)題，這些問(wèn)題概括為以下三個(gè)方面：

①社會(huì)原因造成破壞。自然的原因主要體現(xiàn)在管道的腐蝕和泄漏方面，這是因?yàn)樵谔烊粴膺\(yùn)輸中，無(wú)縫管、直縫管和螺旋縫管往往是制造其管道的主要材料，而管道在使用過(guò)程中通常直接暴露在空氣、水或地下，一旦長(zhǎng)時(shí)間使用，容易產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)泄漏問(wèn)題。

②管理保護(hù)意識(shí)缺失。目前，天然氣正逐步滲透到國(guó)民生活的方方面面，雖使人們的生活更加便利，但同時(shí)也忽視了對(duì)管道安全的監(jiān)控管理，傳統(tǒng)的管道安全管理模式在處理各種管道損壞和事故方面顯得力不從心。

③管道安裝管理不合格。天然氣管道施工安裝的故障管理將對(duì)未來(lái)天然氣儲(chǔ)運(yùn)的安全產(chǎn)生重大影響，嚴(yán)重影響天然氣管道的穩(wěn)定性、安全性和可靠性。

2.天然氣輸氣管道安全運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)

（1）工藝場(chǎng)站運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。天然氣管道與其他工程建設(shè)中務(wù)必采用的管道線路有一定差別。在開展管路設(shè)計(jì)的狀況下，務(wù)必防止占用建筑的地下管路，不然天然氣管道將遭受排水管道和廢水管道的影響，這也不合乎天然氣運(yùn)送的標(biāo)準(zhǔn)要求。影響天然氣運(yùn)輸管路安全的要素很多。在進(jìn)行有關(guān)工作的狀況下，充分發(fā)揮功效的是管路設(shè)計(jì)工作人員。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)不但要設(shè)計(jì)地下天然氣管道，還需要考慮天然氣管道的運(yùn)輸效率。在天然氣運(yùn)輸?shù)娜^(guò)程中，輸氣管路務(wù)必根據(jù)站場(chǎng)服務(wù)運(yùn)用于許多自動(dòng)化加壓設(shè)備和儀器設(shè)備。在充分發(fā)揮其正常功效之前，務(wù)必由技術(shù)工程師進(jìn)行調(diào)節(jié)。因而，在天然氣管路運(yùn)輸過(guò)程中，工藝站的安全非常容易遭受職工具體實(shí)際操作的影響，造成全部管網(wǎng)的安全系數(shù)降低。天然氣管道在工藝站清除時(shí)，部分職工違背具體實(shí)際操作要求，未按要求快速開啟手球筒盲板，極易導(dǎo)致天然氣泄漏事故。在全部管網(wǎng)的運(yùn)作過(guò)程中，也必需運(yùn)用自動(dòng)化技術(shù)的檢測(cè)設(shè)備來(lái)測(cè)試全部系統(tǒng)的可靠性，但在這個(gè)過(guò)程中，工作人員非常容易做出不正確的判斷，這將造成沒法保證自動(dòng)化技術(shù)在天然氣泄漏過(guò)程中的運(yùn)行。全自動(dòng)控制系統(tǒng)無(wú)法在第一時(shí)間關(guān)掉閥門從而導(dǎo)致安全風(fēng)險(xiǎn)。工藝站設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)過(guò)程中存有很大風(fēng)險(xiǎn)性。全部天然氣運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)務(wù)必應(yīng)用更多設(shè)備。與此同時(shí)，實(shí)際操作自動(dòng)控制儀表，一旦自動(dòng)儀表和設(shè)備在正常運(yùn)作中不平穩(wěn)，將影響全部輸氣管網(wǎng)的安全。

（2）輸氣管道損壞風(fēng)險(xiǎn)。在具體輸送過(guò)程中，輸氣管路很有可能被毀壞，造成全部管網(wǎng)的安全系數(shù)降低。相關(guān)單位執(zhí)行該項(xiàng)目所需資金極大，部分天然氣公司在施工建設(shè)的過(guò)程中為了節(jié)約建設(shè)成本采用不符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的材料，這些材料在施工完成后的一段時(shí)間內(nèi)是沒有問(wèn)題的，但是當(dāng)使用一段時(shí)間后問(wèn)題就會(huì)暴露出來(lái)，嚴(yán)重的會(huì)直接造成天然氣泄漏的安全事故。天然氣管道的材料多是運(yùn)用的鋼材，而且需要常埋地下，在長(zhǎng)期的管道運(yùn)行過(guò)程中，容易受到地下水以及土壤環(huán)境中的酸性成分腐蝕，造成管道的損壞。輸氣管道埋于地下，在一些工程施工的時(shí)候，容易將深埋地下的天然氣管道挖掘，造成天然氣管道損壞，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致天然氣泄漏事故，直接影響天然氣管道運(yùn)輸?shù)陌踩?/p>

（3）管道企業(yè)制止違章行為力度和手段有限。近些年，管道企業(yè)持續(xù)健全管道維護(hù)管理計(jì)劃，每年以書面形式向管道所屬地政府機(jī)構(gòu)匯報(bào)，并組織開展管道維護(hù)知識(shí)的宣傳策劃和整體學(xué)習(xí)計(jì)劃。設(shè)定數(shù)據(jù)加密沿線管道安全標(biāo)志設(shè)備，機(jī)構(gòu)關(guān)鍵巡查，制止違規(guī)出行等違紀(jì)行為，嚴(yán)格維護(hù)施工工地的安全，進(jìn)行典型性實(shí)例剖析，加強(qiáng)管道施工工地的警示教育和宣傳策劃教育，加強(qiáng)對(duì)管道檢測(cè)中心日常工作的控制，創(chuàng)立緊急工作組，貯備緊急物資供應(yīng)，隨時(shí)隨地隨處解決管道緊急事件。機(jī)構(gòu)基層單位整體工作人員開展管道安全防護(hù)聯(lián)系和查驗(yàn)，參加工程動(dòng)工前的設(shè)計(jì)和工程施工工作，控制站場(chǎng)選址、生產(chǎn)等工藝流程，挑選設(shè)備和施工工藝，控制和查驗(yàn)工程質(zhì)量，發(fā)覺和控制很有可能給生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)造成各種安全風(fēng)險(xiǎn)的施工問(wèn)題，為生產(chǎn)安全平穩(wěn)運(yùn)行打下基礎(chǔ)。

3.加強(qiáng)天然氣運(yùn)輸管道安全運(yùn)行的策略

（1）實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化工藝場(chǎng)站的管理。在加強(qiáng)天然氣運(yùn)輸管道安全運(yùn)行效率的過(guò)程中，建筑施工方務(wù)必加強(qiáng)工藝站的管理功效，使管道工程施工在天然氣運(yùn)輸過(guò)程中處在安全環(huán)境中。我國(guó)對(duì)天然氣運(yùn)輸管道工藝站場(chǎng)提出了有關(guān)安全標(biāo)準(zhǔn)，各單位務(wù)必嚴(yán)格遵循有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，提升管理效果。在對(duì)施工過(guò)程設(shè)備執(zhí)行管理和控制時(shí)，管理人員應(yīng)提升管理和控制的幅度。對(duì)于工藝站的基層職工，務(wù)必開展嚴(yán)格的培訓(xùn)，便于根據(jù)單位管理計(jì)劃加強(qiáng)管控效果，防止影響工藝站管理效果的要素。為了確保天然氣管道設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量，各單位務(wù)必配置專職人員開展準(zhǔn)時(shí)查驗(yàn)和維護(hù)保養(yǎng)，還務(wù)必加強(qiáng)對(duì)設(shè)備拆卸效果的管理。工藝站的儀表和自動(dòng)化技術(shù)也務(wù)必準(zhǔn)時(shí)開展維護(hù)保養(yǎng)和查驗(yàn)，不然在應(yīng)急狀況下無(wú)法反映自動(dòng)控制設(shè)備的功效。工藝站務(wù)必嚴(yán)格控制設(shè)備的具體實(shí)際操作。為了提升職工的工作積極性和安全觀念，可以執(zhí)行獎(jiǎng)罰考評(píng)，提高職工的積極主動(dòng)性。

（2）做好管道防腐工作。①工藝管道材質(zhì)選擇。工程所使用的管道主要用于含硫天然氣的輸送，選擇合適的管材能有效的確保管道在運(yùn)行期間的安全性，不會(huì)因?yàn)楦鞣N腐蝕作用導(dǎo)致管道出現(xiàn)開裂、爆管的事故。

由于硫化物的應(yīng)力開裂具有一定的突發(fā)性，因此在短時(shí)間就有可能造成管道開裂。而對(duì)于一些敏感性的材料，其應(yīng)力腐蝕的水平點(diǎn)非常低，極易造成管道的爆破，事故后果的嚴(yán)重性增加。電化學(xué)腐蝕除通過(guò)選材進(jìn)行控制外，還可以通過(guò)清管、加注緩蝕劑、控制流速、溫度等內(nèi)腐蝕控制措施進(jìn)行控制。而硫化物應(yīng)力開裂只能通過(guò)選材進(jìn)行控制。因此陳家溝管線遷建工程輸氣管道的材料選擇中，根據(jù)本工程輸送介質(zhì)的腐蝕特點(diǎn)，主要考慮硫化物的應(yīng)力腐蝕開裂，管道的選材遵循以下要求：A.必須確保材料的抗SCC性能，防止破裂發(fā)生重大事故；B.耐電化學(xué)腐蝕且局部腐蝕低；C.材料易加工、焊接；D.充分考慮其帶來(lái)的效益，選擇性價(jià)比高的材料。

②管線材質(zhì)選擇。管道選用符合《石油天然氣工業(yè)管線輸送系統(tǒng)用鋼管》GB/T 9711-2017中要求的L245NS PSL2級(jí)鋼管。

③閥門的材質(zhì)選擇。閥門材料選擇滿足下述要求。所有閥門的球體、閥座、閥桿和其他內(nèi)件具有抗H2S腐蝕的性能。閥門的材料符合GB/T 20972/SY/T0599和NACE MR 0175/ISO15156及有關(guān)閥門材料標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)技術(shù)規(guī)格書的要求，使用閥門的性能滿足工況的要求，其使用壽命較長(zhǎng)。所有閥門選材能適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)氣候條件、環(huán)境溫度、工作介質(zhì)及操作條件。

④儀表的材質(zhì)選擇。所有現(xiàn)場(chǎng)儀表設(shè)備與含硫介質(zhì)接觸的所有部件的選用材質(zhì)均適用于含硫介質(zhì)的使用條件，符合NACE MR 0175/ISO15156的有關(guān)規(guī)定，具有抗硫化物應(yīng)力腐蝕開裂（SSC）和抗氫誘發(fā)裂紋（SIC）的性能。儀表選用材質(zhì)等級(jí)不低于管道材質(zhì)等級(jí)。

（3）管道的防腐措施。①外防腐。針對(duì)工程的管線特點(diǎn)，管道全線采用性能優(yōu)異的三層PE常溫型外防腐層，對(duì)于穿越路段則采用加強(qiáng)級(jí)，而一般路段采用普通級(jí)；防腐層的施工工藝按《埋地鋼質(zhì)管道聚乙烯防腐層》GB/T 23257-2009的要求執(zhí)行，焊口需進(jìn)行焊后熱處理，為防止熱處理?yè)p傷防腐層，需在管端預(yù)留600～610mm的長(zhǎng)度。

對(duì)于管道的彎管的處理采用熱煨彎管防腐，補(bǔ)口補(bǔ)傷采用聚乙烯熱收縮帶防腐，每個(gè)焊口采用3個(gè)熱收縮帶。熱收縮帶產(chǎn)品性能及補(bǔ)口施工的質(zhì)檢執(zhí)行GB/T 23257-2009的要求。

②陰極保護(hù)。由于工程材料主要是管道，所以根據(jù)其特點(diǎn)采用犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法，該方法是的電化學(xué)原理為將兩種不同電極電位的金屬放置于電解質(zhì)體系當(dāng)中，在具有導(dǎo)線連接的情況下內(nèi)部產(chǎn)生電流，此時(shí)負(fù)電極電位金屬為陽(yáng)極，為了對(duì)作為陰極的天然氣管道進(jìn)行保護(hù)，有效利用兩種金屬的電極電位差，體現(xiàn)在天然氣管道保護(hù)當(dāng)中就是將更為活潑的金屬作為陽(yáng)極犧牲電纜或者鋼芯，利用自身電極較負(fù)的特點(diǎn)不斷腐蝕溶解對(duì)陰極金屬天然氣管道提供保護(hù)。

③犧牲陽(yáng)極及測(cè)試樁安裝。根據(jù)《埋地鋼質(zhì)管道陰極保護(hù)技術(shù)規(guī)范》（GB/T 21448-2008），新建燃?xì)夤艿佬璋惭b犧牲陽(yáng)極和測(cè)試樁對(duì)管道進(jìn)行測(cè)試保護(hù)，犧牲陽(yáng)極和測(cè)試樁從起點(diǎn)開始，每500m設(shè)置一組，同時(shí)輔助接地床用鎂合金做犧牲陽(yáng)極，每個(gè)接地點(diǎn)需設(shè)置2支袋裝輔助接地體對(duì)管道進(jìn)行保護(hù)。

④絕緣接頭安裝。在改線段的起點(diǎn)、終點(diǎn)分別各安裝絕緣接頭一個(gè)。

⑤腐蝕檢測(cè)與檢測(cè)的設(shè)置。A.防腐層完整性檢查。埋地管道的外腐蝕造成的主要原因是由涂層缺陷導(dǎo)致的，而當(dāng)涂層出現(xiàn)缺陷同時(shí)陰極保護(hù)裝置也失效了，那么就會(huì)引起管道外腐蝕加速，所以為了對(duì)管道進(jìn)行腐蝕預(yù)控，在管道下溝、回填后都需要對(duì)管道的防腐層完整性進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后該補(bǔ)傷的補(bǔ)傷，要開挖補(bǔ)修的開挖補(bǔ)修。B.陰極保護(hù)有效性評(píng)價(jià)。在管道試運(yùn)行測(cè)試期，要對(duì)管線的各處進(jìn)行有效性評(píng)價(jià)，確保每個(gè)部位都得到有效保護(hù)，沒有欠?；蜻^(guò)保的現(xiàn)象，同時(shí)對(duì)全線進(jìn)行測(cè)試，保證各點(diǎn)的電位在允許的準(zhǔn)則范圍內(nèi)。

（4）加大安全管理力度。安全主要由廠區(qū)負(fù)責(zé)，由于工程主要是在室外施工，所以設(shè)置的安全機(jī)構(gòu)一般有：應(yīng)急機(jī)構(gòu)、巡檢機(jī)構(gòu)、HSE辦公室以及安全保衛(wèi)科。

對(duì)于施工線路較長(zhǎng)的工程，至少需配備兩名巡線工人，同時(shí)還需要至少兩名安全員以及一名注冊(cè)安全工程師進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安全管理。而應(yīng)急小組以及安全保衛(wèi)人員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工人員由公司自行安排。為保證本工程施工過(guò)程中工人及管理人員的安全，所以需要對(duì)管理人員及工人進(jìn)行相關(guān)安全培訓(xùn)以及應(yīng)急救援演練。由公司請(qǐng)相關(guān)的安全專家對(duì)公司的所有人員進(jìn)行培訓(xùn)，管理人員每半年進(jìn)行一次培訓(xùn)，主要包括安全應(yīng)急處理、異常情況檢查、現(xiàn)場(chǎng)搶修技術(shù)方案、安全注意事項(xiàng)、個(gè)體防護(hù)知識(shí)的等；員工每季度開展一次安全培訓(xùn)并且每月開展安全教育，主要包括異常情況判斷、應(yīng)急逃生及自救、個(gè)體防護(hù)知識(shí)等。在每次培訓(xùn)后還應(yīng)對(duì)培訓(xùn)人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)考核，考核合格者可繼續(xù)工作，不合格者需重新學(xué)習(xí)并再次考核合格后方可重新上崗工作。公司還應(yīng)每年度進(jìn)行一次應(yīng)急救援演練，演練結(jié)束后要總結(jié)分析，對(duì)不足部分進(jìn)行修改完善。

（5）采取天然氣管道保護(hù)的聯(lián)防機(jī)制。如果石油或天然氣受損，事故率將增加一倍。因此，企業(yè)、政府和公眾必須努力提高對(duì)油氣安全管理重要性的認(rèn)識(shí)，并消除各種隱患。公司需要進(jìn)行定期的員工培訓(xùn)以提高安全意識(shí)。政府需要采用標(biāo)準(zhǔn)化的方法來(lái)管理天然氣管道。在特殊情況下，有必要提醒有關(guān)建設(shè)部門和公司，必須嚴(yán)格按照規(guī)定的管道管理計(jì)劃進(jìn)行操作，以避免潛在的安全管理風(fēng)險(xiǎn)。此外，天然氣管道的安全管理存在風(fēng)險(xiǎn)，因此政府和企業(yè)需要加強(qiáng)其協(xié)作機(jī)制，建立和完善政府與企業(yè)的合作機(jī)制，將支持實(shí)施油氣管道安全管理，充分發(fā)揮合作機(jī)制的有效性，并分享有關(guān)管道安全運(yùn)行的信息管道協(xié)議保護(hù)以減少事故，為人民群眾提供安全健康的服務(wù)。目前，重點(diǎn)地區(qū)的建設(shè)單位和居民主要通過(guò)《管道安全防護(hù)通知單》向建設(shè)單位和居民報(bào)告宣傳。通過(guò)齊抓共管，嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)法律法規(guī)，履行管道保護(hù)義務(wù)，嚴(yán)厲打擊破壞管道的罪犯，破壞威脅管道安全運(yùn)行的違法建筑，杜絕違反管道預(yù)清潔和惡意占用的行為，開展油氣管道保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)宣傳，形成良好的天然氣管道社會(huì)保護(hù)環(huán)境。

4.結(jié)語(yǔ)

天然氣被廣泛使用并用作一種清潔能源。作為燃料，天然氣流入我國(guó)成千上萬(wàn)的家庭。因此，油氣運(yùn)輸已成為國(guó)家工作的重中之重。結(jié)合油氣管道問(wèn)題提出針對(duì)性改革策略，促進(jìn)油氣管道運(yùn)輸?shù)陌踩芾恚_保油氣安全管理有效運(yùn)行。確保天然氣管道安全運(yùn)行的現(xiàn)實(shí)。同時(shí)，有必要制定具體措施來(lái)解決這一問(wèn)題，并利用科學(xué)技術(shù)實(shí)施輸氣管道的安全管理。通過(guò)采取科學(xué)的管理方法，有可能提高我國(guó)輸氣管道的安全管理水平。