深圳燃氣管道完整性管理實踐和等級評價

王文想

（深圳市燃氣集團股份有限公司 深圳 518049）

地下燃氣管道是城市安全運行的“生命線”，作為城市能源供應(yīng)的大“動脈”之一，為城市生產(chǎn)生活提供了安全環(huán)保的清潔氣源。在管道運行一段時間后，由于腐蝕、老化，施工質(zhì)量不規(guī)范或外界破壞等，造成近年來燃氣事故頻繁發(fā)生，嚴重威脅人民群眾的生命健康和財產(chǎn)安全?！逗笔摺?．13”重大燃氣爆炸事故調(diào)查報告》[1]顯示，事故造成26人死亡，138人受傷。事故不僅造成重大人員傷亡和經(jīng)濟損失，也給城市公共安全帶來巨大挑戰(zhàn)，事故后果和教訓極為深刻。

目前，深圳地區(qū)敷設(shè)有342 km高壓燃氣管道和8 200余km中低燃氣管道，管道周邊環(huán)境復雜、人員密度大、建構(gòu)筑物多、第三方施工活動頻繁，安全管理面臨較大挑戰(zhàn)。深圳燃氣借鑒長輸管道先進管理經(jīng)驗，積極開展燃氣管道完整性管理，實現(xiàn)安全風險可控。

1 城鎮(zhèn)燃氣管道完整性管理現(xiàn)狀

管道完整性管理理念是識別導致事故發(fā)生的因素，預(yù)防事故的發(fā)生。經(jīng)過多年的研究和實踐，管道完整性管理已成為管道行業(yè)廣泛認可的安全管理模式，是保障管道本質(zhì)安全的根本技術(shù)。中石油管道公司管道完整性管理實踐充分證明，實施完整性管理消除了大量隱患，風險得到控制，本質(zhì)安全得到提高[2]。因此，管道企業(yè)開展完整性管理研究和實踐十分有必要，目前已成為城市燃氣管道安全管理研究的重要內(nèi)容。中石油昆侖燃氣、深圳燃氣和北京燃氣等燃氣企業(yè)在行業(yè)內(nèi)較早啟動管道完整性管理研究工作。但我國尚未出臺城鎮(zhèn)燃氣管道完整性管理的國家標準或行業(yè)標準。

在國外，美國機械工程師協(xié)會制定了ASME B31.8S《天然氣管道完整性管理系統(tǒng)》，美國石油協(xié)會制定了API ll60《危險液體管道完整性管理系統(tǒng)》[3-4]。2009年頒布美國聯(lián)邦法規(guī)《49 CFR Part192 Sub Part P》（《燃氣管網(wǎng)完整性管理》），開始立法推行城市燃氣管道完整性管理（Distribution Integrity Management Program，DIMP)。此后該法規(guī)成為燃氣管道完整性管理的綱領(lǐng)性文件，并在各大燃氣運營商中實施。自推行城市燃氣管道完整性管理以來，美國城市燃氣管道安全得到大幅提升，全美城市燃氣管道泄漏率從2010年的0.072 km-1下降到2018年的0.058 km-1。

2 深圳燃氣管道完整性管理應(yīng)用

城市燃氣管道不同于長輸管道，城市燃氣管道多彎頭、分支，管徑和壁厚變化大，壓力級別多。深圳燃氣參照長輸油氣鋼質(zhì)管道完整性管理先進做法，結(jié)合城鎮(zhèn)燃氣管道的特點，提出了管道完整性管理頂層框架，建立了包括數(shù)據(jù)采集、單元識別、風險評價、風險控制和效能評價的完整性管理體系。整個體系包括總則、程序文件和作業(yè)文件三級文件，用于規(guī)范數(shù)據(jù)采集與管理、風險評價和風險控制等完整性管理工作流程、內(nèi)容和要求等，適用對象為場站、高壓和中壓燃氣管道。

此外，深圳燃氣還建立了完整性管理數(shù)字化平臺，涵蓋了管道建設(shè)期數(shù)據(jù)采集、運行期管道檢測、維修維護等多個方面。通過體系文件、系統(tǒng)平臺與業(yè)務(wù)應(yīng)用構(gòu)成了深圳燃氣管道完整性管理應(yīng)用框架[5-6]，具體的應(yīng)用時期包括燃氣管道建設(shè)期和運行期。

2.1 建設(shè)期的完整性管理

管道完整性管理在建設(shè)期的運用是管道完整性管理的基礎(chǔ)。深圳燃氣自開展建設(shè)期管道完整性管理以來，高度重視管道施工數(shù)據(jù)采集和整理。數(shù)據(jù)采集內(nèi)容主要包括管道中心線坐標、高程、埋深、地理環(huán)境等地理信息，以及管道材質(zhì)、壁厚、防腐、焊接、檢驗等管道屬性數(shù)據(jù)。管道施工數(shù)據(jù)的采集工作應(yīng)伴隨著管道施工安裝同時進行，并在管道覆土回填前完成，主要北斗（Real - Time Kinematic，簡稱RTK）定位儀采集管道屬性數(shù)據(jù)和地理信息化數(shù)據(jù)。

為提升施工數(shù)據(jù)采集效率和質(zhì)量，深圳燃氣開發(fā)了施工數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，依托施工數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)開展高壓、中壓管道施工安裝數(shù)據(jù)采集和管理。1）通過關(guān)聯(lián)施工項目信息，重點采集施工管道材料信息、管件及安裝信息、管道焊接檢驗及防腐信息、穿跨越及施工方式、管道保護、附屬設(shè)施安裝及位置信息等關(guān)鍵信息。2）打通施工數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)（GIS），以及完整性系統(tǒng)接口，實現(xiàn)信息共享。3）基于固化于施工數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的基礎(chǔ)校驗、存在校驗、邏輯校驗和GIS校驗規(guī)則，針對現(xiàn)場采集的施工數(shù)據(jù)進行嚴格的數(shù)據(jù)校驗，保障數(shù)據(jù)的準確。

最后，通過GIS平臺對基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、管道本體數(shù)據(jù)、管道施工數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實現(xiàn)對施工現(xiàn)場的實時施工數(shù)據(jù)采集和展示，保證施工現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集的方便、準確、及時和完整，并在后臺地圖上即時查看現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)成果。另外，管道焊接及檢驗信息作為高壓管道施工質(zhì)量的一項重要指標，應(yīng)進行數(shù)字化處理，儲存到施工數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)字化管理。中壓管道應(yīng)重點關(guān)注埋深和位置信息。

2.2 運行期管道完整性管理

管道運行階段的主要任務(wù)是利用管道建造和運行維護數(shù)據(jù)，科學開展風險評價，嚴格落實風險管控，保障管道處于風險合理可接受的運行狀態(tài)。

●2.2.1 風險評價

深圳燃氣通過調(diào)查燃氣管道的周邊社會環(huán)境、人員活動、自然環(huán)境等因素，提出燃氣管道危害因素的識別與分類方法，統(tǒng)計因腐蝕、自然與地質(zhì)災(zāi)害、挖掘損傷、蓄意破壞、制管與施工、誤操作等多個因素導致事故發(fā)生的頻率，形成各種失效因素導致管道失效的基本概率。并結(jié)合國內(nèi)外燃氣管道事故統(tǒng)計，分析各類因素在危害因素中的權(quán)重，量化各類影響因素對燃氣管道失效概率的影響。依據(jù)國家和行業(yè)相關(guān)標準，建立適用于企業(yè)的燃氣管道風險評估模型和風險判定標準，形成系統(tǒng)的風險評價體系，指導企業(yè)開展風險分級管控[7]。目前，深圳燃氣每年定期開展管道周邊環(huán)境數(shù)據(jù)采集和風險評價工作，管道整體風險可控，未發(fā)現(xiàn)重大風險。

針對管道腐蝕缺陷，宜采用ASME B31G—2009《腐蝕管道剩余強度測定手冊》中的腐蝕管道安全評價方法，計算腐蝕管道的安全操作壓力，確定腐蝕管道的安全運行能力；針對管道焊縫缺陷，主要應(yīng)用美國石油協(xié)會API發(fā)布的API 579—2007《合于使用》中的裂紋評價程序來評價裂紋缺陷；針對管道變形缺陷，主要采用SY／T 6996—2014《鋼制油氣管道凹陷評價方法》來評價管道凹陷。通過對管道本體缺陷進行專項評價，確定管道安全狀態(tài)，指導制定管道維修維護計劃。

●2.2.2 風險控制

深圳燃氣通過收集定期開展管道內(nèi)檢測和定期檢驗，地災(zāi)災(zāi)害調(diào)查、管道日常巡檢和第三方工地巡查管理等管道信息，重點開展了管道內(nèi)檢測、定期檢驗和其他檢測數(shù)據(jù)的質(zhì)量審核和統(tǒng)計分析，以及管道缺陷修復和風險控制措施核查，最后給出風險評價分析及建議措施，具體技術(shù)路線如圖1所示。

圖1 鋼質(zhì)管道風險管控流程圖

燃氣管道風險管控要重點依托具體業(yè)務(wù)，建立風險清單和臺賬，依據(jù)管道完整性管理的流程，利用完整性管理系統(tǒng)做好記錄，及時分析處理，實現(xiàn)閉環(huán)管理。深圳燃氣結(jié)合多年的管道運行管理經(jīng)驗，將管道本體缺陷治理、防腐防護、地質(zhì)災(zāi)害、管道保護等列為風險管控的重點。

1）管道本體缺陷治理。自2013年以來，深圳燃氣結(jié)合管道服役時間和腐蝕情況，合理制定內(nèi)檢測和外檢測計劃。其中服役時間較長、腐蝕速率較快的重點管道，內(nèi)檢測和外檢測周期適當縮短。目前，部分高壓、次高壓管道已完成第二輪內(nèi)檢測，并進行前后兩次內(nèi)檢測數(shù)據(jù)自動對齊，為腐蝕缺陷評價提供詳細數(shù)據(jù)。另外，所有高壓、次高壓管道已按照檢測周期要求開展定期檢驗。對于內(nèi)檢測發(fā)現(xiàn)的管道腐蝕、變形和焊縫缺陷，先后采用復合材料修復、鋼質(zhì)環(huán)氧套筒、B型套筒、安全評估等方式修復處理，對于定期檢測發(fā)現(xiàn)的防腐層疑似缺陷進行開挖驗證和修復。深圳燃氣運用完整性管理系統(tǒng)分類儲存相關(guān)檢測數(shù)據(jù)，通過派發(fā)工單和跟蹤記錄維修過程，實現(xiàn)缺陷修復閉環(huán)管理。

2）防腐防護。深圳燃氣通過開展特殊施工管段陰保問題整改，安裝極性排流器，采取強制電流和犧牲陽極聯(lián)合保護陰極保護系統(tǒng)升級改造，不斷提升管道陰極保護水平。目前，高壓、次高壓管道沿線設(shè)置19處強制電流陰保站，安裝恒電位儀41臺，19處強制電流陰保站的恒電位儀運行情況較好，基本保持全年持續(xù)運行，滿足SY／T 5919—2009《埋地鋼質(zhì)管道陰極保護技術(shù)管理規(guī)程》中對陰極保護系統(tǒng)運行率大于98%的技術(shù)要求。

3）地質(zhì)災(zāi)害。深圳燃氣部分山地管線穿跨越地段多為溝壑、山地，地形起伏，地質(zhì)環(huán)境復雜，存在較大的地災(zāi)風險。2012年以來，通過委托專業(yè)機構(gòu)進行高壓、次高壓燃氣管道沿線的地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查工作，對管道沿線可能遭受的地質(zhì)災(zāi)害類型及危險性做出了初步評價，按照危險性高低進行分類分級管理。對于發(fā)現(xiàn)的地質(zhì)災(zāi)害點，已通過工程治理、定期巡查和安裝地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測與預(yù)警管理系統(tǒng)加強管理。目前，深圳燃氣只有危險性小和中等的地質(zhì)災(zāi)害點，無危險性大的地質(zhì)災(zāi)害點。

4）管道保護。管道保護主要任務(wù)是防范第三方工地破壞，應(yīng)充分利用各種智能化的監(jiān)控手段輔助日常巡查。（1）深圳燃氣積極利用智能感應(yīng)警報器，進行全天候、不間斷的監(jiān)測保護，減少第三方施工破壞；（2）定期開展第三方工地風險評估和標準化建設(shè)，通過增加臨時標示牌、張貼警示標語、采取硬隔離圍欄等措施，堅決防范第三方施工損壞；（3）推行管網(wǎng)分級巡查管理，根據(jù)不同壓力等級、施工類型等按風險大小確定巡查周期，提高了管網(wǎng)巡查工作的針對性；（4）積極推廣使用手機智能巡查系統(tǒng)，深圳燃氣自主研發(fā)了手機智能巡查系統(tǒng)，實現(xiàn)巡查計劃生成、事件處理、統(tǒng)計分析等信息化集成，加強了對巡查人員的管理力度和隱患處置能力，提高管道保護水平[8]。

3 管道完整性管理等級評價

目前，城鎮(zhèn)燃氣管道尚沒有管道完整性等級評價相關(guān)標準或規(guī)范，但是，城鎮(zhèn)燃氣管道完整性等級評價可參照SY／T 7472—2020《油氣管道完整性管理等級評估規(guī)范》執(zhí)行。依據(jù)SY／T 7472—2020，管道完整性管理等級評估主要從體系要求指標和執(zhí)行效果2個指標開展。其中完整性管理等級取體系要求和執(zhí)行效果等級中較低者。

體系要求指標又進一步分為完整性方法指標和管理指標2個方面：完整性方法指標包括數(shù)據(jù)管理、高后果區(qū)識別、風險評價、完整性評價、維修維護和效能評估6個程序以及相應(yīng)的23個一級要素、93個二級要素；管理指標包括領(lǐng)導與承諾、資源配置、人員資質(zhì)與培訓、變更管理和體系管理5個程序以及相應(yīng)的12個一級要素、44個二級要素。

依照管理水平的高低，管道完整性管理分為合法合規(guī)級、完整性初級、完整性中級、完整性高級4個階段，每個管理階段對應(yīng)不同的管理要素和子程序。體系要求等級與管理階段各等級之間的對應(yīng)關(guān)系見表1。

表1 體系要求等級劃分表

深圳燃氣通過參考長輸油氣管道完整性管理等級評估相關(guān)規(guī)范，對深圳燃氣管道完整性管理體系文件和執(zhí)行效果進行評估，用以判斷管道完整性管理成效和等級。

首先，深圳燃氣參考ASME B31.8S和SY／T 6621—2016《輸氣管道系統(tǒng)完整性管理規(guī)范》，結(jié)合所轄管道分布及特點，建立的完整性管理流程和體系文件，主要包括領(lǐng)導與承諾、資源分配、人員資質(zhì)與培訓、變更管理、數(shù)據(jù)收集與管理、管理單元識別、風險評價、風險控制、效能評價等內(nèi)容。

其次，執(zhí)行效果以管道風險識別、評價和控制情況為主要考核指標。深圳燃氣采用GIS、完整性管理和智能巡查等系統(tǒng)實現(xiàn)了管道數(shù)字化管理，建立了高壓、次高壓鋼質(zhì)管道數(shù)據(jù)采集、單元識別辦法和風險評估方法，完成了高壓、次高壓鋼質(zhì)管道內(nèi)檢測、定期檢驗等。另外，開展了管道保護、腐蝕防護、地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查和智能監(jiān)測，有效實現(xiàn)了鋼質(zhì)管道風險控制。

綜上所述，在收集管道完整性管理相關(guān)技術(shù)文件和管道完整性應(yīng)用數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，初步判斷完整性管理等級。然后按照SY／T 7472—2020規(guī)定的流程，選擇相應(yīng)的評估要素，要素涵蓋程序文件和對應(yīng)的一級要素、二級要素，然后按照符合、部分符合、不符合進行打分，綜合判斷。

經(jīng)過綜合評定，深圳燃氣管道完整性管理等級為“中級良好”，如圖2所示。

4 存在的問題

1）燃氣管道完整性管理基礎(chǔ)薄弱。由于早期燃氣管道工程建設(shè)施工質(zhì)量把關(guān)不嚴格，造成管道路由、埋深、壁厚等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)缺失或數(shù)據(jù)準確性差，部分運行管道不具備內(nèi)檢測工藝條件，導致無法有效開展管道完整性管理。此外，完整性管理涉及管道腐蝕、檢測、評價等多學科專業(yè)知識，具有較強的專業(yè)性。但是，燃氣行業(yè)完整性管理專業(yè)人才儲備不足，一定程度上制約燃氣管道完整性管理的推廣和應(yīng)用。

2）城鎮(zhèn)燃氣管道完整性管理標準規(guī)范缺失。我國城鎮(zhèn)燃氣管道完整性尚無國家標準或行業(yè)標準可依，尤其是燃氣管道是否應(yīng)該劃分高后果區(qū)，以及如何劃分高后果區(qū)還存在一定困擾和疑惑。根據(jù)深圳燃氣管道周邊環(huán)境調(diào)查，如果按照長輸管道高后果區(qū)劃分標準，那么深圳燃氣90%以上的管道位于高后果區(qū)，劃分高后果區(qū)對深圳燃氣管道安全管理的指導意義不大。因此，亟須制定城鎮(zhèn)燃氣管道完整性管理規(guī)范及配套標準體系，推動我國燃氣管道完整性管理應(yīng)用和推廣。

5 建議和結(jié)論

1）完整性管理是更高一級的安全管理模式，融合了管理手段和科學技術(shù)，是管道安全管理的創(chuàng)新，燃氣管道企業(yè)應(yīng)高度重視，積極推廣應(yīng)用。

2）及時制定城鎮(zhèn)燃氣管道完整性管理規(guī)范及配套標準，推動管道檢測和評價等相關(guān)技術(shù)應(yīng)用和專業(yè)人才培養(yǎng)，提升燃氣管道本質(zhì)安全和完整性管理水平。

3）重視管道完整性管理信息系統(tǒng)建設(shè)，利用信息系統(tǒng)采集管道數(shù)據(jù)，推動實體管道與數(shù)字化管道的同時交付，基于管道完整性理念，積極探索燃氣管道可視化管理和智能化運營，努力提升燃氣管道安全智能化管理水平。