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油氣管道運(yùn)行安全與完整性管理

文檔作者：李鶴林文檔來源：中國石油天然氣集團(tuán)公司咨詢中心		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時間： 2021年07月16日
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專家論壇
口中國石油天然氣集團(tuán)公司咨詢中心李鶴林
中國工程院院士
接要：隨著世器油氣工業(yè)的發(fā)展，汝氣管道運(yùn)輸監(jiān)遺逮興起，管遭越鑲越長，管徑越來越大，但翻伴
尚生的管道破裂、爆炸、起火等等事故也屢屢發(fā)生，這類事故往往造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失、人身傷亡和環(huán)境破壞。
因此，世界各國對油氣運(yùn)輸管道的運(yùn)行安全問題都特別重視，為防不測，研究開發(fā)了許多預(yù)測、檢測、預(yù)防、
分析、診斷等方法和技術(shù)，對降低事故發(fā)生頻率起了很大的作用。油氣管道的完整掛和完整性管理是最近幾年
在以駐方法和攝拳的基磁上提交黲一秘羲魏念、麓方法、新技術(shù)，也是管道互程技術(shù)領(lǐng)域諺究的熱點(diǎn)，本文緞
合國內(nèi)外大量的實(shí)際情況對此進(jìn)行了系統(tǒng)介紹，提出了加強(qiáng)這方面研究工作的重要意見和建議。
關(guān)鍵詞：油氣管道失效分析完整憾管理
管道運(yùn)籍是石油、天然氣最經(jīng)游、最合瑾的一種運(yùn)輸
方式。由于石油、天然氣的易燃、易爆和具有毒性等特
點(diǎn)，管道的安全運(yùn)行非常重要。
油氣輸送管道長時間服役后，往往因外部干擾、腐
蝕、管材和施工凌基等原因發(fā)生失效事故，吾|起火災(zāi)、爆
炸和周圍人畜中毒，造成重大經(jīng)濟(jì)損失、入員傷亡和環(huán)
境污染。在油氣管道失效事故發(fā)生后，及時對失效模式、
機(jī)理和原因進(jìn)行分析和診斷，對于減少管道失效事故、防
止類飯事故的耋演具有重要的意義。近年來，國外在繼
續(xù)蓬視油氣管道失效分析工作的同時，提出了管道完整
性管理的理念，并制定了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。國外的研
18 石涵科技論壇2∞7。2
究與實(shí)踐認(rèn)為，遺過漣氣管道完整性管理不{叉可以大大
降低管道事故發(fā)生攀，而且能夠避免不必要和無計劃的
管道維修和更換，從而獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
一、油氣管道失效模式、原因與后果
20世紀(jì)50年代以來，隨著漓氣管道的大量鋪設(shè)，管
道事故屢屢發(fā)生，并造成了一系列災(zāi)難性后果。據(jù)統(tǒng)計，
迄今為止管道破裂裂縫最長的事故是1960年美國Trans～
westem公司的一起輸氣管道脆性破裂事故。這條管道管
徑30訊(762mm)，鍛級X56，裂縫長度達(dá)13km％損
失最慘重的一起事故是1989年前蘇聯(lián)烏拉爾山隧道附近
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期管線材質(zhì)不良，螺旋焊管制造質(zhì)量差，現(xiàn)場焊接質(zhì)量
不過關(guān)，焊縫存在未熔合、噘嘴、補(bǔ)焊產(chǎn)生的未回火馬
氏體等缺陷，對H，S應(yīng)力腐蝕比較敏感。
隨著管道的大量敷設(shè)和長期運(yùn)行，管道事故越來越
多，除前面提到的案例外，這里再舉幾個國外典型管道
失效事故的例子：
(1)1965年，美國路易斯安那州發(fā)生一起嚴(yán)重的輸
氣管道爆裂事故，當(dāng)場炸死17人，鋼管爆裂8m。
(2)1989年5月，美國加利福尼亞州發(fā)生一起直徑
355．6mm(14in)成品油輸送管線泄漏著火事故，造成2
人死亡，31人受傷。
(3)1989年10月，離美國得克薩斯州海岸0．8km處，
一條直徑406．4mm(16in)天然氣管線破裂，泄漏氣體爆
炸著火，使附近一條漁船損壞，人員全部遇難。
(4)1994年3月，美國新澤西州境內(nèi)一條大口徑天
然氣管道斷裂，引起大火，附近8幢大樓化為灰燼。破斷
處以前曾發(fā)生過機(jī)械損傷，管壁減薄。
(5)1995年7月29日，加拿大TransCanada公司
的一條輸氣干線在Manitoba附近發(fā)生爆炸，造成3條天
然氣管道輸氣中斷，爆炸產(chǎn)生的火球在30mile以外都能
看見。
(6)2000年8月，美國新墨西哥州發(fā)生一起天然氣
管道爆炸事故，造成12人死亡。該管道于1950年建造，
破裂處可以發(fā)現(xiàn)明顯的內(nèi)腐蝕坑。
(7)2004年7月30日，比利時布魯塞爾以南40km
處發(fā)生一起天然氣管道爆炸著火事故，造成21人傷亡。管
道鋼級x70，管徑36in(914．4mm)，壁厚10mm。爆炸原
因系第三方損傷引起，損失尺寸為長280mm，深7mm，
損傷處剩余壁厚3mm。
我國油氣輸送管線事故也曾多次發(fā)生，比較典型
的有：
(1)1998年7月18日，四川大天池氣田天然氣管線七
橋輸氣站分離器管道發(fā)生爆炸事故，死亡4人。失效分析
確認(rèn)該事故為化學(xué)爆炸，是管道內(nèi)天然氣與空氣混合，達(dá)
到發(fā)生爆炸的臨界值所致。起因是管道內(nèi)有氧，使硫化
物自燃。
(2)1994—1995年勝利油田發(fā)生3起稠油熱采用注蒸
汽管道的爆管事故，損失達(dá)3000萬元。濕蒸汽發(fā)生器(直
20 石油科技論壇2007．2
流式鍋爐)爐管同樣發(fā)生多起爆管事故。事故中管道使
用壽命最短的僅有43天，一般為1年左右。
(3)四川天然氣管道曾經(jīng)發(fā)生多起硫化物應(yīng)力腐蝕引
起的爆裂事故，其中一起發(fā)生在1995年底，泄漏的天然
氣引起了火災(zāi)。管道為妒720×8．16mm螺旋焊管，工作
壓力為1．9～2．5MPa。
(4)2004年陜京線榆林神木附近發(fā)生天然氣泄漏事故，
幸未發(fā)生爆炸及火災(zāi)，也無人員傷亡。經(jīng)調(diào)查，系第三
方損壞所致。
二、油氣管道完整性管理
鑒于管道缺陷和損傷不能完全避免和杜絕的實(shí)際情
況，國外在20世紀(jì)60年代末期便開始了在役管線的檢測
和剩余強(qiáng)度評價，并逐步把它納入壓力管道標(biāo)準(zhǔn)。20世
紀(jì)90年代，隨著國際上對管道運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和安全性兼顧
的要求逐步升級，歐美等發(fā)達(dá)國家提出了管道適用性評
價和風(fēng)險評價的概念。經(jīng)過10余年的發(fā)展，已形成許多
評價標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，之后，2001年，API和ASME提出管
道完整性管理的概念，并頒布了有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，即
API 1160㈣和ASME B31．8S【0]。目前，油氣管道完整性
管理已成為管道工程領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。通過管道完整性
管理，不僅可以大大減少管線事故發(fā)生率，而且可以避
免不必要和無計劃的管道維修和更換，從而獲得巨大經(jīng)
濟(jì)效益和社會效益。
管道完整性是指管道始終處于完全可靠的服役狀態(tài)，
其內(nèi)涵包括三個方面：一是管道在物理上和功能上是完
整的；二是管道始終處于受控狀態(tài)；三是管道運(yùn)營商已
經(jīng)并仍將不斷采取措施防止失效事故發(fā)生[10】。
管道的完整性管理是指管道運(yùn)營商持續(xù)地對管道潛
在的風(fēng)險因素進(jìn)行識別和評價，并采取相應(yīng)的風(fēng)險控制
對策，將管道運(yùn)行的風(fēng)險水平始終控制在合理的和可接
受的范圍之內(nèi)。換言之，管道完整性管理就是對影響管
道完整性的各種潛在因素進(jìn)行綜合的、一體化的管理。
油氣管道完整性管理的流程如圖3所示。
完整性管理是由“潛在危險因素的識別及分類”、“數(shù)
據(jù)的采集、整合及分析”、“風(fēng)險評價”、“完整性評價(在
基于風(fēng)險的檢驗(yàn)前提下進(jìn)行)”、“完整性評價結(jié)果的決
策、響應(yīng)和反饋”等5個方面的管理組成，并形成閉環(huán)系
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2(CP1C因基步素圖數(shù)步驟下于體例升及各地壞學(xué)實(shí)害式律所效方是術(shù)某油現(xiàn)的等管統(tǒng)表進(jìn)道險震風(fēng)尺12ors．于的素驟13所據(jù)驟)1no、。一中了及各后和因場建檢氣法理用的示行質(zhì)進(jìn)部險面風(fēng)×括油：245bs評識風(fēng)定管3摩有：4ae不低值分可含和地庀施果油測災(zāi)的著種立管素經(jīng)行角適險風(fēng)，氣潛：b價別險氣bq×性(完數(shù)危道(=isu及甲的、僅可失定害工度技故析檢氣濟(jì)用石綜缺質(zhì)進(jìn)道重險靠風(fēng)在管據(jù)整4Fel險Σ代風(fēng)分檢散道風(fēng)ain、義僅以危合完對屬性效術(shù)油測災(zāi)的管缺能行講評險陷障性的Rcit測類表險完察評險評采ely、為價估分失害工帶快性括提整方是來樹管評識道量陷風(fēng)，險)u分失指價集價因整錯r、之價供分別化和因失它完尼性技效數(shù)方來析法理的程等自評適速道險評、結(jié)e效數(shù)析0性、。乘估內(nèi)前基失指據(jù)效整有術(shù)法然用的等管類素級適風(fēng)，整果價管方矩類合的(=、。與信關(guān)型外如完并性數(shù)機(jī)概理用礎(chǔ)社科積站等管險風(fēng)，：理技Σ型法運(yùn)陣決及。會危在地場學(xué)定帶性息成排是械率電的矩等管美評道鍵險首流分策(行，術(shù)(c。與價元先化?；ば蛐约际莵泶死淼哪靠圃O(shè)評跨陣險程、析F。即參對響a、價信前基學(xué)害工應(yīng)技施術(shù)源潛現(xiàn)的礎(chǔ)程風(fēng)，／：i×專于數(shù)應(yīng)(l、。與代包因在基對年息技按是術(shù)比水礎(chǔ)科程腐雖識險風(fēng)和Cu、壓家油)r、上于別危發(fā)在完工平所技括材然的系素蝕評較險高反e打材氣縮饋、。價元失害展工開技整料普術(shù)機(jī)比求的程系統(tǒng)評識風(fēng)分料機(jī)輸(價別和因展應(yīng)性效方術(shù)械科程等統(tǒng)起較進(jìn)遍險，／G參方等送I、分力后學(xué)展工年技來法的管粗素而設(shè)評：)S數(shù)法管)與且中價作做包可備術(shù)析略的科程等管腐道風(fēng)，、的等道I。些以包及對層工括故有法的蝕道險高，)T建的風(fēng)、介但包失它密對技括是檢潛程管評障面風(fēng)：立險風(fēng)、上價切制可在所括政效術(shù)測環(huán)第管紹診道采險矩等險、。三以關(guān)危境大失工技斷案涉用策管線評，應(yīng)等陣、中為價例大如完技效數(shù)方術(shù)程系缺道。、。力地基庫據(jù)提整本術(shù)案法破統(tǒng)表陷風(fēng)1、從性管 謄123456789d2ABCDIl(～2?不失很有石頻中全參在基它家對放泛線聯(lián)較適0lVl災(zāi)23．0嚴(yán)輕可太效時油繁7)于加合困國在復(fù)應(yīng)當(dāng)我是系線評道難．度微重半基發(fā)可后科能2的了價國將雜檢用石研統(tǒng)評進(jìn)難高的定量發(fā)技果生能于“。估力加方油測的究行，發(fā)生論分量了公天定總技拿案法而西軟這量項(xiàng)壇生析風(fēng)(。一且件司大放術(shù)檢概氣然目進(jìn)H方險CR東包在氣測率行需，的A—法評()價優(yōu)低值利和擁括更研能要輸集預(yù)管FR價和，BE”化團(tuán)夠失已智有究評，道IR即方高)P代估克公利安據(jù)效機(jī)能I后是概法檢R于內(nèi)加司后庫很排服構(gòu)表道部量A以果率，測M做分參國好定拿果檢牽管降(I即風(fēng)技DH一低加地大頭支材測的量際C以軟險術(shù)A值先和撐研種管組設(shè)風(fēng))件評風(fēng)代名成方究織給美計進(jìn)道險價可險為入國定所水法管評運(yùn)階，(為以指P。價作公國外平段線行IR基對AR上為它就式往檢系線過際)A為油礎(chǔ)(MP上會往方是測程統(tǒng)采風(fēng)，2I基氣，)1DR中分員將法活用的而險0A中用的礎(chǔ)長M。動單多把析檢此缺風(fēng)I于工求的輸D個位少水測理軟過險業(yè)出管風(fēng)件國平排重，界管線道下對廣序比點(diǎn)。，
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