輸油氣管道安全技術探討

高黎麗

（遼河油田建設工程二公司，遼寧 盤錦 124010）

由于油氣的易燃、易爆及毒性等特點，一旦系統發生事故，容易引起火災及爆炸，特別在人口稠密地區，此類事故往往會造成人員嚴重傷亡。此外，管道事故還會引發上游的油氣田和下游的工礦企業停工減產。特別是輸氣管道直接擔負大中城市居民的生活供氣，一旦中斷供氣，將影響千家萬戶的生活和社會的正常秩序，造成巨大影響和損失。與天然氣泄漏不同，油品大量泄漏還會污染水源、土壤，對公眾健康及環境造成長期的不良影響。我國油田內部輸送管網和城市管網遍布全國各地。在這些管道中，60%以上已運行多年，有的已運行二三十年，爆管事故時有發生。這些管道的安全維護工作迫在眉睫，對其采取必要的安全措施同時進行剩余強度評價和剩余壽命預測，具有重大技術經濟意義和社會效益。

1 輸油氣管道出現安全問題的主要原因

造成管道失效的原因很多，常見的有材料缺陷、機械損傷、各種腐蝕(包括應力腐蝕和氫脆)、焊縫裂紋或缺陷、外力破壞等。管道的斷裂失效通常是由于各種因素如原始缺陷或腐蝕、疲勞、應力腐蝕等首先形成裂紋，缺陷或裂紋的擴展導致管道局部泄漏，當裂紋擴展到一定尺寸時發生失穩擴展而斷裂。

綜上所述，油氣管道失效的主要原因有:外力損傷、腐蝕、管材缺陷。其中外力損傷包括各種機械損傷和第三方影響;腐蝕包括內外局部腐蝕和應力腐蝕;管材缺陷包括制造焊縫缺陷、施工對接焊縫缺陷等。國外管道失效事故以外力損傷和腐蝕為主，管材缺陷是次要因素。外力損傷和腐蝕絕大多數是經長時期使用后發生的。國內管線的失效事故率明顯高于發達國家管線，多數與管線材料設計不盡合理、制造質量和施工質量不良、輸送介質中腐蝕介質含量超標等因素有很大關系。

2 輸油氣管道安全性主要影響因素及主要失效模式

2.1 管道的安全性主要影響因素有:材料強度和韌性、管道幾何尺寸、缺陷大小、工作應力、殘余應力等。材料韌性對管道的安全性有顯著影響，達到發生塑性失穩的條件時，材料韌性的作用由防止啟裂轉變為防止擴展裂紋的止裂;管道材料切向強度對管道的安全性有一定影響，環焊縫強度欠匹配對管道的安全性影響不大;裂紋型缺陷深度對管道的安全性有顯著影響，缺陷長度影響較小;體積性缺陷對管道的安全性影響較小;工作應力對管道的安全性有一定的影響;殘余應力對管道的脆性斷裂和彈塑性斷裂、應力腐蝕和氫致開裂、疲勞破壞有顯著影響，而對塑性失穩沒有影響。

論管道以何種原因破壞，其失效過程必然包括缺陷(或裂紋)的萌生、長大和最后斷裂幾個階段。根據油氣輸送管運行環境和載荷性質的不同，其失效模式可分為斷裂、疲勞破壞、氫致開裂與應力腐蝕開裂等。不同的失效模式對應的管道材料的性能要求各不相同。

2.2 油氣管道的主要失效形式是彈塑性斷裂。管道中的缺陷包括裂紋型、體積型和幾何缺陷三大類。裂紋型缺陷又可分為長大型和非長大型缺陷。對于非長大型缺陷主要是對管道的剩余強度進行評價，解決管道在當前運行工況條件下能否安全運行，提供管道升壓、降壓和維修、更換指南。對于含長大型缺陷管道除按非長大型缺陷進行評價外，尚需根據缺陷的長大規律對管道剩余壽命進行預測，確定管道的檢測與維修周期。

當管道中的缺陷尺寸、載荷和環境參量、材料性能和工藝參量遵從一定的概率分布時，需要對管道進行概率適用性評價。經過對含缺陷管道的概率可靠性分析，以及失效概率和失效費用的綜合分析，可得出最低風險情況下管道的維修、更換推薦作法或指南。

管道安全分析與評價方法的建立，一方面要靠深人系統的理論分析，另一方面需要大量的實物試驗驗證。安全分析和評價方法可用于在役管道的強度評價和壽命預測，也可用于新建管線的預評價。同時，可通過敏感性分析驗證并優化確定合理的管道技術條件(包括材料性能要求)、設計參數和運行工藝參數。

3 輸油氣管道安全技術探討

油氣管道保護是一項長期而十分重要的工作，為確保管道安全運行，管道保護工作者首先應認真學習石油天然氣管道保護法律法規并做好管道保護的宣傳工作，讓沿線的各級政府和群眾都能了解管道的走向、管道安全的重要性及管道事故的危害，使各級政府和群眾增加對保護管道安全重要性的認識，積極自覺地加人到管道保護行列。

3.1 強化建設項目質量安全環保管理

嚴格實行建設項目安全環保"三同時"(同時設計、同時施工和同時投人使用)管理，將其執行情況納人各級管理人員安全環保業績考核指標，嚴格管理，力爭從源頭上消除各類安全生產和環境保護的隱患。在項目前期開展安全預評價.以充分指導工程設計;在初步設計階段編制安全設施設計專篇.嚴格落實專項評價建議和措施;推行初步設計至施下圖設計階段的危害與可操作性分析工作.有效控制下藝流程中存在的隱患和危險源氣項日施工中要加強監督檢查.確保安全設施與主體工程同期施工;項目竣下驗收前進行安全專項驗收.確保管道投產后的運行安全。

3.2 加強隱患排查治理

對在役和在建油氣管道的生產設施、施工現場進行隱患排夜，全面識別和評估各種不安全因素，采取切實有效的措施確保油氣管道設備設施安全運行。嚴守油氣生產設備設施、嚴控重點要害單位、嚴查整治安全風險、嚴抓關鍵環節，對確定的治理范圍進行拉網式排杳。根據排查結果.按照輕重緩急制定整改措施.明確整改時限.落實整改資金口堅持重大安全隱患重點督辦、跟蹤治理和逐項整改消除的制度。建立隱患治理信息報送制度.并進行綜合分析和動態追蹤。有針對性地制定年度安全生產資金提取和使用計劃，專項用于安全技術措施的落實和隱患治理。

3.3 加強安全技術管理

加強對關鍵生產裝置、要害部位及油氣站(庫)等易然易爆場所的安全技術竹理，乖點突出防貢大自然災害、防第三方破壞、防腐蝕等完整性技術管理。完善安全技術措施、作業規程、操作規程的市批制度。嚴格進行安全技術資料審夜和管理，健全安全技術資料檔案。定期對企業有關儲運、安全等標準進行清理更新，提高標準的實效性。抓好重大安全科技項目攻關、現場試驗和技術推廣工作，促使整體安全科技水平上臺階。積極開展國際交流與

合作，加快先進安全生產技術引進、消化、吸收和自主創新的步伐。

3.4 提高應急處置能力

構建維搶修應急體系，合理布局維搶修資源.確保關鍵崗位人員穩定，機終設備保養良好，隨時處于待命狀態。理順應急信息報送程序并渠道，明確事故應急管理責任部門.安排應急預案培訓及演練，切實提高對突發事件的應急處置能力，提高臨場指揮水平，縮短應急響應時間。

結語

天然氣管線輸送發展迅猛，對管材的要求不斷提高。管道的輸送特點是點多、線長、帶壓輸送、連續性強，特別是管道要穿過各種不同的地帶及構筑物，沿線情況復雜，輸送介質易燃、易爆，維護、搶修困難。因此，油氣管道一旦發生事故，危害較大。在油氣管道保護過程中必須加強管理，認真貫徹落實"安全第一，預防為主"的安全方針。

[1]董定龍.石油石化職業病危害因素識別與防范,石油工業出版社,2007.

[2]河北省石油學會科普委員會編.石油的找、采、用,石油工業出版社,1995.

[3]蘇建峰.輸油氣管道電氣運行管理及作業指導,石油工業出版社,2008.