危險化學品長輸管道危險性分析

張苗(廣東省安全生產技術中心)

危險化學品長輸管道危險性分析

張苗(廣東省安全生產技術中心)

在對國內外危險化學品長輸管道事故的統計資料基礎上，綜合分析危險化學品長輸管道所面臨的各種可能的危險因素，認為危險化學品長輸管道的危險性可歸納為三個方面：外力破壞、管道腐蝕和管道本體缺陷，進而分別探討三大危險因素對管道安全運行的影響，并從理論和工程角度提出了有針對性的預防和控制危險化學品長輸管道事故的對策措施和建議。

危險化學品長輸管道外力破壞腐蝕材料缺陷

原油、汽油、柴油、天然氣等危險化學品的輸送過程中，管道占有極其重要的地位，近十年來得到快速發展，目前我國陸上石油天然氣管道總長近12萬km，這些管道已成為我國輸送能源的大動脈。但近年來，我國危險化學品管道事故頻發，造成大量人員傷亡和財產損失。2009年12月30日，中石油蘭鄭長成品油管道渭南支線發生泄漏事故，造成約100m3柴油外泄，致使赤水河、渭河及黃河遭到污染；青島“11·22”中石化東黃輸油管道泄漏爆炸特別重大事故再一次敲響了長輸管道安全警鐘。因此，長輸管道尤其是危險化學品長輸管道的安全問題不容忽視[1]。

在對國內外長輸管道事故類型進行統計基礎上，對長輸管道可能存在的危險性進行分析，從而采取有針對性的措施，是危險化學品長輸管道安全運行的重要需求。

1 國內外長輸管道事故統計

長輸管道的事故類型主要是第三方破壞、自然災害、管道本體缺陷、腐蝕等導致輸送物料泄漏、泄漏物料遇火源引起的火災和爆炸。近年來國內外的長輸管道事故統計及事故分析見表1。

2 長輸管道危險性分析

長輸管道危險性主要表現為3個方面：一是在管道施工時，由于施工缺陷或材料缺陷，造成管道本身不能滿足設計要求，在使用過程中不能承受正常的運行壓力，稱為管道本體缺陷；二是管道在運行過程中由于內部輸送介質或外部環境的腐蝕作用，管壁減薄，不能承受管道正常的輸送壓力，造成管道穿孔破裂，稱為管道腐蝕；三是外部因素施加于管道之上，造成管道損壞，稱為外力破壞[2]。

2.1 管道本體缺陷

管道本體缺陷常見于因焊縫或管道母材中的缺陷在帶壓輸送中引起管道破裂。管道若鋼管板材或鋼管焊縫質量不合格，則會造成鋼管承壓能力不足。管道施工中如管口組對偏差大、焊接工藝與材料不匹配，使得環焊縫質量差；如焊縫內應力較大，焊縫中存在超標缺陷等，也會造成管道的承壓能力不足。管道運行中，若受到頻繁的較大溫度波動、振動等作用，其焊縫處存在缺陷，易于引發裂紋的擴展、其它缺陷的增大，造成管道的破裂事故。

另外，管道的施工溫度與輸送溫度之間存在一定的溫度差，造成管道沿其軸向產生熱應力，這一應力因土壤約束力不足從而產生熱變形，彎頭內弧向里凹，形成折皺，外弧曲率變大，管壁因拉伸變薄，也可能形成破裂。

一般危險化學品長輸管道跨徑多個地區，管線長，地形復雜，所經地區有平原、淺丘、山地陡坡、河流、水田、池塘、果林等，地形復雜，有水網、河流穿越、鐵路穿越、公路穿越等，焊接施工的難度大，如果施工質量不好，更易出現各類焊接缺陷。常見焊縫缺陷類型為：未熔合、夾渣、未焊透、裂紋和氣孔等。表2列出了國內某管道建設中抽查的約2000道焊口中出現的焊接缺陷統計分析結果。

表1 長輸管線突發環境污染事件典型案例

表2 幾種常見焊縫缺陷的出現幾率(%)

2.2 管道腐蝕

管道腐蝕分內腐蝕和外腐蝕，內、外腐蝕最終均可能造成管道泄漏。內腐蝕主要指管道輸送介質中的水分、硫化物等雜質對管道內壁的腐蝕；外腐蝕指土壤中的酸堿物理腐蝕、電化學腐蝕、微生物腐蝕、植物根系破壞等，也包括并行管線引起的干擾和雜散電流對管線的腐蝕。

(1)內腐蝕

輸送介質自身的性質是管道腐蝕的根本原因，即內腐蝕，介質成分不同會導致其性質區別很大。一般來說，化學性質穩定，且屬于中性的介質對管道的腐蝕性較小，而化學性質為氧化性或酸性較強的介質對管道的腐蝕性就較嚴重，常見的有硫化氫、二氧化碳、二氧化硫等。例如，輸送含硫的管道的內腐蝕就包含電化學腐蝕，硫化物應力腐蝕開裂等。

(2)外腐蝕

管道外腐蝕與管道所采用的防腐材料性能及防腐施工質量好壞有直接的關系。20世紀90年底后期敷設的長輸管道基本采用了陰極保護加3PE外防腐層相聯合的保護方法，管道防腐技術有了顯著提高。但這種保護措施在較強雜散電流的干擾下會失效，雜散電流一旦流入埋地管道，再從埋地管道的另一端流出，進入大地或水中，則在電流流出部位發生激烈的腐蝕，電流流出部位成為電化學腐蝕的陽極，將流入或流出埋地金屬導體的雜散電流成為干擾電流[4]。雜散電流源主要由于、電解工廠直流電源、電氣化鐵道、陰極保護設施、交直流高壓輸電系統接地極。

2.3 外力破壞

第三方施工破壞是管道外力破壞的一個重要原因。隨著城市建設的發展，如修筑房屋建筑、道路、敷設電纜等，勢必對地表及淺層地下造成改變，如果與相關部門缺乏溝通，施工時可能造成管道破壞，這種是無意的破壞，但可能引發的事故卻是災難性的。

打孔盜油也是管道破壞的一個重要原因。長輸管道具有野外隱蔽性的特點，管道沿線不法分子為了自身利益或謀取暴利，偷盜管道中的油品或對管道附屬設施破壞。在我國管輸系統中偷盜油品的事例很多，而且隨著經濟利益的驅使有愈演愈烈之勢，對管道屢屢進行破壞或偷盜油品使管道安全受到嚴重威脅。

占壓是管道外力破壞的另一原因。據了解，管道占壓主要是民房占壓和工礦企業占壓，特別是珠三角經濟發達地區，工礦企業占壓較多。

此外，長輸管道與公路、鐵路的穿越，及其附近高壓線比較密集，和其他單位的油氣管線、市政公共管線交叉、并行，這些因素也對管道存在外力破壞。

不良自然條件也是管道外力破壞的一個影響因素。管道工程的局部管段所處的惡劣自然環境影響引起的管道事故，主要指山體滑坡、地質崩塌及管道穿越江河段受洪水沖刷等因素造成的事故[3]。

3 對策及建議

3.1 加大監察力度，嚴控外力破壞

長輸管道運營單位應加強管線周邊群眾的普法教育，在管道集輸系統安裝先進的報警裝置，做到全時段實時動態監控；對于有第三方施工的現場要求施工全部為人工挖掘，施工方案經專家論證可行，并且現場專門派人值守，盡可能降低無意破壞的概率和風險；與當地公安執法部門密切配合，加大執法力度，嚴厲打擊打孔盜氣的違法行為。對占壓管道的建構筑物進行拆除或遷建，同時也要制定占壓隱患事故應急搶修預案，加強管道巡線，在占壓隱患周邊設立管道警示標志。最后，長輸管道避開崩塌、滑坡、泥石流、沉陷等不良地質區，若管道必須通過此區時，應盡可能減少穿越距離，并采取成熟可靠的工程保護措施，加強水工保護設計，降低不良自然條件侵害的概率。

3.2 加強科學檢測，防治管道腐蝕

應在管道運行期間內定期對管道防腐層進行有效性檢測，以確保管道安全運行。對于有雜散電流影響的管段要采取陰極保護措施，開展陰極保護系統完整性評估工作。一旦發現地鐵建設、高壓輸電線路敷設等活動，應開展風險評估，采取措施降低雜散電流對管道的影響。

3.3 重視源頭管理，提高安全管理質量

管道建設中應重視源頭管理，嚴格要求管道及其關鍵設備，如管子、管件等的施工質量，確保配件材料、焊接質量、防腐材料等都符合規范要求。特別要嚴格管控壓力管道的法蘭墊片施工、法蘭螺栓的長度及安裝質量、壓力管道短管焊接等方面的質量要求。同時抓好管道建設全過程的安全監理工作，嚴格執行管道有關法規、技術標準規范，建立管道安全管理制度并且有效實施，確保管道的制造、安裝和調試，以及工程交工時的資料完整性，對壓力管道的承壓焊口應全部做探傷檢查，使設備投產后不發生質量安全事故。

[1]趙遠飛.危險化學品長輸管道重大危險源辨識問題研究[J].工業安全與環保，2013，39(11):49-51

[2]劉勝，馬修云.油品長輸管道泄漏事故原因分析及防范措施[J].安全、健康環境，2015，15(6):7-9

[3]張啟波，賈穎，閆曉靜。石油天然氣長輸管道危險性分析[J].《中國安全科學學報》，2008，18(7):134-138

[4]孫政，李振悅，陳健。輕軌雜散電流干擾對管道腐蝕影響的檢測與判定[J]《中國石油化工標準與質量》，2013(8):18-18