長輸管道完整性安全管理

文/艾軍

長輸管道

目前，國內(nèi)長輸管道總里程達(dá)12萬km。在半個世紀(jì)的發(fā)展歷程中，管道安全管理在逐步摸索和發(fā)展的過程中，最終找到了一條適合長輸管道特點(diǎn)的安全管理模式——管道完整性管理。

完整性管理是一種基于風(fēng)險(xiǎn)的管理，通過完整性數(shù)據(jù)采集、高后果區(qū)識別、風(fēng)險(xiǎn)評價、完整性評價、維護(hù)維修、效能評價六步循環(huán)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)的不斷識別、評價與控制，最終將事故控制在萌芽狀態(tài)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)管道的本質(zhì)安全。

外部環(huán)境與管道安全管理

管道作為特種設(shè)備，具有“涉及生命安全、危險(xiǎn)性較大”的一般屬性，即一旦失效，可能會對周圍環(huán)境和人群造成較大危害。但與其他特種設(shè)備相比，管道作為“無圍墻”運(yùn)行的設(shè)備，面臨著來自外界因素的各類影響。歐洲天然氣管道事故統(tǒng)計(jì)的結(jié)果顯示，外部干擾和管道周圍土體移動導(dǎo)致管道失效的次數(shù)占總失效次數(shù)的56.9%，而其中還不包括由于現(xiàn)場焊接環(huán)境問題造成管道現(xiàn)場焊接缺陷，從而導(dǎo)致的失效。外界環(huán)境對管道風(fēng)險(xiǎn)的影響可總結(jié)以下三個方面。

管道的現(xiàn)場焊接方面

與鋼管在管廠的制造相比，環(huán)焊縫的焊接質(zhì)量明顯受到現(xiàn)場環(huán)境的影響。一是現(xiàn)場溫度、濕度、風(fēng)速、空氣中沙塵含量等，對焊接質(zhì)量均有不同程度的影響。在不同的地區(qū)施工，當(dāng)?shù)貧夂驐l件勢必會或多或少地對焊接質(zhì)量產(chǎn)生不同影響。如南方濕度較大，容易引起焊絲受潮的問題；東北地區(qū)低溫環(huán)境易引起焊道散熱較快，出現(xiàn)裂紋等問題；西部風(fēng)沙較大易導(dǎo)致焊道表面處理不干凈的問題。這就導(dǎo)致了在不同地區(qū)采用同一技術(shù)和同一標(biāo)準(zhǔn)施工，焊縫會出現(xiàn)不同的問題。二是由于現(xiàn)場施工條件的限制，現(xiàn)場焊接不可能攜帶像管廠焊接那樣的大型設(shè)備進(jìn)場。盡管近些年來國內(nèi)在焊機(jī)性能改進(jìn)方面有了長足的進(jìn)步，但是其焊接設(shè)備性能和焊接工藝方面與鋼管的制造廠商相比仍然有著明顯的差別。甚至在一些極端地質(zhì)環(huán)境下，只能采用手工焊接，這給現(xiàn)場焊接質(zhì)量帶來更大的不確定性。

自然環(huán)境對運(yùn)行的影響

管道投入運(yùn)行之后，依然受到較大的自然環(huán)境影響。自然與地質(zhì)因素除了直接導(dǎo)致管道失效外，對管道持續(xù)影響導(dǎo)致管道風(fēng)險(xiǎn)增加的情況也同樣需要引起重視。比如山西地區(qū)管道經(jīng)過的采空區(qū)地層下陷導(dǎo)致管道應(yīng)力增加乃至變形的問題，西部地區(qū)管道途徑濕陷性黃土區(qū)受暴雨沖刷管道鏤空和懸管的問題，管道途徑山體滑坡導(dǎo)致管道應(yīng)力集中的問題，漠大線凍漲溶沉和凍土區(qū)管道沉降的問題等。其次，管道途徑不同區(qū)域的含水率和土壤含鹽量、土壤電阻率等差別較大，導(dǎo)致管道在不同區(qū)域出現(xiàn)不同的腐蝕速率。

人文環(huán)境對運(yùn)行的影響

除了自然環(huán)境的影響外，管道運(yùn)行面臨著更為復(fù)雜多變的人文環(huán)境。其中第三方損傷是導(dǎo)致管道失效的最重要因素。在美國，即便采用了向公眾公開管道走向信息、管道直呼系統(tǒng)等措施，每年由第三方導(dǎo)致的失效仍占管道失效總次數(shù)的35%左右。除此之外，管道線路大量電氣化鐵路建設(shè)，高壓線建設(shè)等可能會導(dǎo)致局部管道腐蝕速度異常等。

此外，管道泄漏影響存在巨大差異。對于同一個管道系統(tǒng)在同一個運(yùn)行狀態(tài)下來說，單位長度內(nèi)所容納的油品（或天然氣）量是一致的，但是管道泄漏點(diǎn)上下游高程情況等外界因素對管道泄漏量具有較大影響。而管道泄漏點(diǎn)是否位于高后果區(qū)及高后果區(qū)類型和潛在影響區(qū)域內(nèi)的人文地理環(huán)境，對泄漏后果具有決定性意義。因此，即便在相同泄漏量和相同后果類型下，泄漏后果也有著巨大差異。

綜上所述，外部環(huán)境對管道的安全管理有著舉足輕重的關(guān)系，從而給管道管理帶來了巨大的不確定因素和偶然性，這在客觀上就要求管道管理的最佳選擇是基于風(fēng)險(xiǎn)的管理。

強(qiáng)制性法規(guī)對管道保護(hù)的新要求

安全生產(chǎn)法和環(huán)保法的實(shí)施，將生產(chǎn)運(yùn)行單位的安全環(huán)保要求推到了一個新的高度?！吨腥A人民共和國特種設(shè)備安全法》于2014年1月1日頒布實(shí)施。2014年10月30日，國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)總局頒發(fā)了《特種設(shè)備目錄》，目錄明確規(guī)定長輸輸油、輸氣管道屬于特種設(shè)備。2014年11月22日發(fā)生在山東省青島市的中石化東黃輸油管道泄漏爆炸特大事故，將管道安全推到了前所未有的高度，使政府、公眾和管道企業(yè)同時意識到管道安全的重要性。2016年11月29日，國家質(zhì)檢總局聯(lián)合國資委、能源局下發(fā)了《關(guān)于規(guī)范和推進(jìn)油氣輸送管道法定檢驗(yàn)工作的通知》（國質(zhì)檢特聯(lián)[2016]560號），文件明確了長輸管道在運(yùn)行階段開展檢測和評價工作的周期、作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范、人員資質(zhì)等方面的要求，管道作為特種設(shè)備管理進(jìn)入實(shí)質(zhì)性管理階段。下一步勢必會推行管道的登記、報(bào)備管理，屆時將要求管道企業(yè)建立管道各生產(chǎn)建設(shè)運(yùn)行環(huán)節(jié)的質(zhì)量證明文件和全面的管道技術(shù)文檔，而這些文件和數(shù)據(jù)的管理給管道數(shù)據(jù)管理提出了新的更高要求。

細(xì)化到每一根管的管理

特種設(shè)備監(jiān)管的主要目標(biāo)就是掌握特種設(shè)備的動態(tài)安全狀況確保特種設(shè)備的安全。鋼管制造完成后要經(jīng)歷運(yùn)輸、中轉(zhuǎn)站存儲、運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場、布管等環(huán)節(jié)，才能進(jìn)行現(xiàn)場的焊接。在這一過程中，無法保證同一批次的鋼管能夠在同一個區(qū)域內(nèi)使用，這就出現(xiàn)了即便相鄰的兩根管子，也可能會出現(xiàn)板材來自不同的鋼廠，管子由不同的管廠生產(chǎn)的情況。從監(jiān)管和質(zhì)量責(zé)任追究的角度來講，管道一旦發(fā)生泄漏，需要知道事故管段的板材生產(chǎn)單位、鋼管制造單位、施工單位等責(zé)任主體和運(yùn)行單位維護(hù)操作歷史，而相鄰的鋼管之間這些屬性各不相同，因此要想達(dá)到特種設(shè)備監(jiān)管的要求，管道信息一定要具體到每一根鋼管和每一道焊縫，針對鋼管和焊縫建立技術(shù)臺賬。而實(shí)際上內(nèi)檢測技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)將管道本體風(fēng)險(xiǎn)的管理細(xì)化到了鋼管管理的水平。

全生命周期管理的要求

數(shù)據(jù)模型是為了便于數(shù)據(jù)的查詢、展示、應(yīng)用而建立起來的一種數(shù)據(jù)組織方式。目前，管道建設(shè)期建立了一套以質(zhì)量追蹤為主線的數(shù)據(jù)模型，通過焊縫編號、鋼管號、鋼卷號等可快速查找每個環(huán)節(jié)的質(zhì)量證明文件。而物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的發(fā)展，如二維碼，使產(chǎn)品的終身查詢最終更為便捷。但是管道一旦下溝回填，在不開挖的情況下就無法進(jìn)行身份信息的確認(rèn)，而隨著防腐層老化、管道標(biāo)示脫落等，使產(chǎn)品質(zhì)量追蹤變得幾乎不可能。因此建立管道身份信息永久識別方式至關(guān)重要，目前這一工作主要是通過管道身份信息與地面坐標(biāo)位置進(jìn)行關(guān)聯(lián)、管道身份信息與內(nèi)檢測數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的方式實(shí)現(xiàn)的。具體見GB 32167《油氣輸送管道完整性管理規(guī)范》第5.4條數(shù)據(jù)對齊相關(guān)要求。

數(shù)據(jù)一致性的要求

盡管管道在生產(chǎn)制造、現(xiàn)場施工、運(yùn)營的各個階段都有相關(guān)的規(guī)定所需開展的測試內(nèi)容和要求，但是由于涉及環(huán)節(jié)較多，目前存在著各管道企業(yè)之間管道數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不一致的情況，甚至同一個管道企業(yè)不同的管道建設(shè)單位所提供的管道歷史數(shù)據(jù)都不統(tǒng)一的問題。這給管道企業(yè)使用這部分?jǐn)?shù)據(jù)帶來極大的難度，同時也使管道監(jiān)管工作面臨巨大困難。為了數(shù)據(jù)在各環(huán)節(jié)間流轉(zhuǎn)的順暢和管理便利，應(yīng)在國家層面，至少在行業(yè)層面建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)移交標(biāo)準(zhǔn)，包括各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)移交的內(nèi)容、格式、形式（電子還是紙質(zhì)）。因此建立涵蓋管道設(shè)計(jì)、采購、制管、現(xiàn)場焊接、運(yùn)營等各管理階段統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，對于管道監(jiān)管和管道安全運(yùn)營均有重要作用。

新技術(shù)帶來的新機(jī)遇

管道最大的風(fēng)險(xiǎn)來自于各類外界因素，這給管道的管理帶來巨大的不確定性和偶然性，完整性管理是一種基于風(fēng)險(xiǎn)的管理，是長輸管道管理經(jīng)過長期實(shí)踐而做出的最終選擇。隨著國內(nèi)安全環(huán)保要求的不斷提升，管道企業(yè)向著更加精細(xì)化的方向發(fā)展，這在客觀上要求全生命周期的管理和細(xì)化到每一根管的管理。然而挑戰(zhàn)與機(jī)遇總是并存的，互聯(lián)網(wǎng)+技術(shù)、大數(shù)據(jù)思維和相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，給管道管理也帶來了巨大提升的空間。

對互聯(lián)網(wǎng)+模式下的管道保護(hù)管理進(jìn)行預(yù)測與展望，分析一下互聯(lián)網(wǎng)+模式下管道管理模式：管道保護(hù)業(yè)務(wù)可細(xì)分為管道宣傳、管道巡護(hù)、第三方監(jiān)管幾個部分。

管道宣傳

從風(fēng)險(xiǎn)分析的角度來講，管道面臨的風(fēng)險(xiǎn)大小取決于兩個方面，一是管道危害因素的攻擊強(qiáng)度，這取決于管道的抗損傷能力、管道周圍施工次數(shù)、施工類型、周圍群眾和地方政府的管道保護(hù)意識等；二是管道保護(hù)的防御能力，這包括巡線頻次、宣傳力度、地面標(biāo)示設(shè)置等。從風(fēng)險(xiǎn)控制的角度來講，原來管道保護(hù)提出的人防、技防、物防，都是從防上做文章，也就是提高防御能力。然而采用傳統(tǒng)的宣傳模式，企業(yè)很難將所需宣傳的對象全部找出來，即便全部聯(lián)系到，也很難在后期進(jìn)行持續(xù)宣傳。

在互聯(lián)網(wǎng)+管理模式下，只需要讓被宣傳人掃描一下二維碼，就可以得到他的關(guān)注，并持續(xù)向其傳遞管道保護(hù)的相關(guān)知識。

為了確保宣傳效果，甚至可以開展公眾號有獎答題活動，將需要宣傳的內(nèi)容制作成一些簡單問題，只要答對就可以領(lǐng)取一定數(shù)額的紅包，這比傳統(tǒng)模式要有效得多。

管道巡護(hù)

在宣傳管道保護(hù)的基礎(chǔ)上，企業(yè)甚至可以向有獎巡護(hù)的方向發(fā)展。任何人發(fā)現(xiàn)管道上方的異?；顒?，只要在手機(jī)上輕輕一點(diǎn)，就可以將事件上報(bào)給管道企業(yè)，領(lǐng)取到企業(yè)發(fā)放的紅包。或者只要有人愿意按管道企業(yè)要求進(jìn)行巡護(hù)，就可以領(lǐng)取一定數(shù)額的紅包，這樣能夠充分發(fā)揮群眾的積極性。

一旦這種模式發(fā)展成熟，巡線業(yè)務(wù)甚至可以完全由周邊群眾自由認(rèn)領(lǐng)，每天都有管道周邊人員在線上提出自己想要巡線的管段和時間，由管道企業(yè)按照有獎問答情況、異常上報(bào)情況等擇優(yōu)選擇由誰來巡護(hù)。如果需要現(xiàn)場簡單維護(hù)，如扶樁等，企業(yè)可以考慮按次懸賞，管理人員甚至連現(xiàn)場都不用去。

第三方監(jiān)管

在運(yùn)用移動通訊信號定位管道周邊人員的基礎(chǔ)上，更進(jìn)一步，可以給在管道周圍施工的人發(fā)短信，提示周圍有管道，如果要施工的話需要提前聯(lián)系管道企業(yè)。

互聯(lián)網(wǎng)+管道管理的模式可大幅提升管道管理水平，特別是在區(qū)域化管理模式下，可以預(yù)見，互聯(lián)網(wǎng)+管道的結(jié)合會越來越緊密。