長輸管道完整性管理及發展趨勢

陳曦

【摘 要】截止2016年，我國長輸管道總長達12萬公里。在半個世紀的發展歷程中，管道管理在逐步摸索和發展的過程中，最終找到了一條適合長輸管道特點的管理模式—管道完整性管理。完整性管理是一種基于風險的管理，通過完整性數據采集、高后果區識別、風險評價、完整性評價、維護維修、效能評價六步循環，實現風險的不斷識別、評價與控制，最終將事故控制在萌芽狀態，進而實現管道的本質安全。所以完整性管理的最大特點就是從事故走向安全，而不是從事故走向另一個事故，或者走向另一類事故。

【關鍵詞】輸油管道；完整性；法規；新技術；趨勢

一、完整性管理是保障管道安全的唯一選擇

管道作為特種設備，具有“涉及生命安全、危險性較大”的一般屬性，即一旦失效，可能會對周圍環境和人群會造成較大危害。但與其他特種設備相比，管道作為“無圍墻”運行的設備，面臨著來自外界因素的各類影響。歐洲天然氣管道事故統計的結果顯示，外部干擾和管道周圍土體移動導致管道失效的次數占總失效次數的56.9%，而這其中還不包括由于現場焊接環境問題導致的管道現場焊接缺陷導致的失效。外界環境對管道風險的影響可總結為以下三個方面。

（一）管道的現場焊接方面

與鋼管在管廠的制造相比，環焊縫的焊接質量明顯受到現場環境條件的影響。一是現場溫度、濕度、風速、空氣中沙塵含量等對焊接質量會產生不同程度的影響。施工地區不用，當地氣候條件也或多或少會影響焊接質量。如南方濕度較大，容易引起焊絲受潮問題，東北地區低溫環境易引起焊道散熱較快，出現裂紋等問題，西部風沙較大易導致焊道表面處理不干凈的問題。這就導致了在不同地區采用同一技術和同一標準施工，焊縫質量截然不同的問題。二是由于現場施工條件的限制，現場焊接不可能攜帶像管廠焊接那樣的大型設備進場，盡管在近些年來國內在焊機性能改進方面有了長足的進步，但是其焊接設備性能和焊接工藝方面與鋼管的制造相比仍然有著明顯的差別。即便如此，在一些極端地質環境下，只能采用手工焊接，這給現場焊接質量帶來更大的不確定性。

（二）自然環境對運行的影響

管道投入運行之后，依然受到較大的自然環境影響。如新聞曾經報道的由于持續降雨導致中石化管道被拉裂的情況就是典型的管道受自然與地質環境影響導致的失效。自然與地質因素除了直接導致管道失效外，對管道持續的影響導致管道風險增加的情況也同樣需要引起重視。比如山西地區管道經過的采空區地層下層導致管道應力增加乃至變形的問題；西部地區管道途徑濕陷性黃土區受暴雨沖刷管道漏空和懸管的問題；管道途徑山體滑坡導致管道應力集中的問題；漠大線凍漲溶沉和凍土區管道沉降的問題等等。其次，管道途徑不同區域的含水率和土壤含鹽量、土壤電阻率等差別較大，導致管道在不同區域出現不同的腐蝕速率。

（三）人文環境對運行的影響

除了自然環境的影響外，管道運行面臨著更為復雜多變的人文環境。其中第三方損傷是導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、管道直呼系統等措施，每年由第三方導致的失效仍占管道失效總次數的35%左右。除此之外，管道線路存在的大量電氣化鐵路建設，高壓線建設等都可能會導致局部管道腐蝕速度異常。

（四）管道泄漏影響存在巨大差異

對于同一個管道系統在同一個運行狀態下來說，單位長度內所容納的油品（或天然氣）量是一致的，但是管道泄漏點上下游高程情況等外界因素對管道泄漏量具有較大影響。而管道泄漏點是否位于高后果區及高后果區類型和潛在影響區域內的人文地理環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，泄漏后果有著巨大差異。

綜上所述，外部環境對管道的安全管理有著舉足輕重的關系，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險的管理。

二、強制性法規提出了更高要求

安全生產法和環保法的實施，將生產運行單位的安全環保要求推到了一個新的高度。《中華人民共和國特種設備安全法》于2014年1月1日頒布實施。2014年10月30日國家質量監督檢驗總局頒發了《特種設備目錄》，目錄明確規定長輸輸油、輸氣管道屬于特種設備。2014年11月22日發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、公眾和管道企業同時意識到管道安全的重要性。2016年11月29日，國家質檢總局聯合國資委、能源局下發了《關于規范和推進油氣輸送管道法定檢驗工作的通知》（國質檢特聯[2016]560號），文件明確了長輸管道在運行階段開展檢測和評價工作的周期、作業標準和規范、人員資質等方面的要求，管道作為特種設備管理進入實質性管理階段。下一步勢必會推行管道的登記、報備管理，屆時將要求管道企業建立管道各生產建設運行環節的質量證明文件和全面的管道技術文檔，而這些文件和數據的管理給管道數據管理提出了更高要求。

（一）細化到每一根管的管理

特種設備監管的主要目標就是掌握特種設備的動態安全狀況確保特種設備的安全。鋼管制造完成后要經歷運輸、中轉站存儲、運輸到現場、布管等環節，才能進行現場的焊接。在這一過程中無法保證同一批次的鋼管能夠在同一個區域內使用，這就出現了即便相鄰的兩根管子，可能會出現板材來自不同的鋼廠，管子由不同的管廠生產的情況。從監管和質量責任追究的角度來講，管道一旦發生泄漏，需要知道事故管段的板材生產單位、鋼管制造單位、施工單位等責任主體和運行單位維護操作歷史，而相鄰的鋼管之間這些屬性各不相同，因此要想達到特種設備監管的要求，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臺賬。

（二）全生命周期管理的要求

目前，管道建設期建立了一套以質量追蹤為為主線的數據模型，通過焊縫編號、鋼管號、鋼卷號等可快速查找每個環節的質量證明文件。而物聯網等技術的發展，如二維碼，使產品的終身質量追溯更為便捷。但是管道一旦下溝回填，在不開挖的情況下就無法進行身份信息的確認，而隨著防腐層老化管道標示脫落等，使產品質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重要，目前這一工作主要是通過管道身份信息與地面坐標位置進行關聯、管道身份信息與內檢測數據關聯的方式實現的。具體見GB32167《油氣輸送管道完整性管理規范》第5.4條數據對齊相關要求。

（三）數據一致性的要求

盡管管道在生產制造、現場施工、運營的各個階段都有相關規定明確所需開展的測試內容和要求，但是由于涉及環節較多，目前存在著各管道運營企業之間管道數據標準不一致的情況，甚至同一個管道運營企業不同的管道建設單位所提供的管道歷史數據都不統一的問題。這給管道企業使用這部分數據帶來極大的困難，同時也使管道監管工作面臨巨大困難。為了使數據在各環節間流轉順暢和便于管理，應在國家層面，至少在行業層面應建立統一的數據移交標準，包括各環節數據移交的內容、格式、形式（電子還是紙質）。因此建立涵蓋管道設計、采購、制管、現場焊接、運營等各管理階段統一的數據標準對于管道監管和管道安全運營均有重要作用。

三、新技術為管道管理的提升帶來新機遇

對比“十二五”期間的實際建設規模，“十三五”油氣長輸管道具備廣闊的成長空間。按照《規劃》，至2020年年底，我國油氣長輸管道里程數將達到16.9萬公里，按國家統計局的統計口徑，屆時的總里程數將為2015年的1.555倍，5年內新增里程數為6.03萬公里。根據歷史數據，2006年～2015年十年間，我國累計新增油氣長輸管道里程數為6.47萬公里，其中，“十一五”期間新增3.45萬公里，“十二五”期間新增3.02萬公里。

與公路、鐵路、水運這些運輸方式相比，長輸管道運輸具有跨區域連續線性分布和無圍墻管理的兩大特性。其中，無圍墻管理模式的特點和對管道的影響在前面進行了分析。而長距離跨區域連續線性分布的特點則形成了管道點多、線長、面廣的連續的現場維護要求。

首先，管道線路連續的分布在管道沿線，不可能像公路罐車、鐵路槽車、水運船舶那樣開到一個地方進行集中的維護，只能是管道管理者到現場進行維護操作。

其次，管道一旦投產，管道內就充滿油氣介質，其危險性是持續存在的，而其他運輸方式，如罐車、槽車等，雖然對沿途也有危險性，但是車開來之前危險是不存在，車開走之后危險也就立即消除。相比之下，管道的危險性是在時間上具有連續性，這也就要求對管道的監控、維護等也要在時間上具有連續性。

最后，也是最重要的一點就是，長輸管道的長距離跨區域性特性，長輸管道短則幾十公里上百公里、長則上千公里，可能要跨越幾個省級行政單位、幾十個市縣區、上百個行政村，地理上的空間距離和沿途多變的人文地理環境在現場維護和管道管理之間建起了一道無形的壁壘。管道管理既無法像站場那樣發展高度自動化管理，依靠各類傳感器、探頭等進行監控，也無法實施千篇一律統一模式的管理策略。在這種情況下，管道企業只能提出一地一案、一季一案等因地制宜的方法來應對管道不同區域不同時間的風險。隨著管道區域化管理模式的不斷推進，地理空間距離給管道管理帶來的不便將日益凸顯。

（一）互聯網+的基本特性

下面我們來分析一下互聯網具有的特征，以及這些特征是如何化解管道管理的這些難題的。互聯網的特性包括：

●不受地理空間距離的限制

早在10幾年前，互聯網異軍突起的時候，就有地球村的說法。運用互聯網，可以使遠在千里之外的人聊天、視頻，這些功能就不說了。如今大家完全可以足不出戶，就可以通過互聯網開展購物、交水電費等日常生活活動，可以開展異地批閱公文、召開會議、遠程監控等各類生產活動。從本質上來說互聯網幫助大家擺脫了空間距離的束縛，使信息傳遞不在受空間的局限，而空間的束縛恰恰是管道企業管理所面臨的最大問題。

●具有廣泛參與性

目前互聯網不再是什么高大上的東西，而具有廣泛接受性。據統計，騰訊微信用戶達到6.5億人，而阿里巴巴在雙十一當天的交易量就達到1200億元人民幣。從這個數據不難看出，互聯網走進了至少半數以上的國人日常生活中。這一人群中當然包括管道沿線的地主、巡線工、挖掘機手、政府管理人員、管道周邊群眾，因此將來完全有可能借助這一平臺開展管道宣傳、識別并管理管道巡護、進行管道信息上報、甚至開展簡單的管道維護。

●具有連續性和實時性

互聯網的服務是24小時不間斷的，而且以目前的網絡速度，信息傳遞的延遲可以以秒計算。這對于管道異常處理極為重要，管道企業完全可以通過遠程監控和現場簡單的人工干預就可以實現第一時間發現、第一時間上報、第一時間處理。

（二）互聯網+模式下的管道保護管理的預測與展望

下面以管道保護業務為例，分析一下互聯網+模式下管道管理模式。管道保護業務可細分為管道宣傳、三樁維護、管道巡護、第三方監管幾個部分。

●管道宣傳

從風險分析的角度來講，管道面臨的風險大小取決于兩個方面，一是管道危害因素的攻擊強度，這取決于管道的抗損傷能力、管道周圍施工次數、施工類型、周圍群眾和地方政府的管道保護意識等；二是管道保護的防御能力，這包括巡線頻次、宣傳力度、地面標示設置等。從風險控制的角度來講，原來管道保護提出的人防、技防、物防，都是從防上做文章，也就是提高防御能力。而目前部分管道企業開展的管道精準化宣傳，從根本上突破了管道保護的模式，他從提高周邊人員管道保護意識、減少管道周圍未知情況下的施工次數等角度來做文章，是釜底抽薪的做法。然而采用傳統的宣傳模式，企業很難將所需宣傳的對象全部聯系在一起，即便全部聯系到了，后期進行持續性的宣傳也需要大量的人力物力財力投入。

然而，互聯網+管理模式使困擾我們的難題找到了解決方式，我們可以通過讓宣傳對象掃描二維碼就可以將其鎖定，并持續向其推送管道保護相關知識。此外，日常推出一些諸如掃碼送話費、掃碼抽獎、掃碼送禮品的活動也會使管道周邊人群快速加入，之后不時推出有獎宣傳活動，也會吸引更多人關注我們的公眾號，參與我們的活動。而我們只要隨時能聯系到宣傳對象，就可以持續的向宣傳對象推送管道宣傳的知識。

●管道巡護

在宣傳管道保護知識的基礎上，企業還可以將宣傳對象由被動接受宣傳向主動出擊做管道守護者方向轉移。比如，任何人只要發現管道上方的異常活動只要在手機上輕輕一點就可以將事件發送給管道運營企業，對于有價值的信息，企業可以發放獎勵。或者只要有人愿意按企業規定的路徑及管道企業要求進行管道巡護，并且接受線上培訓合格的，那么就可以領取一定數額的獎勵。

如果這種有獎巡護的模式發展趨于成熟，巡線任務甚至可以完全由周邊群眾進行劃片承包，每天“巡線員”可以在線上提出自己想要巡線的管段和時間，由管道運營企業按照線上培訓成績、異常上報數量質量等擇優選擇由誰來巡護。企地聯動的管道巡護方式可以作為專業巡護隊伍的必要補充，有效的補充企業人力、物力上的短缺，巡護的時間空間范圍得以擴展。

●主動出擊，織密防護網

前段時間，有一篇文章是關于運用移動通訊信號定位管道周圍人員的文章。文章的內容是手機在開機狀態下，移動運營商就可以將其進行定位。當定位到有人在管道附近出現且持續時長超過一定時間時，就由巡護人員到現場進行確認情況。其實在這個基礎上如果更進一步，給目標鎖定人發短信，提示一下周圍有管道，如果要施工的話需要提前聯系管道企業，我想這個人肯定樂意打個電話聯系一下管道企業，畢竟沒有一起第三方施工是為了順便把管道打漏的。

至于第三方監管，如果有人愿意將自己的手機架設在第三方施工的現場，管道企業的管理人員一直盯著監控室里傳來的視頻信號就可以了，完全沒有必要親臨現場。

基于以上分析，個人認為，互聯網+管道管理的模式可大幅提升管道管理水平，是管道管理發展的必然趨勢。

四、結束語

管道最大的風險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險的管理，是長輸管道管理經過長期實踐而做出的最終唯一選擇。隨著國內安全環保要求的不斷提升，管道企業不斷向著更加精細化的方向發展，這在客觀要求全生命周期的管理和細化到每一根管的管理。然而挑戰與機遇總是并存的，隨著信息技術的不斷發展，互聯網+技術、大數據思維和相關技術的發展將成為管道管理從傳統管理方式向信息化管理跨越的有力支撐。

【參考文獻】

[1]楊祖佩，艾慕陽，馮慶善，等.管道完整性管理研究的最新進展[J].油氣儲運，2013（7）.