油氣管道工程建設期完整性管理研究

代炳濤，趙嘉玲，韓明一，范衛潮，王小斌

1.廊坊中油朗威工程項目管理有限公司，河北廊坊065000

2.四川省南充市圖書館，四川南充 637000

據統計到2035年全球天然氣需求總量將占全球能源需求的25%[1-2]。管道作為天然氣的主要運輸手段在我國的建設里程不斷增加，根據《中長期油氣管網規劃》，到2025年我國天然氣管道總里程將達到16.3×104km，并形成“主干互聯、區域成網”的全國天然氣基礎網絡[3]。

近年來，由于設計、施工、運行以及管理帶來的種種問題，油氣管道存在諸多安全隱患[4-5]。中緬天然氣管道等泄漏事故表明，事故通常并非由單一因素造成，而是由系統性問題造成的，對于有明顯癥狀（設計不合理、焊材和工藝不匹配、焊接工藝施工適用性、過程控制、黑口、假片等問題）的安全隱患可以通過排查發現，對于沒有明顯癥狀的安全隱患，需要通過持續的風險識別和分析，找出風險點，通過制定消減措施，運行過程中加強檢測和監測，將風險控制在合理、可接受范圍內。管道完整性管理既是一種方法，也是一種行之有效的安全保障體系。

目前國內外學者對管道完整性管理的研究主要集中在運營期的數據采集、高后果區識別、風險評價、完整性評價及效能評價等方面[6-17]，而針對建設期的管道完整性管理研究比較少，為此結合管道環焊縫排查項目和管道建設期完整性管理實踐經驗，采用統計分析的方法對建設期管道完整性管理的重要性進行分析，并以問題為導向，研究建設期管道完整性管理主要工作和評估內容。

1 管道環焊縫焊口排查數據統計分析

1.1 工程資料復核

對某天然氣管道線路158 813道焊口進行工程資料復核，發現存在資料問題焊口10 953道，見表1。其中焊口號不一致4 694道、未按指令檢測5 083道、無檢測報告680道、無施工記錄339道、施工焊口號重復4道、竣工資料問題153道。

表1 某天然氣管道工程項目資料排查問題歸類統計

1.2 環焊縫底片復核

管道環焊縫底片核查焊口229 272道，共發現疑似問題焊口 607道，見表2。其中建議割口3道，返修37道，需復拍驗證68道，建議質量關注429道，組對不合格70道。

表2 某天然氣管道工程管道環焊縫底片復核統計

從環焊縫排查數據統計分析可知，建設期管道問題比較突出，如管道設計不合理、焊接工藝的適用性、過程控制、管理問題（黑口）等。因此，急需從管道全生命完整性管理角度出發，在項目設計、施工階段系統開展數據采集、高后果區識別、風險評價等工作，以保證運營期間管道的本質安全。

2 管道建設期完整性管理主要任務

2.1 建立相應的標準規范和體系文件

ASME B318S《天然氣管道完整性管理系統》、美國石油學會API 160《危險液體管道完整性管理系統》、BS 8010《管道的使用規程陸上管道：設計、制造和安裝》等國際標準規定了開展管道完整性管理的原則以及設計、材料和施工等技術要求，要求設計人員應充分考慮管道路由經過的地區等級，提出“基于風險”的管理方法，并明確了建設期管道完整性管理的要求和變更程序[18-23]。目前，我國尚未建立系統的管道建設期管道完整性管理標準和體系文件，應在參考國際標準和規范的基礎上，結合我國特點，開展符合國內實際情況的管道完整性管理標準和體系文件的建立，為油氣管道建設期間實施完整性管理提供重要依據。

2.2 建立基礎數據庫

開展管道完整性管理要以數據的完整性和準確性為基礎，其中包括數據的采集、整合和利用等一系列環節。數據的準確性、完整性制約著后續高后果區識別、風險評價、完整性評價結果和運行維護的準確性和可靠性。

建設期數據采集的主要任務是建立以質量追蹤為主線的建設期數據，例如通過焊縫編號、鋼管號、鋼卷號和爐批號之間的關聯關系，可對整個鋼管的生產過程進行追蹤。建設期采集的主要數據包括：基礎地理、管道設計、管道風險、中心線、陰極保護、管道設施、第三方設施、應急管理等；數據采集按照“誰產生、誰錄入”的原則進行采集。通過管道完整性管理信息系統，對建設期設計、采辦和施工數據進行整合和利用，建立準確完整的基礎數據庫，為管道的運行和維護提供基礎數據。

2.3 安全、質量風險識別

建設期管道完整性管理的核心是對建設過程中的缺陷及風險進行分析和控制，并考慮運行過程中的安全維護需求，由此可知在建設期開展完整性管理必須要充分識別安全、質量風險，并據此制訂相應的風險防控措施。

2.3.1 設計風險控制

在管道設計階段，由于設計勘察缺陷、人員失誤等原因導致設計缺陷產生，如在管道穿越高后果等特殊地區，由于防護設計不當或者場站工藝設計不合理留下潛在隱患。因此，必須從設計風險控制入手，對可能性操作及危險性操作進行分析，并按照管道運行操作原則，對管道設計進行整體性評估，對設計的符合性進行系統評估，從而確保管道項目設計的本質安全。

2.3.2 管材缺陷風險控制

材料使用風險主要包括：材料初始缺陷和材料安裝缺陷，初始缺陷是由管材制造、加工以及運輸不當造成的缺陷，安裝缺陷就是在管道安裝過程中，由于施工工藝、方法不當等原因所形成的缺陷。

2.3.3 施工風險

由于施工過程中人員、材料、設備、施工工藝和施工環境等因素，導致管道焊接、檢測、防腐、下溝回填、水工保護、陰保等過程產生不同施工缺陷，對后期管道運行產生較大安全隱患。

2.3.4 第三方破壞風險

第三方因素對管道系統產生的破壞行為。主要包括違章占壓燃氣管道、意外性的破壞行為、其他施工單位未進行溝通違規施工、車輛通行碾壓損壞等。

3 管道建設期完整性管理主要工作

3.1 建設期數據采集、審核和移交

設計階段采集的數據主要包括：基礎地理數據、遙感影像數據、可行性研究報告、專項評價報告、初步設計文件、施工圖設計文件、專項設計文件、數字化模型等，見表3。

表3 管道設計階段完整性管理數據采集清單

施工階段采集的數據見表4。

表4 管道施工階段完整性管理數據采集清單

3.2 建設期管道高后果區識別

通過查閱資料、地圖和現場踏勘的方式，根據GB 32167《油氣輸送管道完整性管理規范》、QSY1180.2《管道完整性管理規范第二部分：高后果區識別》和GB 50251《輸氣管道設計規范》確定高后果區的劃分和設計系數選取，進行管道的高后果區識別，根據高后果區識別結果優化線路路由或施工方案，并提出消減措施。

3.3 建設期管道風險評價

3.3.1 設計階段管道風險評價

分析管道可能遭遇的危險及相關風險因素，對識別出的風險因素，采用風險評價方法對管道風險發生概率和后果進行估算，確定管道風險等級，根據風險評價結果優化線路路由和站場選址，盡量避開高風險區或采取消減措施。

設計階段基于管道完整管理應做的安全分析主要包括：HAZOP分析、SIL評級、站場靜設備基于風險的檢驗RBI（Risk Based Inspection）、站場動設備以可靠性為中心的維修RCM（Reliability-Centered Maintenance）。

3.3.2 施工階段管道風險評價

管道施工過程中的風險主要是施工技術和自然災害帶來的威脅，施工過程中出現的問題最多，也最為常見，施工過程中，由于管道在連頭處強度比較低，容易出現問題，如環焊縫質量、施工強組對應力集中等問題。分析并識別管道施工期間可能會遭遇的風險，對識別出的風險因素，采用風險評價方法進行評價，確定管道風險等級，并將風險消減措施落實到施工組織設計和施工方案中。

3.4 建設期管道完整性管理評估

建設期管道完整性評估是指：從全生命完整性管理角度出發，在項目設計、施工階段由業主委托第三方采用檢查、檢測、復核、評估等手段開展建設過程中完整性管理評估，及時發現和解決缺陷、隱患及問題，有效消減投產后的風險，確保運行期的管道安全。

3.4.1 管體情況復核評估

管體情況復核評估主要包括：環焊縫無損檢測結果復評復核，分段水壓試驗情況復核，清管、掃線、干燥、測徑情況復核，內檢測復核評估，結構完整性復核評估等。

3.4.2 管道防護設施及附屬設施復核評估

管道防護設施及附屬設施復核評估主要包括：防腐層檢漏、陰極保護效果測試，地災防治工程、水工保護工程等設施的合理性。

3.4.3 外部環境復核評估

外部環境復核評估主要包括：現場占壓、間距，與管道交叉、并行，穿跨越密閉空間及公共區域存在風險隱患，實際高后果區與設計施工階段高后果區識別結果的差異，設計階段管道風險識別評價結果（含安評、環評、地災等評價報告）與實際的差異，設計階段管道路由、地區等級、設計系數等與實際的差異。

4 結束語

從對國內某天然氣管道環焊縫焊口的排查結果數據統計分析可知，急需從全生命周期完整性管理角度出發，在建設期開展管道完整性管理工作，防控建設過程中出現的完整性問題。

管道建設期完整性管理主要任務：建立相應的標準規范和體系文件，建立基礎數據庫和開展安全、質量風險識別。

管道建設期完整性管理工作主要內容：數據采集和整合、高后果區識別、風險評價和管道完整性評估等。