成品油管道遷改建設(shè)危險要素的分析

肖麗婧XIAO Li-jing

（國家石油天然氣管網(wǎng)集團有限公司華中分公司，合肥 231200）

0 引言

隨著國內(nèi)經(jīng)濟的飛速發(fā)展，華中地區(qū)在湖南、湖北、江西和安徽都建設(shè)了成品油管道。成品油管道主要以航煤、汽油、柴油為運輸介質(zhì)，介質(zhì)屬于易燃易爆液體，運行里程長，影響因素復(fù)雜。

成品油管道初始建設(shè)在遠離居民密集的地方，隨著城市日益擴大范圍的發(fā)展，部分居住區(qū)、工程建設(shè)、公用工程等與成品油管道有所接近、交叉，影響了管道的運行安全，按照當?shù)卣c相關(guān)企業(yè)的要求，成品油管線路由需要部分或者整體遷改。在成品油管道遷改建設(shè)中，研究與分析影響安全的有害要素，對建設(shè)施工、投產(chǎn)運行起著指導(dǎo)作用。

1 要素分類

影響成品油管道遷改建設(shè)的要素主要有以下幾類，主要是管道及設(shè)施、人為影響、周圍環(huán)境和安全管理等要素。

2 要素分析

2.1 管道及設(shè)施的影響

2.1.1 運行介質(zhì)

目前，成品油管道運輸?shù)挠推罚攒囉闷汀④囉貌裼停ㄒ韵潞喎Q汽油、柴油）這兩種油品為主，性質(zhì)如表1。

危險類別名稱 狀態(tài) 沸點℃ 閃點℃ 自燃點℃ 爆炸極限% 主要危險性火災(zāi)分類級別 組別汽油 液態(tài) 50-150 -46 415-530 1.4-7.6ⅡA T3 甲B柴油 液態(tài) 280-370 ≥55 330-370 1.5-4.5 ⅡA T3 乙B火災(zāi)、爆炸

汽油具有易揮發(fā)性的特點，在常溫下，汽油液體容易汽化生成汽油蒸氣。汽油蒸氣遇到熱量較高的物質(zhì)，或者氧化物會發(fā)生火災(zāi)、爆炸。柴油如果遇到熱量較高的物質(zhì)、火源或者氧化物質(zhì)，會發(fā)生燃燒、爆炸。當成品油管道周圍的溫度升高，管道內(nèi)部的壓力會逐漸增大，強壓能使管道裂開、油品泄露而爆炸。

2.1.2 閥室

如果閥室的施工出現(xiàn)質(zhì)量問題、設(shè)計不合規(guī)范、遭到人為破壞或者設(shè)備腐蝕等要素，造成造成儀器、儀表、截斷閥門等設(shè)備設(shè)施及連接部位泄漏，漏出的成品油，遇到火源，會引發(fā)火災(zāi)、爆炸。

閥室內(nèi)的設(shè)備，例如閥門、照明系統(tǒng)，如果出現(xiàn)過負荷、過電流等故障時，都會引發(fā)著火、爆炸等事故。

2.1.3 管道本體

①管道本身存在的危險要素，就有應(yīng)力開裂、自身腐蝕及敷設(shè)缺陷、漏油漏氣從而產(chǎn)生的燃燒、爆炸等。

②管型選用材質(zhì)，要與原有管材材質(zhì)一致，從而基本消除了管材內(nèi)部的殘余應(yīng)力。

③管材等級與原有管道材質(zhì)一致，達到壓力與管材合理匹配。

④管道長度的計算，依照工程可研或基礎(chǔ)設(shè)計的標準。

⑤鋼管制造如果存在下列問題，都會影響鋼管的使用性能，嚴重者會存在鋼管破裂的隱患：

1）對應(yīng)管徑的最小管子壁厚不符合要求；

2）管材不符合指標要求的有硫的含量指標、碳的含量指標、磷的含量指標、屈強比等；

3）鋼板公差不符合要求；

4）制造過程中產(chǎn)生焊接錯邊、橢圓度過大、焊縫未經(jīng)熱處理消除焊接殘余應(yīng)力等缺陷；

5）對焊縫焊接質(zhì)量的無損檢測，缺乏嚴謹性，在鋼管制造過程中，例如用超聲波和在線渦流探傷等方法來無損檢測，不全面；

6）出廠鋼管試壓不符合要求。

2.2 人為的要素

2.2.1 施工過程危險有害要素分析

在成品油管道遷改建設(shè)過程中，會出現(xiàn)各類危險要素。

在管材裝卸過程中，工人將管材綁定在吊鉤上，吊車在司索工的指揮下，將鋼管從汽車上吊裝至地面。如果現(xiàn)場管理有漏洞，在鋼管吊起來后，司索工指揮錯誤，或者吊繩脫落，鋼管從高處落下，就會發(fā)生物體打擊、起重傷害、機械傷害等事故。

在管道組對、焊接時，現(xiàn)場用電、電焊機如果使用不當，也會發(fā)生燙傷、機械傷害。在切割鋼管時，如果使用氧氣乙炔瓶操作不當，就會發(fā)生燙傷、火災(zāi)、爆炸等事故。

在管道下溝、回填時，施工現(xiàn)場工作人員的作業(yè)環(huán)境狹小、環(huán)境惡劣等，也存在高處墜落、機械傷害的危險要素。

在管道動火連頭時，如果油品發(fā)生泄漏，作業(yè)點未經(jīng)過可燃氣體檢測儀檢測，舊管道內(nèi)流出油氣混合物，遇到焊接高溫發(fā)生閃燃、閃爆。此時，就會發(fā)生燙傷、火災(zāi)、爆炸等事故。

2.2.2 管道投產(chǎn)試運行中的危險要素分析

成品油管道遷改工程投產(chǎn)試運行后，輸送油品的距離遠、輸送的油品量大、管道輸送的壓力較高，且成品油在常溫下，具有易燃、易爆或者易揮發(fā)等性質(zhì)。在管道輸送時，可能存在違章操作、防護不當，或因管道壁腐蝕、疲勞等要素造成燙傷、火災(zāi)、爆炸、物體打擊、起重傷害、觸電、中毒窒息、車輛傷害等事故。

在管道運行過程中，如果工作人員違反工藝規(guī)程、不按規(guī)定穿戴齊全防護用品、亂扔勞動工具或者零件，可能會發(fā)生物體打擊事故。這項工程可能存在物體打擊的主要地點為操作、檢維修時易被設(shè)備零部件擊中的位置。

在檢修使用起重設(shè)備時，由于未嚴格執(zhí)行操作規(guī)程或安全防范措施不到位，可能會發(fā)生墜落或大幅度擺動，從而導(dǎo)致設(shè)備損壞、人員受傷甚至死亡。這項工程可能存在起重傷害的主要地點為檢維修使用起重設(shè)備的位置。

2.3 環(huán)境要素

2.3.1 路由走向危險性分析

成品油管道部分路由需要經(jīng)過河流、水塘等水系，穿越水系的危險要素，主要有以下幾個方面：

①若管道破裂，大量的油品會泄入河中并順水而下，造成水流污染，遇到明火還會發(fā)生爆炸、燃燒。

②穿越河流的管道，若埋設(shè)的深度達不到設(shè)計要求，長期遭受河水水流的沖刷，會使管道露出河床，管道遭受水流沖擊，產(chǎn)生振動值大，嚴重時會造成管道開裂、斷開，油品泄露。

③當沿著河岸邊鋪設(shè)管道時，由于岸坡的斜度大、泥土松散等不穩(wěn)定條件，在管道附近的凹岸容易被河流沖擊，造成管道在河流或者河岸上懸空、露管。

④在斜度較大的坎、坡、沖溝地段，管道周圍的土壤是回填的泥土，比較松散，遭到雨水沖刷后，容易流失。雨水將管道上方的泥土沖走，如果不及時保護，或水工保護設(shè)施失效，會使管道架空，甚至露管。

⑤管道沿線經(jīng)過水域，每年汛期常發(fā)生水位上漲、或者洪水，其水流速度與強度是難以預(yù)測的，如果管道的水工保護措施被毀壞，管道可能被沖斷的后果。

2.3.2 自然災(zāi)害

影響成品油管道遷改建設(shè)的自然災(zāi)害，主要有地質(zhì)災(zāi)害、氣候災(zāi)害等。

地質(zhì)災(zāi)害包括地震、不良地質(zhì)地段等。氣候災(zāi)害包括雷電、暴雨、洪水等。

2.3.3 社會環(huán)境

在成品油管道遷改建設(shè)工程中，如果管道周圍發(fā)生人為沿線采集砂石、采礦等活動時，會破壞管道周圍土壤，導(dǎo)致?lián)p壞防腐層，或者出現(xiàn)露管等現(xiàn)象。也可能會遇到第三方施工、管道占壓、打孔盜油等第三方破壞活動。

2.3.4 管道腐蝕危險性分析

管道內(nèi)部的要素，主要是管道內(nèi)部的油品質(zhì)量和微量含水。在管道外面存在的有害要素，主要有管道周圍泥土的可溶鹽含量、散雜的電流干擾、泥土中存在的微生物、泥土的含水量、泥土的電阻率、泥土的質(zhì)地、泥土的pH值等。管道的保護層失去防腐性，是造成管道損壞的重要要素。

成品油遷改工程管道可能發(fā)生的腐蝕為全面腐蝕、局部腐蝕、焊縫處腐蝕。盡管設(shè)計針對管道防腐采取了多種措施，在一般狀態(tài)下，能使管材得到保護。但是，如果防腐層質(zhì)量有缺陷、陰極保護的距離不足，管道施工時造成防腐層機械損傷都會造成管道腐蝕，嚴重的造成管道穿孔，引發(fā)油品泄漏事故。

2.4 管理要素

如果工作人員在現(xiàn)場，使用非防爆工具，在施工時遇到油氣泄露，會引起靜電火花，產(chǎn)生燃燒、閃爆。

工作人員誤將火源帶入，穿釘子鞋進入閥室內(nèi)，遇到油氣泄漏達到爆炸極限，會發(fā)生火災(zāi)爆炸的風(fēng)險。

施工人員吊裝作業(yè)，如果精力不集中，會有物體打擊的危險。監(jiān)理在現(xiàn)場如果不嚴加管理，則會出現(xiàn)人員受傷、死亡等事故。

動火連頭作業(yè)時，現(xiàn)場人員操作程序混亂，也會引起油品泄露、焊接時發(fā)生閃燃、爆炸。

2.5 主要危險有害要素分析結(jié)果

因此，成品油管道遷改建設(shè)項目在施工、運行等過程中，主要受到以下幾種要素的影響：物體打擊、火災(zāi)、爆炸、窒息、淹溺等。在營運過程的不同階段和不同崗位的主要、危險要素可能有所不同，發(fā)生事故的后果也有區(qū)別，但發(fā)生事故的危險性是始終存在的。

序號 項目名稱 安全預(yù)評價方法1234杭埠改線引江濟淮改線運河新城改線勇進路改線安全檢查表評價法安全檢查表評價法安全檢查表評價法安全檢查表評價法預(yù)先危險性分析評價預(yù)先危險性分析評價預(yù)先危險性分析評價預(yù)先危險性分析評價事故樹分析評價事故樹分析評價事故樹分析評價事故后果模擬分析

序號 名稱 主要危險有害因素施工 運行管道 機械傷害、物體打擊、車輛傷害 火災(zāi)、爆炸閥室 機械傷害、物體打擊、車輛傷害 火災(zāi)、爆炸、雷擊自然環(huán)境 其他事故 火災(zāi)、爆炸、窒息2 站場 輸油工藝、設(shè)施 機械傷害、物體打擊、車輛傷害 火災(zāi)、爆炸、窒息、觸電1 線路3 公用工程自控 機械傷害、物體打擊 觸電通信 物體打擊 /供配電 觸電 觸電防腐與保溫 機械傷害 /給排水 / /消防 物體打擊 /采暖通風(fēng) 機械傷害 機械傷害、觸電建筑物 機械傷害、物體打擊、車輛傷害 高處墜落

3 危險要素的分析

成品油管道遷改建設(shè)的危險要素，可以通過不同的安全評價方法來分析[1]，從各個環(huán)節(jié)存在的不同要素去研究，從而總結(jié)出重要的影響要素。

4 成品油管道遷改建設(shè)危險要素的安全評價方法

成品油管道遷改建設(shè)對于危險要素的分析，大多會選擇安全檢查表[2]、預(yù)先危險性分析等評價方法，以安徽二期管道四處改線工程為例，如表2。

由表2中可以看出，前三個成品油管道遷改工程都選用了安全檢查表、預(yù)先危險性分析，除了勇進路改線選用事故后果模擬分析，其余三處成品油管道遷改工程都用了事故樹分析評價法。

4.1 安全檢查表評價法

運用安全檢查表評價法來評價成品油管道改線工程，從基本安全條件、線路單元等內(nèi)容來列表檢查，對基本安全條件、線路單元進行分解，從企業(yè)資質(zhì)、證書、閥室、線路路由、管道標識等危險要素逐項檢查，全面地分析了工程的各項條件，評價了工程安全方面的符合性。以安亳管道四處改線工程為例，如表3。

4.2 預(yù)先危險性分析的評價方法

運用預(yù)先危險性方法，對成品油管道改線工程中輸油管線、閥室、儀表控制系統(tǒng)等五個關(guān)鍵子單元存在的各種危險有害要素進行詳細、全方位的分辨、研究和定性評價。通過此方法，分析出危險指數(shù)最低的內(nèi)容，是當成品油管道在投產(chǎn)或試運行階段，由于管道材料的選型不合適、施工質(zhì)量不合格、陰極保護無效、第三方破壞、環(huán)境破壞影響等要素，造成管道開裂，成品油發(fā)生泄漏，遇火源會發(fā)生火災(zāi)、爆炸的事故。

4.3 事故樹分析的評價方法

應(yīng)用事故樹的分析評價方法，來評價安徽二期管道杭埠改線、引江濟淮改線和運河新城改線工程的危險要素。將管道漏油作為頂上的事件，把工程質(zhì)量、第三方破壞、違章操作、設(shè)備設(shè)施故障、管道腐蝕等要素作為中間事件，編制出管道油品漏油的一棵事故樹和事故樹的成功樹。例如安徽二期管道改線中的事故樹圖1和成功樹圖2[3]。

由故障樹分析評價方法可知，在成品油管道遷改建設(shè)中，第三方施工等人為破壞、工作人員的違章操作、工程質(zhì)量不合格、設(shè)備發(fā)生故障，都會造成管線油品泄漏。此外，成品油管道漏出油品，主要原因是管道的外部防腐層失效、管材壁發(fā)生穿孔。

4.4 事故后果模擬的分析評價法

事故后果模擬方法，主要是根據(jù)事故的不同類型，例如物體打擊、觸電、爆炸等，分別從各個場景，采用模型類比，用數(shù)學(xué)分析數(shù)據(jù)，對事故產(chǎn)生的后果，進行數(shù)學(xué)計算，用計算的結(jié)果來進行安全評價。

運用事故后果模擬分析評價法，對成品油管道遷改建設(shè)工程進行池火災(zāi)模型模擬，假設(shè)管道出現(xiàn)漏油、引起火災(zāi)、爆炸的等事故，根據(jù)油品泄露速度、燃燒熱、預(yù)測時間來計算，得出死亡半徑的距離。針對模擬結(jié)果，可以從數(shù)據(jù)上有效采取防范措施，有針對性地制定應(yīng)急預(yù)案，來預(yù)防事故的發(fā)生。

5 結(jié)語

①影響成品油管道遷改建設(shè)的危險要素有運行介質(zhì)、管道本體、路由走向、自然災(zāi)害、社會環(huán)境等要素。

②影響成品油管道遷改建設(shè)的危險要素，通過安全評價方法分析出:在成品油管道遷改建設(shè)中，第三方施工等人為破壞、違章作業(yè)、工程質(zhì)量不合格、設(shè)備發(fā)生故障，都會造成管線油品泄漏。另外，管道油品泄露，主要原因是管道的外部防腐層失效、管材壁穿孔。

通過成品油管道遷改建設(shè)中的的危險要素分析，對日后的成品油管道建設(shè)，編制有針對性的安全對策，預(yù)防安全事故的發(fā)生，起著重要的指導(dǎo)意義。