深圳燃氣管道完整性管理實踐和等級評價

王文想

（深圳市燃氣集團股份有限公司 深圳 518049）

地下燃氣管道是城市安全運行的“生命線”，作為城市能源供應的大“動脈”之一，為城市生產生活提供了安全環保的清潔氣源。在管道運行一段時間后，由于腐蝕、老化，施工質量不規范或外界破壞等，造成近年來燃氣事故頻繁發生，嚴重威脅人民群眾的生命健康和財產安全。《湖北十堰“6．13”重大燃氣爆炸事故調查報告》[1]顯示，事故造成26人死亡，138人受傷。事故不僅造成重大人員傷亡和經濟損失，也給城市公共安全帶來巨大挑戰，事故后果和教訓極為深刻。

目前，深圳地區敷設有342 km高壓燃氣管道和8 200余km中低燃氣管道，管道周邊環境復雜、人員密度大、建構筑物多、第三方施工活動頻繁，安全管理面臨較大挑戰。深圳燃氣借鑒長輸管道先進管理經驗，積極開展燃氣管道完整性管理，實現安全風險可控。

1 城鎮燃氣管道完整性管理現狀

管道完整性管理理念是識別導致事故發生的因素，預防事故的發生。經過多年的研究和實踐，管道完整性管理已成為管道行業廣泛認可的安全管理模式，是保障管道本質安全的根本技術。中石油管道公司管道完整性管理實踐充分證明，實施完整性管理消除了大量隱患，風險得到控制，本質安全得到提高[2]。因此，管道企業開展完整性管理研究和實踐十分有必要，目前已成為城市燃氣管道安全管理研究的重要內容。中石油昆侖燃氣、深圳燃氣和北京燃氣等燃氣企業在行業內較早啟動管道完整性管理研究工作。但我國尚未出臺城鎮燃氣管道完整性管理的國家標準或行業標準。

在國外，美國機械工程師協會制定了ASME B31.8S《天然氣管道完整性管理系統》，美國石油協會制定了API ll60《危險液體管道完整性管理系統》[3-4]。2009年頒布美國聯邦法規《49 CFR Part192 Sub Part P》（《燃氣管網完整性管理》），開始立法推行城市燃氣管道完整性管理（Distribution Integrity Management Program，DIMP)。此后該法規成為燃氣管道完整性管理的綱領性文件，并在各大燃氣運營商中實施。自推行城市燃氣管道完整性管理以來，美國城市燃氣管道安全得到大幅提升，全美城市燃氣管道泄漏率從2010年的0.072 km-1下降到2018年的0.058 km-1。

2 深圳燃氣管道完整性管理應用

城市燃氣管道不同于長輸管道，城市燃氣管道多彎頭、分支，管徑和壁厚變化大，壓力級別多。深圳燃氣參照長輸油氣鋼質管道完整性管理先進做法，結合城鎮燃氣管道的特點，提出了管道完整性管理頂層框架，建立了包括數據采集、單元識別、風險評價、風險控制和效能評價的完整性管理體系。整個體系包括總則、程序文件和作業文件三級文件，用于規范數據采集與管理、風險評價和風險控制等完整性管理工作流程、內容和要求等，適用對象為場站、高壓和中壓燃氣管道。

此外，深圳燃氣還建立了完整性管理數字化平臺，涵蓋了管道建設期數據采集、運行期管道檢測、維修維護等多個方面。通過體系文件、系統平臺與業務應用構成了深圳燃氣管道完整性管理應用框架[5-6]，具體的應用時期包括燃氣管道建設期和運行期。

2.1 建設期的完整性管理

管道完整性管理在建設期的運用是管道完整性管理的基礎。深圳燃氣自開展建設期管道完整性管理以來，高度重視管道施工數據采集和整理。數據采集內容主要包括管道中心線坐標、高程、埋深、地理環境等地理信息，以及管道材質、壁厚、防腐、焊接、檢驗等管道屬性數據。管道施工數據的采集工作應伴隨著管道施工安裝同時進行，并在管道覆土回填前完成，主要北斗（Real - Time Kinematic，簡稱RTK）定位儀采集管道屬性數據和地理信息化數據。

為提升施工數據采集效率和質量，深圳燃氣開發了施工數據采集系統，依托施工數據采集系統開展高壓、中壓管道施工安裝數據采集和管理。1）通過關聯施工項目信息，重點采集施工管道材料信息、管件及安裝信息、管道焊接檢驗及防腐信息、穿跨越及施工方式、管道保護、附屬設施安裝及位置信息等關鍵信息。2）打通施工數據采集系統和地理信息系統（GIS），以及完整性系統接口，實現信息共享。3）基于固化于施工數據采集系統中的基礎校驗、存在校驗、邏輯校驗和GIS校驗規則，針對現場采集的施工數據進行嚴格的數據校驗，保障數據的準確。

最后，通過GIS平臺對基礎地理數據、管道本體數據、管道施工數據及數據采集系統實現對施工現場的實時施工數據采集和展示，保證施工現場數據采集的方便、準確、及時和完整，并在后臺地圖上即時查看現場采集的數據成果。另外，管道焊接及檢驗信息作為高壓管道施工質量的一項重要指標，應進行數字化處理，儲存到施工數據采集系統，實現數字化管理。中壓管道應重點關注埋深和位置信息。

2.2 運行期管道完整性管理

管道運行階段的主要任務是利用管道建造和運行維護數據，科學開展風險評價，嚴格落實風險管控，保障管道處于風險合理可接受的運行狀態。

●2.2.1 風險評價

深圳燃氣通過調查燃氣管道的周邊社會環境、人員活動、自然環境等因素，提出燃氣管道危害因素的識別與分類方法，統計因腐蝕、自然與地質災害、挖掘損傷、蓄意破壞、制管與施工、誤操作等多個因素導致事故發生的頻率，形成各種失效因素導致管道失效的基本概率。并結合國內外燃氣管道事故統計，分析各類因素在危害因素中的權重，量化各類影響因素對燃氣管道失效概率的影響。依據國家和行業相關標準，建立適用于企業的燃氣管道風險評估模型和風險判定標準，形成系統的風險評價體系，指導企業開展風險分級管控[7]。目前，深圳燃氣每年定期開展管道周邊環境數據采集和風險評價工作，管道整體風險可控，未發現重大風險。

針對管道腐蝕缺陷，宜采用ASME B31G—2009《腐蝕管道剩余強度測定手冊》中的腐蝕管道安全評價方法，計算腐蝕管道的安全操作壓力，確定腐蝕管道的安全運行能力；針對管道焊縫缺陷，主要應用美國石油協會API發布的API 579—2007《合于使用》中的裂紋評價程序來評價裂紋缺陷；針對管道變形缺陷，主要采用SY／T 6996—2014《鋼制油氣管道凹陷評價方法》來評價管道凹陷。通過對管道本體缺陷進行專項評價，確定管道安全狀態，指導制定管道維修維護計劃。

●2.2.2 風險控制

深圳燃氣通過收集定期開展管道內檢測和定期檢驗，地災災害調查、管道日常巡檢和第三方工地巡查管理等管道信息，重點開展了管道內檢測、定期檢驗和其他檢測數據的質量審核和統計分析，以及管道缺陷修復和風險控制措施核查，最后給出風險評價分析及建議措施，具體技術路線如圖1所示。

圖1 鋼質管道風險管控流程圖

燃氣管道風險管控要重點依托具體業務，建立風險清單和臺賬，依據管道完整性管理的流程，利用完整性管理系統做好記錄，及時分析處理，實現閉環管理。深圳燃氣結合多年的管道運行管理經驗，將管道本體缺陷治理、防腐防護、地質災害、管道保護等列為風險管控的重點。

1）管道本體缺陷治理。自2013年以來，深圳燃氣結合管道服役時間和腐蝕情況，合理制定內檢測和外檢測計劃。其中服役時間較長、腐蝕速率較快的重點管道，內檢測和外檢測周期適當縮短。目前，部分高壓、次高壓管道已完成第二輪內檢測，并進行前后兩次內檢測數據自動對齊，為腐蝕缺陷評價提供詳細數據。另外，所有高壓、次高壓管道已按照檢測周期要求開展定期檢驗。對于內檢測發現的管道腐蝕、變形和焊縫缺陷，先后采用復合材料修復、鋼質環氧套筒、B型套筒、安全評估等方式修復處理，對于定期檢測發現的防腐層疑似缺陷進行開挖驗證和修復。深圳燃氣運用完整性管理系統分類儲存相關檢測數據，通過派發工單和跟蹤記錄維修過程，實現缺陷修復閉環管理。

2）防腐防護。深圳燃氣通過開展特殊施工管段陰保問題整改，安裝極性排流器，采取強制電流和犧牲陽極聯合保護陰極保護系統升級改造，不斷提升管道陰極保護水平。目前，高壓、次高壓管道沿線設置19處強制電流陰保站，安裝恒電位儀41臺，19處強制電流陰保站的恒電位儀運行情況較好，基本保持全年持續運行，滿足SY／T 5919—2009《埋地鋼質管道陰極保護技術管理規程》中對陰極保護系統運行率大于98%的技術要求。

3）地質災害。深圳燃氣部分山地管線穿跨越地段多為溝壑、山地，地形起伏，地質環境復雜，存在較大的地災風險。2012年以來，通過委托專業機構進行高壓、次高壓燃氣管道沿線的地質災害調查工作，對管道沿線可能遭受的地質災害類型及危險性做出了初步評價，按照危險性高低進行分類分級管理。對于發現的地質災害點，已通過工程治理、定期巡查和安裝地質災害監測與預警管理系統加強管理。目前，深圳燃氣只有危險性小和中等的地質災害點，無危險性大的地質災害點。

4）管道保護。管道保護主要任務是防范第三方工地破壞，應充分利用各種智能化的監控手段輔助日常巡查。（1）深圳燃氣積極利用智能感應警報器，進行全天候、不間斷的監測保護，減少第三方施工破壞；（2）定期開展第三方工地風險評估和標準化建設，通過增加臨時標示牌、張貼警示標語、采取硬隔離圍欄等措施，堅決防范第三方施工損壞；（3）推行管網分級巡查管理，根據不同壓力等級、施工類型等按風險大小確定巡查周期，提高了管網巡查工作的針對性；（4）積極推廣使用手機智能巡查系統，深圳燃氣自主研發了手機智能巡查系統，實現巡查計劃生成、事件處理、統計分析等信息化集成，加強了對巡查人員的管理力度和隱患處置能力，提高管道保護水平[8]。

3 管道完整性管理等級評價

目前，城鎮燃氣管道尚沒有管道完整性等級評價相關標準或規范，但是，城鎮燃氣管道完整性等級評價可參照SY／T 7472—2020《油氣管道完整性管理等級評估規范》執行。依據SY／T 7472—2020，管道完整性管理等級評估主要從體系要求指標和執行效果2個指標開展。其中完整性管理等級取體系要求和執行效果等級中較低者。

體系要求指標又進一步分為完整性方法指標和管理指標2個方面：完整性方法指標包括數據管理、高后果區識別、風險評價、完整性評價、維修維護和效能評估6個程序以及相應的23個一級要素、93個二級要素；管理指標包括領導與承諾、資源配置、人員資質與培訓、變更管理和體系管理5個程序以及相應的12個一級要素、44個二級要素。

依照管理水平的高低，管道完整性管理分為合法合規級、完整性初級、完整性中級、完整性高級4個階段，每個管理階段對應不同的管理要素和子程序。體系要求等級與管理階段各等級之間的對應關系見表1。

表1 體系要求等級劃分表

深圳燃氣通過參考長輸油氣管道完整性管理等級評估相關規范，對深圳燃氣管道完整性管理體系文件和執行效果進行評估，用以判斷管道完整性管理成效和等級。

首先，深圳燃氣參考ASME B31.8S和SY／T 6621—2016《輸氣管道系統完整性管理規范》，結合所轄管道分布及特點，建立的完整性管理流程和體系文件，主要包括領導與承諾、資源分配、人員資質與培訓、變更管理、數據收集與管理、管理單元識別、風險評價、風險控制、效能評價等內容。

其次，執行效果以管道風險識別、評價和控制情況為主要考核指標。深圳燃氣采用GIS、完整性管理和智能巡查等系統實現了管道數字化管理，建立了高壓、次高壓鋼質管道數據采集、單元識別辦法和風險評估方法，完成了高壓、次高壓鋼質管道內檢測、定期檢驗等。另外，開展了管道保護、腐蝕防護、地質災害調查和智能監測，有效實現了鋼質管道風險控制。

綜上所述，在收集管道完整性管理相關技術文件和管道完整性應用數據的基礎上，初步判斷完整性管理等級。然后按照SY／T 7472—2020規定的流程，選擇相應的評估要素，要素涵蓋程序文件和對應的一級要素、二級要素，然后按照符合、部分符合、不符合進行打分，綜合判斷。

經過綜合評定，深圳燃氣管道完整性管理等級為“中級良好”，如圖2所示。

4 存在的問題

1）燃氣管道完整性管理基礎薄弱。由于早期燃氣管道工程建設施工質量把關不嚴格，造成管道路由、埋深、壁厚等基礎數據缺失或數據準確性差，部分運行管道不具備內檢測工藝條件，導致無法有效開展管道完整性管理。此外，完整性管理涉及管道腐蝕、檢測、評價等多學科專業知識，具有較強的專業性。但是，燃氣行業完整性管理專業人才儲備不足，一定程度上制約燃氣管道完整性管理的推廣和應用。

2）城鎮燃氣管道完整性管理標準規范缺失。我國城鎮燃氣管道完整性尚無國家標準或行業標準可依，尤其是燃氣管道是否應該劃分高后果區，以及如何劃分高后果區還存在一定困擾和疑惑。根據深圳燃氣管道周邊環境調查，如果按照長輸管道高后果區劃分標準，那么深圳燃氣90%以上的管道位于高后果區，劃分高后果區對深圳燃氣管道安全管理的指導意義不大。因此，亟須制定城鎮燃氣管道完整性管理規范及配套標準體系，推動我國燃氣管道完整性管理應用和推廣。

5 建議和結論

1）完整性管理是更高一級的安全管理模式，融合了管理手段和科學技術，是管道安全管理的創新，燃氣管道企業應高度重視，積極推廣應用。

2）及時制定城鎮燃氣管道完整性管理規范及配套標準，推動管道檢測和評價等相關技術應用和專業人才培養，提升燃氣管道本質安全和完整性管理水平。

3）重視管道完整性管理信息系統建設，利用信息系統采集管道數據，推動實體管道與數字化管道的同時交付，基于管道完整性理念，積極探索燃氣管道可視化管理和智能化運營，努力提升燃氣管道安全智能化管理水平。