摘 要

摘　要：以美国城市燃气管道系统事故统计数据为例，将导致管道事故的风险因素按照7个类型进行分类，分析各个风险因素导致的管道事故数量以及产生的后果，对各个风险因素的风险进行

摘　要：以美国城市燃气管道系统事故统计数据为例，将导致管道事故的风险因素按照7个类型进行分类，分析各个风险因素导致的管道事故数量以及产生的后果，对各个风险因素的风险进行计算和排序。分析了各个风险因素在管道建设与运行过程中的主要表现形式。

关键词：城市燃气管道；  风险因素；  可能性；后果；  风险分析

Analysis of Risk Factors for City Gas Pipeline System

Abstract：Taking accident statistics data of city gas pipeline systems in United States for example，the risk tactors causing pipeline accidents are classified into 7 types．The number and consequences of pipeline accidents caused by various risk factors are analyzed．The levels of various risk factors are calculated and ranked．The main expression forms of various risk factors during the pipeline construction and operation are analyzed．

Keywords：city gas pipeline；risk factor；probability；consequence；risk analysis

 

1　概述

随着我国经济的快速增长以及人民生活水平的不断提高，对能源的需求大大增加，人们对环境问题的关注度也逐年上升，因此，低污染、高热值的燃气在我国能源结构中所占的比例逐年攀升。城市燃气业务的持续发展，使得燃气管道安全越来越成为一个广为关注的焦点，如何保障燃气管道安全运行成为各管道燃气运营者首先要考虑的问题^[1]。

城市燃气管道系统是城市安全的一个重要环节。事实上，在管道燃气发展的历程中，每年都会发生由各种原因造成的燃气管道事故。其中比较典型的有：2004年7月30日，比利时南部天然气厂内燃气管道发生爆炸，造成14人死亡，200人受伤。2004年8月2日，巴拉圭首都亚松森一商城内燃气管道爆炸导致火灾，现场造成250多人死亡，数百人受伤。2009年5月9日，俄罗斯莫斯科发生天然气管道爆炸，并引发了莫斯科自二战结束以来规模最大的城市火灾。

2　城市燃气管道事故数据分析

2.1　城市燃气管理事故特点

城市燃气管道属城市市政工程，输送介质本身易燃易爆，并处于一定的压力状态，因此，城市燃气输配管网具有较大的危险性。城市燃气供应系统事故中，输配环节的事故频率较高，极易引发爆作、人员中毒和伤亡事故。城市燃气管道包括高压、次高压、中压、低压管道，管网周边环境复杂多变，管材种类多，管径规格多，压力变化频繁，管网多为环状，阀门、调压装置、凝水缸等设施密布。整个城市燃气管道就是一个带压运行的复杂大系统，任何一个环节出现故障或者受到外界影响，都可能导致运行中断或事故发生^[2]。

由于城市燃气管道系统分布在入口、公共设施集中的区域，每一个环节都可能发生事故。事故一旦发生，不仅造成严重的人员伤亡和财产损失，而且往往引发社会不安全感、环境污染等问题。因此，城市燃气管道事故具有社会性、突发性和复杂性的特点^[3-6]。

2.2　城市燃气管理故事统计数据

城市燃气管道事故统计数据是分析管道风险因素的有效途径，分析管道历史失效事故数据和造成这些事故的原因，对于研究管道风险因素具有重要意义^[7-8]。我国城市燃气业务起步较晚，没有系统的管道事故统计数据，因此，本文详细研究美国1992年以来的城市燃气管道的失效数据。通过分析美国1992—2011年各种原因引起的2632起燃气管道重大事故的数据，将管道事故数据进行分类整理，分析各个类型事故所占的比例，从而确定城市燃气管道的主导风险因素。针对美国全国20年的燃气管道失效数据，根据造成管道事故的原因进行分类，分类结果见表1。

 

根据表1中的统计数据，城市燃气管道事故主要分为7个大类，其中，“其他外力损坏”是指除了开挖损坏和自然外力损坏之外的外力损坏，一般指碾压、撞击、占压等风险因素；“其他原因”是由于事故统计数据中没有记录事故原因分类，导致事故原因不明。7类风险因素导致的管道事故数量差异较大，事故最多的类型为开挖损坏，其数量为1005起；事故最少的类型为腐蚀，其数量为77起。

不同类型风险因素导致的事故类型也不相同，使得管道事故造成的后果差异也较大。例如，开挖损坏一般对管道破坏较大，会导致气体大量泄漏，产生火灾爆炸的可能性较大；而腐蚀类型风险一般是腐蚀穿孔，泄漏孑L径较小，产生的后果也较小。

本文中管道事故后果主要从人员伤亡和财产损失两个方面进行分析。图1显示了美国1992—2011年燃气管道事故中各个风险因素导致的伤亡人数统计，例如，美国1992—2011年城市燃气管道事故中，开挖损坏共造成了119人死亡和433人受伤，腐蚀类型事故导致了11人死亡和66人受伤。

 

图2显示了美国1992—2011年燃气管道事故中各个风险因素导致的财产损失统计，其中，自然外力损坏类事故造成财产损失最多，为5.06×10⁸美元；腐蚀类事故造成的财产损失最小，为914.2×10⁴美元。

 

3　风险因素等级分析

①风险计算方法

根据不同事故类型发生的数量和造成的人员伤亡、财产损失情况，进行分析计算，确定7类风险因素的风险排序。城市燃气管道系统风险的计算主要考虑两个方面：

a．事故发生的可能性，主要通过统计数据中的事故数量及其占全部事故的比例确定。

b．事故后果大小，主要是指导致的损失或损害的程度，主要通过导致的伤亡人数、财产损失来考虑。

城市燃气管道风险计算公式为^[9]：

R＝LC 　　   (1)

式中R——风险

L——事故发生可能性，本文中用分值表示

C——事故后果，本文中用分值表示

可能性分级准则见表2，事故后果分级准则见表3。

 

 

②风险计算与等级划分

根据表1、图1、2中的统计数据，按照表2、3中制定的准则进行评分，通过式(1)计算城市燃气管道风险因素等级。事故发生可能性评分结果见表4，事故后果评分结果见表5。

 

 

根据事故发生的可能性和后果评分结果，按照式(1)进行计算，城市燃气管道7类常见风险因素排序见表6。

 

通过对城市燃气管道系统风险因素的分析可知，开挖损坏导致的管道风险最高，其次为其他原因和其他外力损坏。

4　主要风险因素的表现形式

在事故统计数据中，事故原因不明或未记录的因素列入“其他原因”，因此，本文不对“其他原因”进行分析。

4.1　开挖损坏

城市燃气管道作为市政设施，其开挖损坏风险因素主要包括以下3方面：

①在燃气管道附近进行的城市市政建设活动不同程度地影响管道的安全，尤其是道路、铁路建设及埋设其他埋地物等^[10]。

②燃气管道与给排水管道、热力管道、通信电缆和电力电缆等其他市政管线交叉并行，其他的市政管线可能存在维修、改建、扩建、应急等行为，会产生交互影响。

③管道地面标志不明确，管道地面标志主要包括：警示牌、管道转弯处、三通、四通处标志等。若标志不明确，则第三方施工人员无法确定管道的具体位置，增加开挖损坏风险。

4.2　其他外力损坏

①碾压风险因素，如穿过或沿公路敷设的燃气管道，汽车(尤其是重型车辆)经过时对地面存在挤压作用。在周期性或非周期性的冲击作用下，燃气管道可能发生应力蠕变等，时间一长，因叠加效应而导致管道出现裂纹，甚至破裂。

②碰撞风险因素，城市燃气管道系统容易受外力破坏的地上设施主要是调压装置和阀门。如果发生有些司机违章驾驶，或者管道系统防护措施不到位，将存在车辆撞坏调压装置和阀门的可能性。

③占压风险因素，一般包括房屋占压、机具占压、其他占压等，长期占压会导致地基下沉，从而导致管道变形、开裂^[10]。

④火灾爆炸因素，城市燃气管道周边若存在易燃易爆品仓库，发生城市火灾或爆炸事故时会对燃气管道设施产生较大危害。

4.3　自然外力损坏

自然外力风险因素主要包括：土体移动、大雨、洪涝、雷电、温度变化等。

①土体移动，主要是地震、滑坡、坍塌、地面沉降等可能造成管道发生位移或者变形，导致部分地段管道应力集中，增加运行风险。

②大雨和洪涝，主要在管道穿越地段导致河沟道水毁或者坡面水毁，容易发生露管或冲断管道。

③雷电对管道系统的危害是可能会击坏管道设施，主要是对架空敷设的管道产生威胁；温度变化会导致管道和土壤层的热胀冷缩，在高寒地区冻胀融沉是管道安全运行的重大风险因素。

4.4　误操作

①设计误操作，主要是由设计人员在设计中工作不认真，未积极配合协商，技术水平低下，无实际经验等而造成，主要表现为设计压力不能满足长期发展需求导致超压运行，安全保护系统设计不合理等。

②施工误操作，包括未按设计规定的技术要求进行施工、施工安装质量低劣、违章施工等。其表现为：焊接质量低劣，存在未焊透、夹渣、气孔、未熔合等质量缺陷；防腐涂层材料选择不当，涂层不均匀、不完全，缺陷修补不到位；不按设计图纸要求施工，错用材料；临时选配阀门、密封件；无损探伤的比例、部位和评判标准不符合有关标准。

③运营误操作，是指操作规程不完善，工人操作不熟练，遇到非常情况处理不当，安全系统操作失灵，机械工人维修不完善，电信、电力工人等造成的误操作。

4.5　材料、焊接、设备失效

材料、焊接、设备失效风险因素的主要类型包括：管道本体、对接焊缝、熔接、密封配件、机械配件、连接配件、螺纹连接、耦合失效、非螺纹连接失效等类型。当管道在上述部位出现损坏或功能障碍时，会对管道系统的整体可靠性产生威胁。

4.6　腐蚀

腐蚀是导致燃气管道穿孔、破裂的破坏因素，对于钢质管道而言，腐蚀主要是土壤腐蚀、大气腐蚀、杂散电流腐蚀。

①土壤腐蚀，影响因素主要是土壤含水率、土壤pH值、土壤电阻率。若土壤环境中有硫化物、细菌、酸性环境、高温、沼泽地区、干湿交替地区等危害因素，会增大腐蚀的风险。

②大气腐蚀，主要针对裸露的管段，裸露管段由于直接和大气相接触，会受到大气腐蚀的影响。若大气环境中存在酸性气体，或者盐分、湿度较高，则腐蚀性较大。

③杂散电流腐蚀，主要来源是大功率的直流电气设备，如铁路、电焊机、电解及电镀槽和电化学保护装置等。城市燃气管道多处于市区，杂散电流的来源较多，在很多情况下，杂散电流对埋地金属管道及其附属设备的腐蚀破坏是极大的。

5　结语

通过分析城市燃气管道事故统计数据，将管道面临的风险因素分为7个大类，从管道事故发生可能性和管道事故后果两个方面进行分析。以1992—2011年美国的燃气管道事故数据为基础，确定了7类风险因素的风险等级排序。城市燃气管道系统风险因素的等级排序依次为开挖损坏，其他原因，其他外力损坏，自然外力损坏，误操作，材料、焊接、设备失效，腐蚀。详细分析了7大类风险因素在城市燃气管道日常运行管理中的表现形式，对于制定安全评价方法，提高安全管理水平具有积极意义。

 

参考文献：

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[2]杨玉锋，郑洪龙，张华兵，等．城市燃气输配管道完整性管理研究[J]．油气储运，2013，32(8)：845-848．

[3]任宏，邓中美．建筑策划中的风险识别与风险评价[J]．重庆大学学报，2005，28(9)：112-113．

[4]王蕾，李帆．燃气输配管网完整性管理的探讨[J1．煤气与热力，2006，26(9)：16-19．

[5]宋秭听，姚安林，徐涛龙．城镇燃气管道建设期完整性管理研究[J]．煤气与热力，2011，31(3)：B36-B40.

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[9]中国劳动保护科学技术学会．安全工程师专业培训教材[M]．北京：海洋出版社2001：12-13．

[10]杨玉锋，周利剑，张海健，等．美国城市燃气输配管道完整性管理研究[J]．煤气与热力，2013，33(6)：B37-B39．

 

 

 

本文作者：杨玉锋  张华兵  程万洲  朱丽叶  苏娟

作者单位：中国石油管道科技研究中心油气管道输送安全国家工程实验室

  中国石油天然气管道局设备管理中心

  山东中油天然气有限公司