《管道保護(hù)》編輯部：系統(tǒng)思維是一種宏觀整體思維方式。一個(gè)個(gè)體，一個(gè)企業(yè)，一個(gè)國(guó)家，任何一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的事物，我們都可以將其看作一個(gè)系統(tǒng)來研究。管道既是線性工程，也是一個(gè)龐大的系統(tǒng)。對(duì)于管道安全問題，不能按照線性思維采取“頭痛醫(yī)頭，腳痛醫(yī)腳”的辦法。本期我們特別邀請(qǐng)到了中國(guó)石油大學(xué)（北京）管道技術(shù)與安全研究中心主任董紹華教授，請(qǐng)他結(jié)合自己多年實(shí)踐和研究體會(huì)發(fā)表對(duì)這一問題的看法，以饗讀者。

編輯部：管道本質(zhì)安全是實(shí)現(xiàn)油氣輸送安全和公共安全的重要基石。您認(rèn)為提升我國(guó)管道本質(zhì)安全水平的途徑是什么，還面臨哪些挑戰(zhàn)？

董紹華：1978 年，英國(guó)化工安全專家 Klet首次提出“本質(zhì)安全”概念，即指在工藝設(shè)計(jì)階段提高工廠安全，從根本上消除風(fēng)險(xiǎn)，而不是被動(dòng)地接受風(fēng)險(xiǎn)或附加保護(hù)設(shè)施減小風(fēng)險(xiǎn)，這個(gè)概念得到普遍認(rèn)可，并沿用至今。

管道本質(zhì)安全可以理解為，管道系統(tǒng)本身具備的安全性、抗風(fēng)險(xiǎn)能力和系統(tǒng)韌性，即使處于人因影響或故障狀態(tài)下，仍具有自保護(hù)的能力。例如，當(dāng)管道斷裂失效時(shí)，管道干線截?cái)嚅y迅速啟動(dòng)自動(dòng)關(guān)斷程序，從參數(shù)上控制管道失效過程并果斷采取應(yīng)急防護(hù)。又如，在站場(chǎng)設(shè)備操作過程中，如果出現(xiàn)超壓情況，ESD將啟動(dòng)自保護(hù)功能，立即放空泄壓，實(shí)現(xiàn)壓力穩(wěn)定控制。

實(shí)現(xiàn)管道本質(zhì)安全有以下幾個(gè)途徑。一是基于管道內(nèi)外部輸送環(huán)境、復(fù)雜載荷、材料特征等因素，建立系統(tǒng)化安全管控模式，包括完整性管理、可靠性管理、風(fēng)險(xiǎn)管理等模式，覆蓋管道設(shè)計(jì)、施工、投產(chǎn)、運(yùn)行、報(bào)廢全生命周期過程。二是基于現(xiàn)代信息技術(shù)，使用大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等手段，強(qiáng)化管道風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)測(cè)預(yù)警，全方位開展風(fēng)險(xiǎn)管控。三是針對(duì)管道站場(chǎng)的設(shè)備設(shè)施，有效進(jìn)行冗余可靠性設(shè)計(jì)、風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別與管控、控制系統(tǒng)的防護(hù)以及應(yīng)急與次生災(zāi)害預(yù)防等。四是通過安全防護(hù)措施，如設(shè)置隔離帶等設(shè)施，降低失效后果的影響。五是通過加強(qiáng)各階段程序控制和自動(dòng)化管理，增加設(shè)備糾錯(cuò)功能，簡(jiǎn)化操作程序，減少額外安全保護(hù)裝置和人為失誤概率。

我國(guó)管道本質(zhì)安全水平近年來有長(zhǎng)足進(jìn)步，表現(xiàn)為四個(gè)方面。一是HSE管理體系在管道企業(yè)全面實(shí)施，對(duì)規(guī)范操作、規(guī)范管理和減少事故發(fā)揮了重要作用。二是管道完整性管理引進(jìn)推廣，相繼頒布了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和ISO標(biāo)準(zhǔn)，全面開展了管道內(nèi)檢測(cè)，逐步向數(shù)字化、智能化風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別與管控方向邁進(jìn)，高后果區(qū)管控效果顯著，建成了具有中國(guó)特色以風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控為核心的管道完整性技術(shù)體系，在安全生產(chǎn)中發(fā)揮了重要作用。三是貫徹實(shí)施新安全生產(chǎn)法和管道保護(hù)法，管道企業(yè)依法依規(guī)管理，建立良好的企地合作關(guān)系，共同保障管道本質(zhì)安全。四是從設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)狠抓管道本質(zhì)安全，以安全“三同時(shí)”為前提，開展基于自然災(zāi)害、地質(zhì)災(zāi)害、環(huán)境、社會(huì)、水利等多個(gè)方面的專業(yè)評(píng)價(jià)，開展管道失效影響評(píng)價(jià)，規(guī)避未來運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。

雖然我們已經(jīng)取得了顯著成績(jī)，但從近年來發(fā)生的管道事故看，管道本質(zhì)安全仍然存在一些不可忽視的短板。例如第三方施工引起的管道損傷、泄漏、爆炸事故比重居高不下；密閉空間安全管控不到位導(dǎo)致重大人員傷亡；城鄉(xiāng)規(guī)劃不合理導(dǎo)致管線占?jí)猴L(fēng)險(xiǎn)加劇；重特大事故時(shí)有發(fā)生等。企業(yè)管理存在“頭疼醫(yī)頭、腳疼醫(yī)腳”的問題。管道所處社會(huì)環(huán)境日趨復(fù)雜，極端天氣等自然災(zāi)害對(duì)管道的影響加劇。全國(guó)管道運(yùn)行“一張網(wǎng)”打破了“三桶油”原有的管理模式，新的治理模式需要?jiǎng)?chuàng)新和磨合。確保管道本質(zhì)安全應(yīng)該講還是比較艱巨的任務(wù)。

編輯部：您剛才對(duì)管道本質(zhì)安全管理水平現(xiàn)狀和存在問題進(jìn)行了全面分析，您認(rèn)為應(yīng)該通過哪些有效手段加以提升？

董紹華：近年來，我國(guó)已全面實(shí)施了管道完整性管理，但從近幾年發(fā)生的事故來看，完整性管理依然存在盲區(qū)。一是完整性管理側(cè)重于資產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)管控，缺乏對(duì)思想、目標(biāo)、方法、技術(shù)、組織、管理者等關(guān)鍵要素的重視。例如，企業(yè)各管理要素都是互相關(guān)聯(lián)的，任何一個(gè)要素變更都需要考慮綜合性影響，特別是管理者、思想和方法等關(guān)鍵要素，完整性管理幾乎沒有涉及。二是完整性管理領(lǐng)域存在局限性，主要涉及資產(chǎn)的預(yù)防性維護(hù)管理，如果設(shè)備設(shè)施完整性出現(xiàn)問題，后續(xù)的生產(chǎn)監(jiān)控與運(yùn)行、應(yīng)急、投資等管理步驟都需要共同協(xié)調(diào)，僅靠完整性管理解決不了。三是完整性管理對(duì)設(shè)施的生產(chǎn)工藝及過程控制缺乏監(jiān)督與管理，管控存在盲區(qū)。

基于風(fēng)險(xiǎn)的傳統(tǒng)管道安全管理模式受到挑戰(zhàn)，需要基于系統(tǒng)安全理論重新建立管道本質(zhì)安全管控理念。系統(tǒng)安全思維是指采用非線性思維方式多維度審視油氣管道系統(tǒng)的整體安全問題，恰當(dāng)劃定事故致因的影響因素等級(jí)，從而制定具體、有效的安全防護(hù)和應(yīng)急處置管理措施。例如，當(dāng)前管道環(huán)焊縫風(fēng)險(xiǎn)因素識(shí)別和定量評(píng)價(jià)是我國(guó)管道安全面臨的難題。一是地質(zhì)災(zāi)害引起的管道外部載荷變化，二是環(huán)焊縫本體質(zhì)量因素，單純從一個(gè)方面入手已經(jīng)不能解決問題。目前我國(guó)自然災(zāi)害、地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，路由通過區(qū)域管道安全受到極大威脅，加上高鋼級(jí)管道大批量應(yīng)用，帶來了其可焊性和施工質(zhì)量問題，以及管道環(huán)焊縫焊接沖擊功CVN能否保證、抗應(yīng)變能力如何評(píng)價(jià)等一系列問題。外力復(fù)雜性和環(huán)焊縫力學(xué)性能的不確定性之間發(fā)生了耦合作用，需要找到高鋼級(jí)管材焊縫失效的規(guī)律和機(jī)理，并對(duì)壽命周期通過建模進(jìn)行預(yù)測(cè)。這些問題如果不解決，管道本質(zhì)安全難以保證。用系統(tǒng)安全思維能深刻認(rèn)識(shí)管道本質(zhì)安全問題，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

一是認(rèn)識(shí)掌握多因素耦合下的管道事故演化機(jī)理。管道系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其安全保障問題，特別是多因素引發(fā)的火災(zāi)爆炸事故、多災(zāi)種耦合作用下事故風(fēng)險(xiǎn)演化機(jī)理、災(zāi)害鏈?zhǔn)叫��?yīng)的蔓延控制問題，已制約了管道安全平穩(wěn)運(yùn)行。近年來發(fā)生的青島中石化東黃輸油管道“11·22”泄漏爆炸事故及十堰“6·13”城鎮(zhèn)燃?xì)庑孤┍�炸事故，造成人員財(cái)產(chǎn)重大損失，與管道本體泄漏預(yù)防、監(jiān)測(cè)、檢測(cè)、維護(hù)、隱患整治，以及環(huán)境空間燃爆氣體濃度集聚場(chǎng)所的識(shí)別和發(fā)現(xiàn)密切關(guān)聯(lián)，暴露了相關(guān)企業(yè)日常管理的缺陷和不足。根據(jù)安全事故致因理論，事故符合蜂窩奶酪模型特征，即多因素融合或耦合時(shí)，如果隱患擊穿了每個(gè)風(fēng)險(xiǎn)屏障，事故就一定會(huì)發(fā)生，只要其中一個(gè)屏障起到作用，事故則不會(huì)發(fā)生。

二是完善風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別模式控制災(zāi)害鏈?zhǔn)叫��?yīng)蔓延。風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別模式應(yīng)隨環(huán)境變化，動(dòng)態(tài)進(jìn)行管道災(zāi)害鏈風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及多災(zāi)種耦合災(zāi)害鏈斷鏈減災(zāi)控制。國(guó)家管網(wǎng)集團(tuán)公司的組建，強(qiáng)化全國(guó)管網(wǎng)一盤棋布局，不僅在運(yùn)行管理方面統(tǒng)一調(diào)控，還在安全管理方面統(tǒng)一體系、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一平臺(tái)，這是安全管控一體化優(yōu)勢(shì)的一個(gè)方面。但統(tǒng)一管理也極有可能忽略個(gè)性化風(fēng)險(xiǎn)管理模式，壓縮企業(yè)個(gè)性化管控空間。一般來講，安全管控表現(xiàn)為95%的主要風(fēng)險(xiǎn)得以控制，但剩余5%未知或被忽視的風(fēng)險(xiǎn)往往成為最大的事故隱患。同時(shí)還表現(xiàn)在習(xí)慣性操作方面，這些習(xí)慣性操作在日積月累中忽視了環(huán)境的變化，風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別還仍然按照慣性思維和傳統(tǒng)做法。如青島事故的應(yīng)急模式基本按照開闊區(qū)域進(jìn)行泄漏處置，沒有考慮到密閉空間和及時(shí)進(jìn)行人員疏散；十堰事故的腐蝕泄漏管道位于排水溝內(nèi)部，巡檢環(huán)境差，需要佩戴呼吸機(jī)進(jìn)入，傳統(tǒng)人工巡檢方式已經(jīng)不能勝任，巡檢區(qū)域未能全覆蓋成為常態(tài)。

三是運(yùn)用系統(tǒng)安全思維開發(fā)管道風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警技術(shù)。例如，油氣管道泄漏監(jiān)測(cè)與預(yù)警技術(shù)。油氣管道泄漏監(jiān)測(cè)與定位技術(shù)是由多學(xué)科、多技術(shù)集成的，通過多種泄漏監(jiān)測(cè)方法結(jié)合使用，克服單一方法無法同時(shí)滿足對(duì)靈敏度、定位準(zhǔn)確度、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)報(bào)警等多項(xiàng)要求的弊端。此外，運(yùn)用虛擬技術(shù)和儀器，進(jìn)行各類測(cè)試模擬，形成不同的分析模塊，建立以計(jì)算機(jī)技術(shù)為輔助的綜合性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，兼具測(cè)試、信號(hào)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)分析、網(wǎng)絡(luò)通信等功能，其中有效的濾波技術(shù)、信號(hào)提取、識(shí)別分析是重要內(nèi)容。再如，油氣管道衍生災(zāi)害快速預(yù)警技術(shù)。包括臺(tái)風(fēng)、洪水、雷電、地震等特殊災(zāi)種以及管道腐蝕、變形、泄漏等可能引起環(huán)境污染、爆炸、大尺度火災(zāi)等衍生災(zāi)害的危險(xiǎn)源。開發(fā)管道危險(xiǎn)源快速識(shí)別與衍生災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全天候?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)與自動(dòng)報(bào)警。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)自然災(zāi)害頻發(fā)區(qū)和高后果區(qū)管道的應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)，包括應(yīng)變監(jiān)測(cè)、溫度監(jiān)測(cè)、位移監(jiān)測(cè)、土壓監(jiān)測(cè)，及時(shí)進(jìn)行應(yīng)變報(bào)警、應(yīng)力報(bào)警、位移報(bào)警。

四是完善本質(zhì)安全標(biāo)準(zhǔn)體系強(qiáng)化應(yīng)急管控能力。按照站場(chǎng)類型特點(diǎn)，分類制定完整性管理標(biāo)準(zhǔn)，重點(diǎn)突出數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)字孿生體、風(fēng)險(xiǎn)管控、完整性評(píng)價(jià)、決策支持、風(fēng)險(xiǎn)消減等全生命周期管道完整性技術(shù)，通過云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)站場(chǎng)設(shè)施的風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)管控。在管道智能化應(yīng)急方面，以智能化應(yīng)急理念，充分利用大數(shù)據(jù)、云平臺(tái)、區(qū)塊鏈、人工智能等前沿技術(shù)開展應(yīng)急決策、應(yīng)急裝備研發(fā)以及應(yīng)急行動(dòng)，以最大限度減少人員傷亡和環(huán)境污染。當(dāng)前需要開展以下研究：海底管道輸送介質(zhì)泄漏擴(kuò)散應(yīng)急處置及回收技術(shù)；復(fù)雜山地油氣管道應(yīng)急搶險(xiǎn)處置機(jī)制；針對(duì)不同應(yīng)用對(duì)象的便攜應(yīng)急智能搶險(xiǎn)裝備。

五是推動(dòng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與安全生產(chǎn)模式的融合。近期美國(guó)Colonial公司管道控制系統(tǒng)受黑客攻擊導(dǎo)致美國(guó)進(jìn)入國(guó)家緊急狀態(tài)事件，表明工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是管網(wǎng)安全運(yùn)行的核心。警示我們要從管道行業(yè)風(fēng)險(xiǎn)控制和安全管理的實(shí)際需求出發(fā)，以構(gòu)建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)快速感知、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、超前預(yù)警、聯(lián)動(dòng)處置及系統(tǒng)評(píng)估為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)油氣管道線路管理、站場(chǎng)管理、應(yīng)急管理等多個(gè)場(chǎng)景智能化，打破各階段各時(shí)期建設(shè)的管道“信息孤島”，實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)完整性管理系統(tǒng)、應(yīng)急指揮平臺(tái)等廣泛互聯(lián)互通，為智慧管網(wǎng)的建設(shè)提供數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)和平臺(tái)支撐。當(dāng)前亟待開展的工作包括：基于當(dāng)前國(guó)內(nèi)數(shù)字化管道、智能管網(wǎng)技術(shù)進(jìn)展，研究建立管道全生命周期數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)庫(kù)；開展智能化管道體系建設(shè)及智能管網(wǎng)平臺(tái)設(shè)計(jì)，包括管道全生命周期資產(chǎn)管控、運(yùn)行控制、決策支持三個(gè)方面；采用云平臺(tái)、區(qū)塊鏈等技術(shù)，構(gòu)建基于多源數(shù)據(jù)的智能化管理平臺(tái)，包括施工期管理、運(yùn)行維護(hù)管理及大數(shù)據(jù)決策支持，整合管道全生命周期各類數(shù)據(jù)；構(gòu)建完善的數(shù)字孿生模型，確保物理模型與實(shí)體模型的在線仿真模擬應(yīng)用，與各企業(yè)現(xiàn)有的 GIS 系統(tǒng)、ERP 系統(tǒng)、PPS 系統(tǒng)等有機(jī)整合與集成。

編輯部：最近國(guó)家應(yīng)急管理部、工業(yè)和信息化部、國(guó)家管網(wǎng)集團(tuán)公司聯(lián)合舉行“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+安全生產(chǎn)”油氣管道行業(yè)試點(diǎn)啟動(dòng)會(huì)，您對(duì)此抱有怎樣的期待？

董紹華：這項(xiàng)活動(dòng)對(duì)于促進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與油氣管道安全生產(chǎn)緊密融合，提升油氣管道本質(zhì)安全管控水平具有重要意義。以下幾點(diǎn)值得我們期待。

將助力形成全國(guó)管道一張網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)管控新模式。基于網(wǎng)絡(luò)化、網(wǎng)格化、區(qū)域化的風(fēng)險(xiǎn)管控模式成為未來發(fā)展的主流。網(wǎng)絡(luò)化就是構(gòu)建管網(wǎng)的水力模型與風(fēng)險(xiǎn)模型，體現(xiàn)在供應(yīng)的穩(wěn)定性、可靠性方面；網(wǎng)格化就是構(gòu)建安全管理的風(fēng)險(xiǎn)網(wǎng)格模型，將所有風(fēng)險(xiǎn)因素分區(qū)、分級(jí)管控，注重安全管理中風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)聯(lián)性、全面性，不遺漏；區(qū)域化的風(fēng)險(xiǎn)管控就是將風(fēng)險(xiǎn)管理按照區(qū)域布局，將投入資源合理分配，從空間上節(jié)省人力和物力。

將推動(dòng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與管道安全生產(chǎn)的深度融合。我國(guó)油氣管道已搭建SCADA系統(tǒng)為核心的油氣站場(chǎng)、閥室為控制單元的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，成為智能化發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)施之一，管網(wǎng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的安全管理成為風(fēng)險(xiǎn)管控的重中之重。通過智慧管網(wǎng)建設(shè)，使管網(wǎng)具有全面感知、自動(dòng)預(yù)判、自適應(yīng)、自反饋、自學(xué)習(xí)等功能特征，實(shí)現(xiàn)安全、高效運(yùn)行。

將更好地發(fā)揮管道平臺(tái)大數(shù)據(jù)決策支持作用。管道系統(tǒng)的一系列信息系統(tǒng)集成、管理程序、檢測(cè)記錄以及管道系統(tǒng)日常運(yùn)行記錄等被巨大的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)起來。通過建立智慧管網(wǎng)系統(tǒng)和智能化決策支持模型，利用人工智能手段，解決管道泄漏、腐蝕、自然與地質(zhì)災(zāi)害影響、第三方損壞等數(shù)據(jù)的有效應(yīng)用問題，獲得綜合性、全局性的分析結(jié)論，指導(dǎo)管道企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

將有助于實(shí)現(xiàn)國(guó)家提出的碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)。摻氫天然氣技術(shù)是解決“棄風(fēng)棄光”問題的有效途徑之一。利用新建管網(wǎng)或在役天然氣管網(wǎng)將其輸送至用戶終端、加氣站和儲(chǔ)氣庫(kù)等，可起到儲(chǔ)能和電力負(fù)荷削峰填谷的作用，同時(shí)避免了新建輸氫管道所需的高昂建造成本。在氫能輸送完整性技術(shù)方面，亟待研究管網(wǎng)摻氫、輸氫的完整性評(píng)價(jià)技術(shù)，安全預(yù)警和監(jiān)測(cè)技術(shù)等，建立關(guān)于氫能利用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（如長(zhǎng)輸混氫管道設(shè)計(jì)、管網(wǎng)摻氫運(yùn)行、安全性評(píng)價(jià)等標(biāo)準(zhǔn)）；在完整性與可靠性評(píng)價(jià)技術(shù)方面，現(xiàn)有鋼制管道輸氫的量化損傷模型、氫壓理論模型、氫增塑性理論模型、氫降低鍵合力等理論模型需建立可行的試驗(yàn)方法進(jìn)行長(zhǎng)期驗(yàn)證。包括：管道運(yùn)輸傳質(zhì)機(jī)理與事故反演；管道完整性理論與大數(shù)據(jù)決策支持；基于管道氫能輸送滲氫機(jī)理與擴(kuò)散韌脆轉(zhuǎn)變模型；管道系統(tǒng)安全抗脆弱性墑變機(jī)理。

編輯部：今年是《管道保護(hù)》創(chuàng)辦10周年，您作為編委和作者，參與并見證了它的成長(zhǎng)全過程，借此機(jī)會(huì)請(qǐng)您對(duì)大家說幾句話。

董紹華：《管道保護(hù)》創(chuàng)辦十年來，我與它結(jié)下了不解之緣。我還在北京管道公司工作時(shí)，朱行之主編就多次上門約稿，我先后在刊物上發(fā)表管理和技術(shù)文章近20篇，并獲得“西氣東輸杯”管道保護(hù)有獎(jiǎng)?wù)魑囊坏泉?jiǎng)。我到中石大工作后，受邀擔(dān)任了刊物編委，我所在的管道技術(shù)與安全研究中心作為刊物的支持單位，繼續(xù)保持了密切合作。現(xiàn)在《管道保護(hù)》已經(jīng)成為溝通管道管理者、科研工作者、政府管理者的橋梁，在管道保護(hù)領(lǐng)域的影響力不斷提升。我們將一如既往支持《管道保護(hù)》的發(fā)展，衷心祝愿它在未來的道路上越走越寬廣，為推動(dòng)我國(guó)管道保護(hù)法治建設(shè)和管道保護(hù)新技術(shù)、新方法應(yīng)用發(fā)揮更加出色的作用。