熊健 馮騁

中國(guó)石油天然氣管道工程有限公司

從2004年起，美國(guó)油氣管道監(jiān)管單位PHMSA將管道高后果區(qū)作為重點(diǎn)監(jiān)管對(duì)象，不僅關(guān)注油氣管道各類事件（事故、失效、泄漏）的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，同時(shí)還對(duì)各油氣管道運(yùn)營(yíng)商關(guān)于檢測(cè)、評(píng)價(jià)、維修等管道完整性管理工作進(jìn)行跟蹤與監(jiān)管。通過篩選與整理PHMSA公開發(fā)布的數(shù)據(jù)，分析和掌握近年來全美油氣管道完整性管理的趨勢(shì)與規(guī)律，有利于社會(huì)共同參與油氣管道的安全保護(hù)。分析表明美國(guó)基于裂紋內(nèi)檢測(cè)的完整性評(píng)價(jià)管道里程及比例不斷增加，油氣管道第三方損壞風(fēng)險(xiǎn)得到有效管控，從而避免了管道過度維修。其做法可為國(guó)內(nèi)油氣管道完整性管理工作提供借鑒。

1  美國(guó)管道完整性管理基本要素與分類

（1）輸氣管道。PHMSA記錄并公開了全美輸氣管道高后果區(qū)長(zhǎng)度、重大事故、失效、泄漏、評(píng)估（基線檢測(cè)與重新評(píng)估）以及管道修復(fù)等數(shù)據(jù)。重大事故：指輸氣管道運(yùn)營(yíng)商報(bào)告的發(fā)生住院治療的死亡或人身傷害事故，以及按1984年美元計(jì)算財(cái)產(chǎn)損失超過5萬美元的事件。失效：來源于ASME/ANSI B31.8S，指管道某個(gè)部件或位置已經(jīng)完全不能使用或雖然仍然可以使用但不能達(dá)到性能要求，或嚴(yán)重惡化已不可靠或不安全，不能繼續(xù)使用。 泄漏：導(dǎo)致意外氣體泄漏的故障。管道評(píng)估：可能基于多種方法、設(shè)備和工具。 

（2）輸油管道。PHMSA提供了全美輸油管道高后果區(qū)長(zhǎng)度、大規(guī)模泄漏、評(píng)估（基線檢測(cè)與重新評(píng)估）和修復(fù)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。大規(guī)模泄漏：指造成人員死亡或需要住院治療的受傷人員；財(cái)產(chǎn)損失超過5萬美元；泄漏油品超過5桶；發(fā)生火災(zāi)或爆炸；造成水體污染。 

2  輸氣管道完整性管理數(shù)據(jù)分析

（1）高后果區(qū)管道長(zhǎng)度。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，全美輸氣管道高后果區(qū)長(zhǎng)度保持在約2萬英里（3.2萬公里）左右，對(duì)應(yīng)非高后果區(qū)管道長(zhǎng)度（約27萬英里）變化較小，2020年高后果區(qū)管道占比為7.1%。

（2）失效后果及原因。2004—2020年， 8%天然氣管道失效發(fā)生在高后果區(qū)。對(duì)比高后果區(qū)和非高后果區(qū)每10000英里泄漏事故，每年前者泄漏概率都超過了后者，見圖 1。說明雖然對(duì)高后果區(qū)采取了更嚴(yán)格的管控措施，但由于輸氣管道高后果區(qū)基本位于人員活動(dòng)較為頻繁與復(fù)雜地段，管道失效管控難度相對(duì)非高后果區(qū)更大。

2004—2020年，輸氣管道泄漏后有11%被立即點(diǎn)燃，5%發(fā)生了爆炸事故。1%失效事故導(dǎo)致人員死亡，2%失效事故導(dǎo)致人員受傷。泄漏主因包括設(shè)備故障（65.6%）、外部腐蝕（12.7%）、施工缺陷（5.7%）。事故主因包括第三方損壞（29%）、設(shè)備故障（16.3%）、氣象與外力（13.9%），地質(zhì)災(zāi)害導(dǎo)致的土體移動(dòng)是主要外力因素。失效主因包括設(shè)備故障（33.1%）、第三方損壞（20.3%）、外部腐蝕（15.8%）。

（3）檢測(cè)。2004－2012年，每年輸氣管道開展基線檢測(cè)里程約1000～5000英里，從2012年后下降到1000英里以內(nèi)（2019年除外）。而從2012年后，開展管道完整性評(píng)價(jià)的管道里程則增加較多，每年基本保持在2000 ～5000英里水平。

（4）完整性評(píng)價(jià)。統(tǒng)計(jì)近10年來管道完整性評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)顯示，目前全美輸氣管道主要開展基于內(nèi)檢測(cè)（腐蝕+變形）的完整性評(píng)價(jià)工作，基于壓力試驗(yàn)、直接評(píng)價(jià)或其他方法的完整性評(píng)價(jià)管道里程均較少。

2019年、2020年基于內(nèi)檢測(cè)（裂紋）及內(nèi)檢測(cè)（其他）的完整性評(píng)價(jià)管道里程出現(xiàn)較大增加，說明美國(guó)日益關(guān)注油氣管道裂紋缺陷，并積極采用了各類新型檢測(cè)設(shè)備開展完整性評(píng)價(jià)，見圖 2。

圖 2 輸氣管道完整性評(píng)價(jià)統(tǒng)計(jì)（2010－2020年）

（5）管道維修。2004—2020年，高后果區(qū)管道隱患列入立即維修計(jì)劃的為3169處，占全部隱患維修計(jì)劃的18.83%，見圖 3。

3  輸油管道完整性管理數(shù)據(jù)分析

（1）高后果區(qū)管道長(zhǎng)度及泄漏統(tǒng)計(jì)。全美輸油管道高后果區(qū)長(zhǎng)度從2004年的7萬多英里增加到2020年的9萬多英里，遠(yuǎn)超過輸氣管道高后果區(qū)長(zhǎng)度。占全部輸油管道里程比例長(zhǎng)期保持在40%以上，2020年為41.9%，其長(zhǎng)度比例也遠(yuǎn)超輸氣管道。高后果區(qū)管道泄漏平均每年每1萬英里發(fā)生10次，平均每年60～110次不等，見圖 4。

圖 4 輸油管道高后果區(qū)里程與大泄漏次數(shù)統(tǒng)計(jì)

（2）泄漏原因及后果。全美輸油管道失效泄漏的主要原因是機(jī)械故障（46%）、腐蝕失效（20%）、誤操作（14%），開挖損壞導(dǎo)致的僅占4%。其中3%泄漏被點(diǎn)燃，導(dǎo)致爆炸的比例不足1%。58%泄漏導(dǎo)致土壤污染，8%導(dǎo)致水體污染。 位于高后果區(qū)的泄漏占比高達(dá)55%。

（3）完整性評(píng)價(jià)。2004—2006年，美國(guó)開展了大量的輸油管道基線檢測(cè)工作，每年約6000～9000英里，之后基本維持在1000英里水平。有記錄的管道完整性評(píng)價(jià)工作開始于2010年，其中2011—2013年每年4000～9000英里，其他年份為1000～2000英里。

目前全美輸油管道主要開展基于內(nèi)檢測(cè)（腐蝕+變形）的完整性評(píng)價(jià)工作，開展基于壓力試驗(yàn)、直接評(píng)價(jià)或其他方法的完整性評(píng)價(jià)管道里程均較少。2012年后，每年基于內(nèi)檢測(cè)（裂紋）的完整性評(píng)價(jià)管道里程均超過1萬英里，其他類型內(nèi)檢測(cè)管道里程也超過5000英里，見圖 5。

（4）管道維修。2004—2020年，高后果區(qū)管道隱患列入立即維修的為13 918次，占全部隱患維修的16%，而列入半年內(nèi)計(jì)劃維修的達(dá)到70%，見圖 6。

4  結(jié)論與啟示

（1）不同于國(guó)內(nèi)管道保護(hù)相關(guān)法律法規(guī)立足于“保護(hù)管道”的角度，美國(guó)油氣管道監(jiān)管部門牽頭、推動(dòng)并監(jiān)督油氣管道完整性管理，且管理的主要對(duì)象是對(duì)社會(huì)公眾及環(huán)境影響最大的高后果區(qū)。

（2）基于內(nèi)檢測(cè)的管道完整性評(píng)價(jià)是目前油氣管道完整性管理的核心內(nèi)容，且以金屬損失與變形內(nèi)檢測(cè)為主。但美國(guó)近年來基于裂紋內(nèi)檢測(cè)及其他新型內(nèi)檢測(cè)技術(shù)的完整性評(píng)價(jià)管道里程和占比不斷提高，2020年基于裂紋內(nèi)檢測(cè)的管道里程達(dá)到了1.6萬英里，說明裂紋內(nèi)檢測(cè)等新型檢測(cè)技術(shù)在美國(guó)已逐步推廣使用。

（3）美國(guó)因第三方損壞導(dǎo)致管道發(fā)生泄漏的比例，輸氣管道占比為3.64%，輸油管道占比為4.00%，遠(yuǎn)低于第三方損壞導(dǎo)致管道發(fā)生事故的比例（約為25%）。說明通過建立全國(guó) “One-Call” 系統(tǒng)以及管道運(yùn)營(yíng)商實(shí)施的完整性管理舉措，即使出現(xiàn)第三方損壞事件，絕大多數(shù)也到得到了及時(shí)制止或管道抗力水平避免了管道發(fā)生泄漏。

（4）經(jīng)充分的管道完整性評(píng)價(jià)，多數(shù)油氣管道隱患并未立即進(jìn)行修復(fù)，而是列入維修計(jì)劃監(jiān)管，避免過度維修工作，證明了完整性管理的有效性和經(jīng)濟(jì)性。

（5）PHMSA通過標(biāo)準(zhǔn)表單格式要求管道運(yùn)營(yíng)商提供所有管道事件的具體信息，在后臺(tái)形成數(shù)據(jù)庫表格，并公開發(fā)布供公眾查閱。這一做法有利于政府監(jiān)管，幫助管道運(yùn)營(yíng)商、施工承包商提高管道完整性管理水平和風(fēng)險(xiǎn)管控重點(diǎn)，幫助民眾正確認(rèn)識(shí)油氣管道的可靠性與危害，對(duì)國(guó)內(nèi)管道完整性管理和風(fēng)險(xiǎn)管控有一定借鑒意義。

本文數(shù)據(jù)來源：

（1）Pipeline and Hazard Material Safety Administration .https://www.phmsa.dot.gov/pipeline/gas-transmission-integrity-management/gt-im-performance-measures.2020-2-6/2021-11-30.

（2）Pipeline and Hazard Material Safety Administration .https://www.phmsa.dot.gov/pipeline/hazardous-liquid-integrity-management/hl-im-performance-measures.2020-1-28/2021-11-30.

作者簡(jiǎn)介：熊健，1981年生，高級(jí)工程師，2003年畢業(yè)于武漢大學(xué)信息工程專業(yè)，現(xiàn)從事油氣長(zhǎng)輸管道設(shè)計(jì)、完整性技術(shù)與管理工作。聯(lián)系方式：0316-2077470，xiongjian1314@cnpc.com.cn。