長輸天然氣管道危險因素探析

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摘要：天然氣長輸管道是輸送天然氣能源的重要方式，對市場能源需求發(fā)揮重要作用。由于天然氣氣體易燃易爆性質(zhì)及多種因素影響，天然氣長輸管道安全運行面臨嚴峻形勢。掌握天然氣管道運行中的危險因素，采取有效的管理措施預(yù)防機制對天然氣管道安全運行具有重要意義。分析天然氣長輸管道風(fēng)險形勢，詳細闡述天然氣管道主要危險因素，對不同管道風(fēng)險建立應(yīng)急管理方法提出對策。

關(guān)鍵詞：天然氣管道；危險因素；安全管理

前言

天然氣是清潔低碳高效能源，提高天然氣在我國能源消費中的占比，對促進民生發(fā)展具有重要意義。確保天然氣管道安全運行是推動天然氣行業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，目前我國已建成主干線。聯(lián)絡(luò)線構(gòu)成的全國管網(wǎng)，進口通道包括西南中緬管道、東南LNG通道等。天然氣管道構(gòu)建東西南北縱橫格局，2020年我國天然長輸管道長度突破10.4萬公里，國家經(jīng)濟發(fā)展對天然氣管道建設(shè)提出迫切要求，對確保長輸管道安全運行提出更高的要求。長輸天然氣管道項目是系統(tǒng)性工程，日常供氣是關(guān)系到國計民生的大事，安全供氣是天然氣管理的重點。天然氣管道安全運行受到多方面因素的影響，研究天然氣長輸管道危險因素，加強管道安全管理具有重要意義。

1.天然氣管道安全管理概述

天然氣組成成分主要是甲烷，含有乙丙丁烷及異構(gòu)物等，天然氣輸氣管道是向用戶輸送天然氣的干線管道。天然氣長輸管道長度通常在25公里以上，輸氣壓力超過4MPa，天然氣長輸管道由單根鋼管逐根連接組裝經(jīng)電焊技術(shù)焊接。具有運輸成本低、建設(shè)快等特點，長輸管道運輸天然氣對環(huán)境污染小，天然氣長輸管道工程包括站場工程等工程內(nèi)容。管道運輸是油氣資源向用戶配送的主要方式，油氣管道運行中由于腐蝕等原因，存在發(fā)生泄漏事故的風(fēng)險，發(fā)生泄漏事故會影響城市正常運行，油氣管道安全對社會穩(wěn)定發(fā)展至關(guān)重要。隨著我國經(jīng)濟社會發(fā)展對天然氣管道供應(yīng)迫切需求，要求加強長輸管道安全監(jiān)管。天然氣管道高危性對其安全運輸提出更高的要求，目前政府部門在長輸管道安全監(jiān)管中存在許多問題，對天然氣管道運輸危險因素分析，研究加強天然氣管道運輸安全管理具有重要現(xiàn)實意義。當(dāng)前我國油氣管道建設(shè)進入飛速發(fā)展時期，天然氣管道項目是涉及眾多單位工程的系統(tǒng)性工程，包含業(yè)務(wù)有長輸管道鋪設(shè)、壓氣站建設(shè)到下游用戶開發(fā)、LNG槽車運輸?shù)?，系統(tǒng)是聯(lián)通的運行管理模式，天然氣日常供氣出現(xiàn)問題會影響居民與動力能源企業(yè)。天然氣管道安全得到相關(guān)方重視，管理部門出臺有關(guān)政策，國家頒布壓力管道安全管理規(guī)定，做好天然氣長輸管道項目施工安全管理，需要規(guī)范實施措施。如做好各類應(yīng)急預(yù)案編制，根據(jù)公司情況進行預(yù)案調(diào)整完善。公司安全環(huán)境監(jiān)察部負責(zé)各種安全事宜，每年分析天然氣年度事故類型，形成正式調(diào)查報告后進行全員學(xué)習(xí)，保證項目建設(shè)安全控制。

2.長輸天然氣管道危險因素分析

隨著天然氣氣田的開發(fā)，各國天然氣管道建設(shè)得到迅速發(fā)展。我國天然氣管道始建于60年代，近年來隨著柴達木氣田勘探開發(fā)，建設(shè)西氣東輸?shù)乳L距離輸氣管道，目前有許多長輸管道項目逐步建設(shè)實施。長輸天然氣管道涉及到輸氣站場及下游用戶，任何環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都會影響系統(tǒng)運行，天然氣管道安全管理尤為重要。長輸管道建設(shè)項目危險因素分析依據(jù)為《危化品名錄》《關(guān)于開展重大危險源監(jiān)管工作的指導(dǎo)意見》等。石油天然氣管道輸送介質(zhì)為易燃易爆物質(zhì)，含有硫化氫、游離水等雜質(zhì)，地質(zhì)環(huán)境與水溫災(zāi)害，操作失誤等因素對管道安全造成威脅。管道發(fā)生泄漏爆破等事故造成巨大財產(chǎn)損失。輸氣管道事故主要原因包括腐蝕、材料缺陷及不良環(huán)境影響。腐蝕是造成天然氣管道事故主要原因，內(nèi)腐蝕是主要事故原因，輸送含硫天然氣管道內(nèi)腐蝕類型包括化學(xué)腐蝕等形式，天然氣中含有硫化氫，硫化氫電離后形成S2-，使金屬離子解析形成斑點造成管道穿孔。硫化物質(zhì)應(yīng)力腐蝕加速管道腐蝕，硫化物應(yīng)力腐蝕產(chǎn)生拉應(yīng)力發(fā)生于高強度鋼管道，鋼管與硫化氫水溶液接觸發(fā)生電化學(xué)腐蝕，氫原子在鋼材中擴散使材料開裂。長輸天然氣管道輸送的天然氣屬于易燃氣體，天然氣與空氣混合后，能迅速形成易爆氣體，易爆氣體遇熱源即會發(fā)生燃燒、爆炸。因此，長輸天然氣管道潛藏著一個重要的危險因素——火災(zāi)、爆炸。根據(jù)統(tǒng)計，造成長輸天然氣管道火災(zāi)、爆炸的主要原因，是長輸管道發(fā)生天然氣泄漏且遇到明火火源。長輸管道發(fā)生天然氣泄漏的主要原因，則包括多個方面：（1）長輸天然氣管道線路設(shè)計走向不合理；（2）長輸天然氣管道強度不達標、連接方式不合理、管道密封性差；（3）管道材料或管道附件選材不當(dāng)；（4）管道防腐蝕設(shè)計不合理；（5）管線布置考慮不周；（6）管道結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理；（7）天然氣管道發(fā)生腐蝕，或疲勞失效；（8）施工人員在連接管道時使用強力進行組裝；施工人員在連接管道時不重視焊接施工，導(dǎo)致管道出現(xiàn)焊接缺陷；（9）施工人員沒有做好管道的補口、補傷；（10）長輸天然氣管道電氣裝置防爆性能不好，或電氣裝置發(fā)生短路、出現(xiàn)漏電、接地不良，或電氣裝置過負荷、靜電導(dǎo)入不良，儀表失靈；（11）線路截斷閥無法按要求操作；（12）長輸天然氣管道附近發(fā)生重大地質(zhì)危害，如地震、地面沉降、土地沙化、水土流失；（13）長輸天然氣管道附近發(fā)生重大氣候危害，如雷電、洪水、低溫，等等。施工材料缺陷是導(dǎo)致事故的主要因素，由于管道材質(zhì)選擇不合理，管道事故操作維護不良等造成，反映出管道事故水平較低。由于我國生產(chǎn)螺旋縫鋼管歷史較長，螺旋焊鋼管具有焊縫長度大等缺點，引發(fā)事故概率較高。螺旋焊縫鋼管制管由于焊接造成焊縫內(nèi)焊等缺陷處應(yīng)力集中是誘發(fā)事故的主要原因。局部腐蝕可逐漸擴展成裂紋，沿焊縫將管道撕裂。斷裂原因為嚴重的焊接缺陷導(dǎo)致，具有缺口效應(yīng)的缺陷引起嚴重預(yù)應(yīng)力集中。管道內(nèi)運輸介質(zhì)為原油天然氣，隨著人類活動增加，不遵守石油天然氣管道保護法行為對管道造成破壞，如管道沿線修筑道路，人為打孔偷油等破壞活動引起原油意外泄露。包括有意與無意破壞。有意破壞是為某種目的蓄意破壞；無意破壞危害體現(xiàn)在河道取砂土損傷管道，建設(shè)工程施工損傷管道，違章建筑占壓管道等。

3.天然氣長輸管道安全管理問題

長輸天然氣管道輸送距離長，擔(dān)負向工業(yè)企業(yè)提供大量原料的任務(wù)，必須保證安全可靠供氣。建國后我國天然氣管道建設(shè)快速發(fā)展，新世紀后天然氣消費市場不斷增加，促進我國加快天然氣管道工程建設(shè)，隨著川氣東送等工程建設(shè)投產(chǎn)，我國長輸油氣管道里程達15萬公里，一次輸氣能力達5200億立方米。天然氣長輸管道是我國能源大動脈，由于輸送介質(zhì)特殊性，受到企業(yè)及政府部門的關(guān)注，管道主管部門忽略安全監(jiān)管，在管道安全協(xié)同治理方面研究較少。當(dāng)前我國天然氣管道安全管理存在政府監(jiān)管責(zé)任落實不到位，安全監(jiān)管法律體系不健全，長輸管道企業(yè)安全管理技術(shù)應(yīng)用不足等問題。石油天然氣運營企業(yè)分屬中石油與中石化下屬公司，企業(yè)建立完善的安全管理制度，推行HSE管理體系，由于企業(yè)特點在管理中存在不利于安全生產(chǎn)的問題。包括企業(yè)使用較多當(dāng)?shù)剞r(nóng)民巡線工，各區(qū)段站點人員流動性大，對顯著隱患不能及時發(fā)現(xiàn)，維護救援力量分散。天然氣長輸管道安全監(jiān)管缺乏具體責(zé)任，管道保護法律執(zhí)行力度不足，對危害安全行為處罰力度較小。天然氣長輸管道項目現(xiàn)場同時作業(yè)單位多，甲乙方共同組建安全管理組織機構(gòu)層級眾多，相同指令下發(fā)得到反饋不同，安全管理指令得不到有效執(zhí)行影響管理效果。天然氣管道項目安全管理中缺乏有效評價，現(xiàn)場采用激勵措施主要針對項目進度設(shè)立，公司領(lǐng)導(dǎo)更關(guān)注工程進度，作業(yè)人員忽視安全工作。天然氣管道項目未關(guān)注人員心理健康安全，人的不安全行為原因有多種，由于長期在外不能回家等不良心理因素導(dǎo)致人的狀態(tài)不佳，增大不安全行為發(fā)生率。未制定危險源識別制度，大多數(shù)安全管理人員未認真通過分析研究每個工序，多數(shù)安全管理人員根據(jù)慣例指導(dǎo)工作，未根據(jù)實際情況差別管理，導(dǎo)致管理缺失。

4.天然氣管道安全管理對策

天然氣管道對城市運行具有重要意義，監(jiān)管部門在管道安全管理中存在許多問題，導(dǎo)致長輸管道安全事故頻發(fā)，造成巨大的經(jīng)濟財產(chǎn)損失與嚴重人員傷亡事故。影響天然氣長輸管道的因素較多，要針對天然氣長輸管道安全管理中的問題，通過完善安全監(jiān)管法律體系，保障安全管理責(zé)任落實，提升天然氣長輸管道管理效能。根據(jù)已有法規(guī)制定適合地方特點的天然氣管道保護實施辦法，明確政府部門的權(quán)利義務(wù)，為監(jiān)管部門提供監(jiān)管依據(jù)。對國外天然氣管道管理體制等進行專題研究，由市政府牽頭制定管理辦法，強化企業(yè)安全管理責(zé)任。對地方政府天然氣管道設(shè)施保護監(jiān)管作出規(guī)定，根據(jù)監(jiān)管內(nèi)容等對管道分類，分段時期進行有效監(jiān)管。造成管道事故的主要原因是外力影響，自然因素采取相應(yīng)的防護措施，外力影響因素中工程施工等非故意因素為主要因素，管道占壓問題復(fù)雜，涉及地方利益，需要針對不同情況制定相應(yīng)處理辦法，使管道占壓清理工作順利進行。為防止長輸天然氣管道發(fā)生天然氣泄漏，設(shè)計人員在進行設(shè)計時，必須嚴格執(zhí)行《輸氣管道工程設(shè)計規(guī)范》，并結(jié)合長輸天然氣管道工程的實際情況，以及管道工程沿線地形地貌的實際情況進行合理設(shè)計。在長輸管道工程實際施工中，施工人員必須應(yīng)用技術(shù)成熟可靠的陰極保護，并為管道選用適用的防腐涂料。管道的所有防腐作業(yè)，都必須在防腐廠內(nèi)進行，絕不能在現(xiàn)場進行。在工程現(xiàn)場，還要對管道進行補口、補傷，并且要保證補口、補傷的質(zhì)量。必須保證管道電氣接地設(shè)施及防雷、防靜電設(shè)施完好。必須定期對管道在線儀表進行檢測。必須在管道工程全線的各個節(jié)點合理設(shè)置若干個線路截斷閥室，線路截斷閥室的閥門要選用氣液聯(lián)動緊急截斷閥。這樣，一旦管道發(fā)生意外破損，可緊急切斷上游來氣并關(guān)閉閥門，以避免對供氣的瞬時影響。管道工程應(yīng)盡量避免穿越存在地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險的地區(qū)，要根據(jù)管道穿越區(qū)域的具體情況，以及各個區(qū)域潛藏的各種風(fēng)險隱患，為管道工程采用相應(yīng)的防護措施。管線生產(chǎn)調(diào)度中心應(yīng)采用SCADA電力監(jiān)控系統(tǒng)，對全線天然氣輸送工藝過程進行實時的監(jiān)督和調(diào)度管理。為防止管道發(fā)生疲勞失效，在輸送天然氣時，必須對天然氣的流量、壓力進行合理的調(diào)節(jié)，在運行中必須嚴格執(zhí)行相關(guān)操作規(guī)程。管道沿線必須嚴禁出現(xiàn)任何明火火源。管道質(zhì)量與管道使用壽命息息相關(guān)，目前國家對長輸管道施工單位未統(tǒng)一管理，天然氣管道長輸企業(yè)要對管道工程外包遴選建立完備制度，確保工程施工符合質(zhì)量要求。企業(yè)要建立隱患排查制度，對違章建筑物占壓管道，管道腐蝕等情況排查，對不能解決隱患報告行業(yè)主管部門。加大對企業(yè)單位管道設(shè)施安全保護宣傳力度，強化管道安全保護意識，使周邊單位了解天然氣管道保護法相關(guān)內(nèi)容。企業(yè)要建立對管道完整性管理理念，生產(chǎn)中推廣GIS系統(tǒng)管理。長輸管道地形復(fù)雜特點決定管道集中監(jiān)控耗費大量人力財力，天然氣管道長輸企業(yè)要積極開展先進技術(shù)研發(fā)，依靠自動化技術(shù)對管道運行參數(shù)監(jiān)控，建立覆蓋場站的泄露檢測預(yù)警系統(tǒng)，通過技術(shù)手段發(fā)現(xiàn)管道存在的安全問題。應(yīng)急處置是風(fēng)險管理的重要環(huán)節(jié)，天然氣管道輸送企業(yè)設(shè)施設(shè)備分布呈現(xiàn)線狀，單純按照管道建立應(yīng)急處置隊伍而不能及時達到應(yīng)急處理力量，各管道運輸企業(yè)統(tǒng)籌考慮，能保證應(yīng)急處理力量對管線全覆蓋，降低總體應(yīng)急力量保持成本。

5.結(jié)語

天然氣長輸管道建設(shè)促進我國社會經(jīng)濟的發(fā)展，天然氣管道安全運行需要政府部門與社會共同參與。近年來天然氣管道安全事故頻發(fā)，加強對天然氣長輸管道危險因素分析，研究長輸天然氣管道安全管理措施具有重要意義。本文概述天然氣長輸管道安全管理的內(nèi)涵意義，總結(jié)天然氣管道危險因素，分析我國天然氣管道運輸安全管理現(xiàn)狀問題，提出長輸天然氣管道安全管理措施，有效保障天然氣管道安全運行。

作者:彭健鋒 單位:國家管網(wǎng)集團川氣東送天然氣管道有限公司