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管道研究

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国内外油气管道事故统计分析

来源:《管道保护》杂志 作者:郑洪龙 王婷 时间:2018-7-3 阅读:

郑洪龙 王婷

中国石油管道科技研究中心

摘要:介绍了美国、欧洲、加拿大、英国以及中国石油天然气与管道分公司所辖长输管道现状及事故发生趋势,分析了管道失效情况和失效原因,为我国开展管道保护工作提供了参考。

关键词:国内外油气管道;事故;失效;原因

2016年底,我国陆上长输油气管道总里程12.3×104 km,规划2030年将超过20×104 km。

油气管道安全影响因素多,部分因素偶发性强,运行风险高,管理难度大。管网安全事关国家能源发展战略和公共安全。

本文调研分析了美国、欧洲、加拿大、英国以及中国石油天然气与管道分公司所辖长输管道(表1)失效情况和失效原因,对我国正在开展的隐患整治和管道保护工作有借鉴作用。

1  美国

截至2015年,美国油品管道约21×104 km,天然气管道约48×104 km,是世界上拥有管道里程最长的国家。其管道和危险材料安全管理局(PHMSA)所管理的管道失效数据库,定期更新发布近20年来的管道失效统计数据及每起失效的详细信息。

1.1 失效率

近年来,美国油品管道年失效频率保持在0.4—0.6次/103 km•a(图1),天然气管道年失效频率由0.04次/ 103 km•a振荡攀升至0.14次/ 103 km•a(图2)。

图1  美国油品管道里程及失效率

图2  美国天然气管道里程及失效率

1.2 失效原因

统计分析2010年以来美国432起油品管道事故和238起天然气管道事故,排名前三位的失效原因分别为腐蚀、管体/焊缝材料失效和设备失效;管体/焊缝材料失效、开挖损伤和腐蚀(图3、4)。

图3  美国油管道失效原因

图4  美国气管道失效原因

(1)腐蚀

腐蚀是液体管道失效的首要因素;排在气体管道失效因素的第3位。腐蚀失效中外腐蚀因素占60%以上,主要以电偶腐蚀为主,内腐蚀主要以微生物腐蚀为主(图5 a、5 b)。

图5  美国管道腐蚀失效原因(a油管道,b气管道)

(2)管体/焊缝材料失效

管体/焊缝材料失效是管道失效的又一重要因素,其中现场施工(包括现场环焊缝焊接、管体划伤、回填凹坑等)是导致管体/焊缝失效的主要原因,占比在50%以上(图6 a、6 b)。

图6  美国管道管体/焊缝材料失效原因(a油管道,b气管道)

(3)开挖损伤

开挖损伤占油品管道失效的15%,占天然气管道失效的22%。开挖损伤中,第三方开挖损伤占比最大(图7),主要原因为one-call(开挖呼叫)系统使用不当和开挖活动伤害。

图7  美国油气管道开挖损伤导致失效情况

(4)自然外力

土体移动(包括地震、冻胀融沉、沉降、滑坡等)和暴雨洪水(包括泥石流、极端天气等)是主要因素(图8)。

图8 美国油气管道自然外力导致失效情况

(5)误操作

在所有已知的误操作失效因素中,设备未正确安装占比较大(图9)。

图9  美国油气管道误操作导致失效情况

2  欧洲

截至2013年,欧洲气体管道事故数据组织(EGIG)管理的欧洲输气管网总长度为143 727 km(图10)。自1970年以来,历年管道事故数量呈下降趋势(图11)。

图10  EGIG历年管道总里程

图11  EGIG历年管道总失效数量

2.1 失效率

EGIG公布的管道整体平均失效率、5年移动平均失效率以及各失效因素5年移动平均失效频率均呈下降趋势(图12、13)。

图12 EGIG管道失效频率

图13 EGIG管道失效频率(各因素5年移动平均失效率)

2.2 失效原因

2004—2013年,EGIG天然气管道事故的主要原因是外界干扰、腐蚀和施工缺陷/材料失效(图14),主要失效形式为小孔/裂纹(图15)。

图14  EGIG管道失效原因及占比

图15  EGIG管道各因素失效率(含失效类型)

3 加拿大

截至2013年,加拿大阿尔伯特能源与公用事业委员会(AER)管理的油气管网总长11.6×104 km,其中天然气管道6.4×104 km,原油管道3.7×104 km,成品油管道1.5×104 km。

3.1 失效率

1990年以来,加拿大管道失效频率逐年下降(图16)。

图16  加拿大历年管道失效频率

3.2 失效原因

原油、天然气管道失效原因按比例高低均分别为:内腐蚀、第三方破坏和外腐蚀(图17、18)。

图17 加拿大原油管道失效原因

图18 加拿大天然气管道失效原因

4  英国

4.1 失效率

截至2014年底,英国陆上管道运营协会(UKOPA)管理的管道总长度为22 409 km。1962—2014年共记录了192起泄漏事故,平均失效频率总体呈持续下降趋势(图19、20)。

图19  UKOPA历年管道失效数量(1962-2014年)

图20  整体和5年移动平均失效频率(1962-2014年)

4.2 失效原因

主要失效原因包括外腐蚀、外部干扰和环焊缝缺陷。管体缺陷和制管焊缝缺陷导致的失效在近5年(2010-2014年)没有发生(图21),这与制管水平的提高有较大关联。

图21  各因素失效频率(1962-2014)

外部腐蚀失效主要发生在老旧、薄壁(<5mm)管,失效管道防腐层类型按大小比例依次为:沥青、聚乙烯和煤焦油,熔结环氧未报告失效。外部干扰失效主要发生在郊区和城乡结合处小口径(<10mm)、薄壁(<5mm)管。环焊缝缺陷失效主要发生在1985年以前建设的管道。

5  中国石油天然气与管道分公司

截至2015年6月,中国石油天然气与管道分公司所辖5家地区公司油气长输管道总里程5.3×104 km。

5.1 失效率

2006—2015年,管道总体失效率稳中有降。

图22  中国石油管道里程及失效数量

图23  中国石油管道失效率

5.2 失效原因

2006—2015年共发生管道泄漏事件134起,打孔盗油是最主要的失效因素,制造缺陷次之,施工质量居第三位(图)。

图24  中国石油管道失效原因

6  结论

(1)受经济发展现状制约,打孔盗油成为我国管道失效的最主要因素,而国外却较少发生。随着相关立法和宣传的不断加强,这一失效因素的比例将不断降低。

(2)国内外管道因管体/焊缝材料缺陷(制造缺陷+施工缺陷)导致失效的比例都较高。随着制管技术和质量控制的提升,管体缺陷能够得到有效控制;但现场施工由于受到各方面条件限制,质量难以保证,环焊缝缺陷、凹陷、划伤等缺陷还将不同程度的存在。

(3)随着中国石油大批老管道废弃,以及大力推行完整性管理并开展周期性内检测,因腐蚀导致失效的案例数量得到了有效控制。虽然目前腐蚀仍是国外管道失效主要因素,但随着时间的推移,腐蚀将成为我国管道失效的重要因素,需要及早开展相关研究及预防工作。

(4)国内外由于第三方损伤导致的管道失效均发生在经济活跃的城乡结合处。国外管道巡护没有国内及时和密集,该因素占整体失效因素的比例略高于我国。

(5)国内外因自然与地质灾害导致管道失效的比例(占整体失效)相当,其中主要因素均为暴雨洪水和土体移动。

作者简介:郑洪龙,男, 1973年生,高级工程师,2005年博士毕业于中国石油大学(北京)油气储运专业,现在中国石油管道科技研究中心从事管道完整性管理、可靠性技术研究等工作。

《管道保护》2017年第4期(总第35期)

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