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管道研究

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城镇燃气管道完整性管理探析

来源:《管道保护》杂志 作者:曹岚;杨连青;武伟 时间:2020-1-21 阅读:

曹岚 杨连青 武伟

上海市燃气设备计量检测中心有限公司

 

 

依据原国家质检总局颁布的特种设备目录,截至2018年全国压力管道总长度超过80万公里,其中城镇燃气管道约40万公里,直接关系人民群众生产生活。但是,随着燃气管道使用年限增长,尤其是城市建设改变了管道沿线的敷设环境,引发的风险和隐患不断增多,因腐蚀、第三方损坏等导致的泄漏爆炸事故时有发生,严重制约城市安全发展。

GB 32167―2015《油气输送管道完整性管理规范》适用于遵循GB 50251或GB 50253设计,用于输送油气介质的陆上钢质管道。城镇燃气管道与油气输送管道有许多相同属性,同时也有许多差异,急需研究城镇燃气管道完整性管理关键适用技术,制定科学合理的标准规范。

1 城镇燃气管道运行管理

1.1 安全监管现状

目前,国家市场监督管理总局综合管理特种设备安全监察、监督工作。《城镇燃气管理条例》规定国务院建设主管部门负责全国的燃气管理工作,县级以上地方人民政府燃气管理部门负责本行政区域内的燃气管理工作。两者存在交叉监管现象,各行其是,缺乏有效协同,导致监管区域界限不清、监管职责不明,监管方式和程度各异,存在管理盲区。

1.2 标准体系现状

最高工作压力大于或者等于0.1 MPa且公称直径大于或者等于50 mm的城镇燃气管道属于国家监管的压力管道,其生产、经营、使用、检验检测和监督管理应遵守《特种设备安全法》。城镇燃气发展规划与应急保障、燃气经营与服务、燃气使用、燃气设施保护、燃气安全事故预防与处理及相关管理活动遵守《城镇燃气管理条例》,其规划、设计、施工、运行等标准规范主要由住房及城乡建设部颁布。法规标准由不同部门牵头制定并实施,导致标准体系不完整、不系统,甚至部分内容不一致,如检验规程中涉及PE、铸铁等燃气管道的内容较少且缺少技术更新,配套的检测评价标准缺失,不具可操作性,急需建立完善的城镇燃气管道标准体系。

1.3检测技术现状

受限于城镇燃气管道分支多、口径小、压力低等特点,导致很多管道检测评价技术并不适用,管道本体安全和关键位置无法得到有效控制,亟需研究燃气管道的检测、监测、评价等关键技术,实现对燃气管道隐患排查、状态检测和安全预警的目的。

(1)低压力、小口径钢质管道内检测技术。

(2) PE管道定位、管体损伤非开挖检测技术,非金属管道可靠性评估技术。

(3)危险源识别和定量风险评估技术。

(4)强干扰钢质管道非开挖检测技术。

(5)占压、穿越河流段管体损伤检测技术。

(6)管体微泄漏检测监测技术。

2 城镇燃气管道完整性管理体系

借鉴油气输送管道完整性管理经验和发达国家城镇燃气管道完整性管理技术,结合运行管理现状,城镇燃气管道完整性管理体系应包括数据采集与整合、危险因素单元识别、风险评估、检测评价、维修与风险减缓和效能评价。 

2.1 数据采集与整合

新建燃气管道的数据采集与整合应从设计阶段开始,包含管道全生命周期不同阶段、不同种类和各种属性。管道建设期数据采集内容包含管道属性数据、管道环境数据、施工过程中的重要过程及事件记录、施工记录及评价报告等,以施工管段为单元建立GIS系统平台, PE管等非金属管道应设置控制点和位置跟踪点。

已投用燃气管道应在城市地下管线普查基础上,建立和完善综合管理信息系统。信息应包括但不限于按照相关技术规程进行探测、补测数据,重点掌握地下管线的规模大小、位置关系、功能属性、产权归属、运行年限等基本情况。

管道运行期间采集的数据包括管道属性数据、管道环境数据、管道检测维护管理数据,包括巡检、维修、故障、运行等业务信息,以及日常运行状况、第三方施工、违规占压、泄漏检测、隐患排查、维护维修管理、定期检验、风险消减等。

实时监测的数据应动态更新,周期性采集的数据应定期更新,其他变动的信息应及时更新,确保数据采集和整合及时有效。

2.2 危险因素单元识别

城镇燃气管道可在数据采集与整合的基础上,开展危险因素单元识别。如全面排查地下管线的运行状况,摸清地下管线存在的结构性隐患和危险源。易发生密封面泄漏的阀井、门站等关键位置单独进行危险因素单元识别,辨别其危害性。

2.3 风险评估

城镇燃气管道风险评估程序见图 1。

风险评估结果的准确性和有效性取决于数据采集的完备程度, GB/T 27512―2011《埋地钢质管道风险评估方法》不适用于非金属城镇燃气管道,且依据管道沿线人口密集程度、土壤腐蚀性、建筑物的密集程度和重要程度划分管段也不尽合理。可将燃气管道泄漏的故障树模型与事件树模型结合开展定量评价,通过最小割集计算得出导致管道泄漏的主要风险因素,利用三角模糊数表示燃气管道泄漏后果的发生概率和后果的严重程度,采用专家评分法、模糊层次分析法、模糊综合评价技术确定管道泄漏后果的风险等级,以实现燃气管道的分级管理。最终建立风险矩阵图(图 2),实现动态风险评估并指导检验维修。

2.4 检测评价

受限于城镇燃气管道检测技术的局限性和开挖直接检测难度,依据现有检测数据显示70%以上的缺陷由制造安装过程产生,应加强元件制造和管道安装质量控制,并建立管体基础数据库。

高风险管段位置可借助监测技术和无线远传技术,实时掌握其本体安全状况,当预测管体损伤超出可接受范围时,结合低频导波等管体损伤局部开挖直接检测技术进一步确定损伤程度。具备内检测条件的管道优先选用内检测技术,否则应在损伤模式识别和风险评估的基础上开展直接检测。

按照TSG D7004―2010《压力管道定期检验规则—公用管道》要求,设计压力介于1.6~4.0 MPa之间的高压和次高压燃气管道在开展全面检验之后应进行合于使用评价工作。根据完整性评价结果确定是否采取进一步维修措施,可最大程度实现经济性与安全性的统一。因此,当检测出严重缺陷或超出标准范围的缺陷应及时开展完整性评价。

2.5 维修与风险减缓

未能通过完整性评价的缺陷、处于失效后果不 可接受区域的严重缺陷,应及时采取维修措施,并在缺陷修复之前采取必要的监控和安全防护措施,制定科学的应急预案,避免事故发生。缺陷修复措施参考GB 32167―2015《油气输送管道完整性管理规范》推荐内容。采取修复措施后,应进行风险再评估,并确定下次风险评估周期。

2.6 效能评价

采用管理审核、指标评价和对标方法等定期开展效能评价,确定完整性管理开展的有效性和科学性,发现并改进管理中存在的问题,进一步提升安全管理水平。

针对发现危及管道安全的严重缺陷或已经发生失效的事件,应根据现场调查结果及收集到的相关资料,开展失效分析,找出失效原因,改进和完善管理措施。

3 管理建议

(1)明确各级地方政府相关部门和管道企业在城镇燃气管道完整性管理中的职责,便于推动完整性管理工作。

(2)及时开展城镇燃气管道标准体系研究,统一标准要求,修订公用管道检验规程,制订PE非金属管道检测评价标准。

(3)改进城镇燃气管道元件制造和安装过程中的监管要求,加强本体安全的源头治理工作。

(4)开展城镇燃气管道检验监测评价关键技术攻关,解决非开挖检测技术难点和盲区,提升管道本体安全。

(5)宣传和推广城镇燃气管道完整性管理工作,构建全民参与的管理体系。

 

 

作者:曹岚,女, 1980年生,硕士,上海市燃气设备计量检测中心有限公司工程师。

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