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管道管理对话(40):关于“美国以强度保安全,俄罗斯以距离保安全”观点的讨论

来源:《管道保护》杂志2020年第6期(总第55期) 作者: 时间:2020-11-16 阅读:

《管道保护》编辑部: 近年来,管道业界流行一种观点,即“美国以强度保安全,俄罗斯以距离保安全”。该观点认为:“加强管道自身安全是对管道周围公众、建(构)筑物及其他设施安全的重要保证。欧美国家输气管道设计采取的主要安全措施是随着公共活动的增加而降低管道应力水平,即增加管道壁厚,以强度确保管道自身的安全。”“前苏联《大型管线》、俄罗斯联邦国家标准ROCT P55989―2014《大型管线压力大于10 MPa时的设计标准》,虽然对管道系统强度有一定要求,但主要是控制管道与周围建(构)筑物的距离,以此为周围建(构)筑物提供安全保证。”就上述观点,我们邀请了政府管道保护主管部门、科研机构、管道企业和协会组织等有关人士开展讨论,发表自己的看法,欢迎大家参与讨论发表意见。讨论热线: 13609380359(邮箱: guandaobaohu@163.com)

                                         

                                        


油气管道周边区域需要合理划分和控制

中国安全生产科学研究院高级工程师  张圣柱

 

强度是保障油气管道安全运行的基础,合理控制距离是保障油气管道及周边社会公众安全的必要条件。北美地区沿用“以强度保安全”的思想规划和建设管道,其原则是严格控制管道及构件的强度和严密性,并贯穿管道设计、设备材料选用、建设、运行、维护全过程,但并不是完全不考虑距离。美国管道和危险材料安全管理局于2010年发布的《建设安全社区:管道风险和管道建设地方发展决策》,提出天然气管道设立200米的咨询区和规划区,建议液体管道设立200~305米的咨询区和规划区。加拿大标准协会于2004年发布的《PLUS 663 管道土地利用规划:当地政府、开发者和管道公司导则》,将管道周边划分为通行带、缓冲带、人口密度识别区和应急响应区四个区域,并提出不同的管控措施,以保证管道及周边区域的安全。

油气管道作为线性基础设施,与所经过周边区域存在相互影响,有效控制这些影响是保障油气管道安全运行和管道周边公共安全的基础。我国《石油天然气管道保护法》从保护管道安全的角度出发提出 了“5米”要求,明确了管道通行区的范围和管理要求,但未从管道及公众安全、土地利用规划、应急救援等角度出发开展区域划分和管理。依据油气管道与周边区域的相互影响、管道保护与城乡发展规划面临的难题以及典型事故暴露出的问题,借鉴北美地区经验,对管道周边区域进行划分并分别提出管理和控制要求,有助于解决上述问题。

 

 

 

保障合理强度和距离的前提下,以整体质量管控提升管道安全水平

北京天然气管道有限公司技术研究中心主任、高级工程师  葛艾天

 

影 响 管 道 安 全 运 行 的 危 害 因 素 有 多 种 ,GB 32167―2015《油气输送管道完整性管理规范》中就列出时间相关、固有因素、与时间无关的3大类、 9种危害因素,虽然业内有“美国以强度保安全,俄罗斯以距离保安全”的提法,但是不论是美国还是俄罗斯,也都是在技术经济合理的前提下,尽量兼顾强度和距离。然而,即便如此,美国、俄罗斯的管道安全事故仍然时有发生,其中也有伤人、亡人事故,可见合理的强度和距离只是保证管道安全运行的必要条件而不是充分条件。另外,将强度和距离对立起来的观点也是片面的。

我个人从管道运行者的角度来讲,强度和距离可以在一定程度上降低事故的概率和后果,但无法消减危害管道安全的所有风险,与其执著于管道“先天”的条件,不如在尽可能保障管道合理强度和距离的前提下,从提高施工质量、运行维护水平和应急能力上多下功夫,以整体质量管控来提升管道的安全水平。

近年来管道业内和政府管理者都在强调高后果区管理,我想这也正是在综合了强度和距离这两个重要因素的基础上,通过维护管理保障管道安全理念的体现,而且实践证明也是一项效果明显的举措。

 

 

管道强度和距离合理性探讨

山东省能源局二级调研员   朱峰

 

输气管道工程设计规范提出“以强度保安全”并规定管道与建(构)筑物距离不得小于5米的规定,我认为有一定的合理性。

一是满足管道建设需要。管道企业在协调解决建设用地问题时,往往要与成千上万户土地权益人交涉,而这种情况在国外是不存在的。欧美国家城镇化进程发展较早,多数人口集中在城市,农村土地属于国家或农场主所有,大大降低了管道用地协调难度。

随着近十几年管道建设技术发展,管道材料、施工和运行维护水平都有了大幅提升, 5米的间距可以满足管道施工和运行维护的需要,有利于国内油气管网的建设。

二是有可靠的强度保证。造成管道事故的原因主 要有外力破坏、腐蚀、材料和施工缺陷、自然因素造成的灾害等,其中60%~70%的管道失效是由外力破坏和管道腐蚀造成的。提高管道壁厚、提高防腐层标准,对环焊缝进行双百检测,进行高压力试压,增加管道埋深,增设标志桩并铺设警示带,这些措施均是保护管道安全的有效措施。其中,提高管道壁厚是最可靠和最有效的措施,被称为“本质安全措施”。

三是公共安全有保障。管道完整性管理规范对高后果区的管理有明确规定。如在建设期开展高后果区识别,无法避绕高后果区时采取安全防护措施;管道运营期进行高后果区识别,识别时间间隔最长不超过18个月;当管道及周边环境发生变化,及时进行高后果区识别更新;对高后果区管道进行风险评价等等。

为切实保护好管道,保障国家及人民财产和生命安全,应做好以下工作:

一是做好管道路由选址,尽量避绕高后果区;二是做好管道设计方案及保护方案的确定、审查工作,确保管道本质安全;三是做好管道高后果区识别和风险评价工作,定期开展管道专业检验,制定切实可行的风险控制措施,确保管道安全平稳运行。

 

 

对“以强度保安全和以距离保安全”观点的认知

国家管网集团广东省管网有限公司副总经理   朱振

 

对于“美国以强度保安全,俄罗斯以距离保安全”的观点,我理解前者从降低事故发生的可能性角度提出,后者从减轻事故发生后的危害性角度提出。两者均具有合理性,也考虑了各自的环境、技术及经济水平等因素。美国和俄罗斯设计原则不同,跟整体人口密度和经济水平发展的差异有关。俄罗斯地域广阔、人口密度低,自然环境承载能力也相对更强,美国情况则相反。

由于我国东部人口密度很高和经济活力很强,从“以距离保安全”的角度设计,很多情况下难以满足要求。但随着钢管制造、焊接技术的进步和完善,“以强度保安全”在技术上得以实现,并与公众安全、环境保护等方面的法律制度相适应,同时在管道建设时也更具灵活性。目前随着经济社会的高速发展,也出现一些新的突出问题,如城乡经济高速发展带来的地区等级升级和新的高后果区形成;以及特高压直流输电、轨道交通等公共工程建设对管道本质安全的影响。

为解决上述问题,首先应合理规划公共事业工程的选址,建立统一协调机制,科学统筹规划区域能源走廊,减少彼此影响。其次建立与公共事业工程相协调、相适应、相匹配的制度和技术标准,以指导规划选址和工程建设。三是在国家管网集团成立后,围绕打造“两大一新”目标,坚持统一规划、统一设计、统筹管网布局,有力保障公共安全。

从国外发展来看,总结油气管道领域的历史经验教训,建立科学完备并适应我国国情的法律体系、管理体系和技术体系非常关键。同时政府与企业应重视对公共安全的影响,加强安全管控力度,多措并举实现管道“24小时受控”和全生命周期管理。加强管道规划建设前期的风险评估,从源头规避存在的公共安全风险。建立油气管道事故数据库,预防和减少失效事件发生。

从管道保护法和法律释义原文来看,管道保护法提出的保护距离,是从保护管道防腐层、本体和抢险修复难易程度出发制定的最小距离。这个距离考虑了近距离施工作业带来的风险,发生事故后应急抢险的难易程度,管道维抢修所需的空间及节约利用土地等因素,这与“最小距离”“安全距离”从防止和降低事故的发生概率、事故后果影响程度的概念有一些差异。

国内大口径高压力等级输气干线管道,潜在影响 半径远大于管道保护法规定的5米保护范围,如果从油气管道的潜在影响半径来确定“安全距离”或“最小距离”,会对管道规划选址造成挑战,在经济发达和地理条件受限的地方更是难以满足。现行的“保护距离”可以减小管道事故发生的可能性,但难以减轻事故对周边人员和环境的危害程度。结合我国地域性发展特点,因地制宜加大“保护距离”具有重要性和合理性。

结合“保护距离”“最小距离”“安全距离”的概念可知,这三者都是从控制管道风险、降低事故概率和减小公共影响的目的出发,但从制定的初衷来看却又有明显的不同,因此“保护距离”不能完全替代“安全距离”和“最小距离”。在制定三者距离标准的时候,应充分考虑三者概念和内涵的不同,立足节约土地、城乡发展和公共安全等角度,制定统一、可操作的合理距离。

 

 

保障管道安全应采取综合治理措施

浙江浙能天然气运行有限公司维抢修中心主任、高级工程师  范文峰

 

我认为“美国以强度保安全,俄罗斯以距离保安全”的观点是定性化描述,与实际有一定偏差,并不能完整准确体现俄美两国管道设计理念。

美国遵守ASME、 API标准,以“我”不出事为保证,但对距离也有一定要求。俄罗斯奉行“我”出事不能影响“别人”,同时也要尽量做到 “我”不出事。比如,俄罗斯常年气温较低,平均温度在﹣1℃~7℃,因此钢材选取方面较多的考虑抗拉强度、延展性的要求。管道安全与自身强度有关,同时受第三方施工、地质灾害、电流环境等外部因素影响。保护管道安全不应只关注一个方面,而应该采取综合治理的措施。

“保护距离”作为管道保护法提出的概念,对于保障管道安全和公共安全是必要的。我的理解是主要为了防止外力破坏、保障管道失效风险受控和快速应急需要,更多的是保护管道自身的安全。而“安全距离”主要为了防止热辐射和爆炸冲击波伤害,以第三者为保护客体。两者的作用是不同的,不能混为一谈。

设定“保护距离”应考虑以下因素:公众接受程度;对管道周边土地资源利用的影响;满足事故应急抢险的需要。具体数值应基于风险分析,而不应过分关注事故影响范围或维抢修空间要求。

得益于管道保护法的实施、开展隐患攻坚战和平安中国建设,国内管道安全形势虽然复杂但整体向好。主要表现在:管道保护的社会氛围初步形成,法规体系相对健全。各级地方政府管道保护机构基本建立、隐患排查治理机制基本形成、事故应急体系逐步完善,浙江、山东还相继出台了地方管道保护条例。管道施工技术、设计理念、科技手段应用不断加强,进一步提高了管道选线、设备材料选型的合理性,加强了管道外部风险全面监控。但仍存在一些突出问题,比如前期国内多起事故反映出的焊工资质审查、焊接质量把关、违规在管道上开天窗、回填土质量不过关等问题。在地方规划与管道发生冲突或将导致地区等级升高时,公共安全容易受到忽视,多以管道企业被迫让步。对破坏管道行为执法力度不够。群众对管道安全性存在担忧。

针对上述问题建议采取改进措施:①切实保障管道用地权利和土地使用权人的权益,为运行期管道保护工作打好法律基础。②加强施工质量的管理,对管材、焊机、焊工、焊缝质量进行严格检查、建档;重视下沟回填工作,防止石块破坏、硌伤管道防腐层;提高伴行光缆的施工质量,为后续拓展使用提供便利。③政府提升社会治理能力,强化执法手段,改善 管道保护法治环境。④改进管道保护宣传,既要向公众讲明事故后果、禁止作业事项、保护责任,还要宣传管道设计、施工、运行所采取的安全措施,消除管道沿线群众的疑虑,提高沿线群众对管道安全的信心。

 

 

用“强度”和“距离”共同保障公共安全

甘肃省管道保护协会会长   朱行之

 

俄罗斯管道工程设计标准根据管道失效影响半径在管道周边划定建(构)筑物控制区,如在直径1219毫米、压力12兆帕天然气管道两侧各420米范围内规定不得修建人口密集的车站、码头、医院、学校等建筑物。但并不能因此得出“俄罗斯以距离保安全”的结论。据中俄东线有关专家介绍,俄罗斯管道工业安全设计比国内要求更为严格。中亚天然气管道公司技术人员对中、美、俄管道设计规范做了比较,认为三国管道强度设计系数基本一致,俄罗斯在水压实验方面甚至要严于中、美标准。表明俄罗斯同样重视强度安全。

国内外发生的管道安全事故表明,管道失效受多种因素影响,如管材性能、焊接和制造缺陷、设备故障、第三方损坏、内外部腐蚀影响和不当操作等等,强度只是其中的一个方面。国内某大口径高压输气管道一年之内在同一地域发生两次环焊缝断裂事故,造成人员伤亡,表明单纯依靠增加壁厚并不能完全保证管道本质安全。

美国和加拿大根据人口密度划分地区等级,采用不同的管道强度设计系数。同时对管道周边土地开发利用进行限制,划定不同功能区域,控制人口活动和密度,以进一步保证管道安全和公共安全。在管道中心线两侧设立各7.5米的路权,管道用地权利得到保障,极少发生管道上方违法占压等问题。这些做法都值得我们借鉴。

国内相关工程设计规范曾参照美国标准规定输油管道与城镇居民点或重要公共建筑的距离不应小于15米,理由是管道一旦失效后减轻对周边建(构)筑物和人员造成的伤害。 2014年以后,新版规范将这一距离要求缩小为5米,导致公共安全风险不断增加。

依本人所见,理想的管道状态应当是本质安全,即失效概率低、失效后果影响受控。实现管道本质安全,有以下几个保障要素:科学合理设计强度系数;各个环节建立质量保证体系;法治健全和公众安全意识;基于风险评价的保护距离。

管道保护法对“保护距离”的定义十分清楚,它并不是“安全距离”的概念。提出保护距离要求,一是为了减少外部活动对管道的干扰,降低自然灾害和第三方活动等人为因素对管道造成的损害,从而降低管道失效的可能性。如第三十条、第三十五条等规定。二是保证管道失效后的影响后果受控,避免极端事故状态下出现群死群伤的严重后果,同时在处理突发事件中有缓冲的地带和时间。如第十三条要求新建管道与建(构)筑物等保持国家技术规范的强制性要求规定的保护距离。又如第三十一条规定在管道线路中心线两侧和管道附属设施周边修建人口密集的建(构)筑物,与管道的距离应当符合国家技术规范的强制性要求。

管道保护法第十三条、第三十一条虽然没有对“保护距离”作出具体规定,但明确了“应当按照保障管道及建筑物、构筑物安全和节约用地的原则确定”,对此需要在今后实践中探索和应用。

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