罗强贤1 伍全红1 邱天2 廖东波3 王宁3

1.湖南有色冶金劳动保护研究院有限责任公司；2.西气东输长沙输气分公司；3.湖南省天然气有限公司

 

摘要：在役输气管道因地区等级升级拟采取降压运行措施，采用模拟方法对比降压前后事故后果影响范围，采用半定量、定量风险评价方法分析其降低安全风险的有效性；结果表明输气管道“降压运行”措施在近距离存在大量居民建筑情况下可一定程度减小影响范围，但管道安全风险并未降低至可接受范围。降压运行对于降低输气管道安全风险作用具有局限性，提出的风险分析方法和措施有效性探讨为输气管道“消隐患、降风险”提供科学依据。

关键词： 输气管道；安全隐患；降压运行

 

建设期管道周边人口稀少的地区，随着经济和社会快速发展以及规划变更等因素，人口密度剧增，此时已投入运行的管道地区等级由一、二级升级为三、四级，原设计的管道材质、壁厚、截断阀间距等均难以改变，导致管道现状不能满足相关法规标准有关安全运行要求，造成局部管段存在较大安全风险，甚至重大安全风险。本文以某在役输气管道拟采取降压运行消除地区等级升级带来的安全隐患，分析该措施降低安全风险的有效性。

1 输气管道现状

某输气管道在城市郊区段原按照二级地区设计，压力6.3 MPa，管径508 mm，钢级L415，壁厚7.9 mm（考虑地区等级升级，提高了壁厚）。当地政府部门在管道（长度约700 m）上方两侧规划建设居民小区，管道两侧200 m范围内修建6层居民楼多达120栋，人口近万人，管道地区等级由原来的二级升至四级，安全风险增大（图 1）。

图 1 输气管道示意图

在短期不能实施改线情况下，经第三方机构评估，提出了采取包括“降压运行”的一系列措施降低风险，如增设盖板、应力监测装置、阴极保护电位检测装置、视频监控系统，同时在管道上方增设警示牌，增加巡线密度，定期开展管道内检测和外检测等。但因降压运行会降低管输量，影响下游城镇生产生活用气，管道企业一直未予实施。

2 降压前后事故后果对比

2.1 运行安全压力确定

根据GB 50251― 2015《输气管道工程设计规范》第5.1.2条规定，按式（1）反算降压运行最大压力：

式中， δ 为钢管壁厚， mm； P 为最大运行压力， MPa； D为钢管外径， 508 mm； σ s为最低屈服强度， 415 MPa； F为强度设计系数，四级地区取0.4； φ 为焊缝系数，取1.0； t为温度折减系数，取1.0。以7.9 mm钢管壁厚反算四级地区管道最大运行压力为5.1 MPa。

2.2 潜在影响半径对比

根据GB 32167― 2015《油气输送管道完整性管理规范》规定，计算输气管道潜在影响半径：

降压后，运行压力取5.1 MPa，潜在影响半径：

对比潜在影响半径，降压运行后减小了12.66 m，但仍覆盖了管道两侧大量建筑物区域，按人口密度估算潜在影响半径范围内人口数量达到约6000人。

2.3 事故后果影响范围对比

为更直观比对，采用中国安科院CASST―QRA软件模拟计算输气管道在各种泄漏模型下的事故后果影响死亡半径，作为参考。

对比表 1结果可知，降压运行后管道模拟中孔、大孔、完全破裂事故后果影响死亡半径减小了5 m～14 m不等，与潜在影响半径变化情况大致吻合。就该案例管道，降压运行后事故状态仍将造成严重后果。

表 1 降压前后输气管道事故后果影响死亡半径

3 安全风险分析

管道风险评价有定性评价方法、半定量评价方法、定量评价方法，包括但不限于专家评价法、安全检查表法、风险矩阵法、指标体系法、场景模型评价法、概率评价法等。结合现场管道数据完整程度，本次采用风险矩阵法及定量风险评价方法进行分析。

3.1 风险矩阵分析

采用GB 32167― 2015《油气输送管道完整性管理规范》附录E风险矩阵（表 2）分析，当安全风险不可接受时，需要通过降低“事故发生概率”或减小“事故后果”或同时从两方面采取措施消减风险，确保管道风险可接受。

表 2 风险矩阵表

（ 1）降压运行前，管道企业采取的一系列措施均从降低事故发生概率考虑，未采取减小事故后果措施。按表 2所示，假设事故发生概率低则失效可能性取1；周边人口密度高管道失效会造成大量人员伤亡则失效后果取E；风险等级为III级，即较高级，风险不可接受，应在限定时间内采取有效措施消减风险。

（ 2）降压运行后，事故发生概率进一步降低，失效可能性仍取1；事故后果影响范围有所减小，但在其影响范围内仍将造成大量人员伤亡，失效后果还取E；风险等级仍为III级，即较高级，风险不可接受。

3.2 定量风险分析

依据SYT 6891.2― 2020《油气管道风险评价方法 第2部分 定量评价法》，进一步进行定量风险分析。个人风险和社会风险可接受标准参照GB 36894― 2018《危险化学品生产装置和储存设施风险基准》，管道两侧居民小区属于一般防护目标中的一类防护目标，个人风险基准如表 3、图 2（a）所示，社会风险基准如图 3（a）所示。

表 3 个人风险基准

（a） 个人风险等值线示意图

（b）案例个人风险等值线图

图 2 个人风险等值线图

（a） 社会风险基准（F-N）曲线

（b）案例社会风险曲线（F-N）
图 3 社会风险曲线（F-N）图

定量风险评价结果表明：

（1）未得到个人风险1×10-5次/年、 3×10-6次/年等值线。

（2）个人风险3×10-7次/年等值线覆盖到管道两侧居民建构筑物，个人风险是不可接受的，如图 2（b）所示。

（ 3）社会风险曲线有部分已处在风险不可接受区，即社会风险不可接受，如图 3（b）所示。

4 结论及建议

（ 1）输气管道降压运行措施可一定程度减小事故后果影响半径，但对于近距离高密集人口区域管道，降低安全风险具有局限性；针对该类安全隐患，建议采取改线措施以彻底消除风险。

（ 2）严格控制在管道两侧近距离修建居民小区和高密集人口的公共场所和设施，避免造成后期管道重大安全风险难以消减。

（ 3）及时修订《输气管道工程设计规范》《油气输送管道完整性管理规范》等标准规范，对新建管道路由处于地区等级三级以上管段在可研阶段即应开展安全条件论证或风险评价。

 

作者简介：罗强贤， 1985年生，学士，注册安全工程师/安全评价师/中级管道完整性管理工程师，主要从事油气管道安全管理工作。联系方式：18874087109， 361483940@qq.com。