魏宇 马剑林

国家管网集团西南管道贵阳输油气分公司

摘要：本文结合山火易发性、管道易损性、失效后果等因素分析山火对天然气管道的影响，总结了基层单位的山火防控实践经验，提出了天然气管道山火风险定性分级方法和风险削减措施，有助于提升管道企业山火风险防控水平。

关键词： 天然气管道；山火；风险防控

西南山区受特殊地形、气候条件影响，具有山火频发、火势蔓延快、扑救困难的特点。天然气管道沿线一旦发生山火，就有可能影响管道、光缆的正常运行，甚至发生管道火灾、爆炸事故，危及沿线群众的生命财产安全。

杨丽芸等人对火灾下埋地管道地表边界条件进行了研究，确定了各边界条件适用范围；邓松圣等人建立了火灾下埋地管道的非稳态模型，得出埋地管道周围温度场的一般规律；裴斌等以中缅管道国内段为研究背景，对三维埋地管道模型的温度场进行了模拟分析。总的看来，山火对管道的影响已有一些初步结论，但尚未摸清天然气管道沿线山火风险的影响机制，在山火对天然气管道的影响及防控方面还缺少深入研究，尚未形成山火对天然气管道的风险分级方法，未形成系统且有效的风险削减措施。本文结合西南山地管道实际，对此进一步开展研究和探讨。

1  山火对天然气管道的影响分析

经过山区林地的天然气管道，一旦管道沿线发生火灾，土壤的热力平衡将受到破坏，热量向土壤内部传递，一方面可能导致伴行光缆的信号传输故障，影响管道正常运行；另一方面可能损坏埋地管道的防腐层和管道本体，造成管道失效，甚至引发天然气管道火灾爆炸事故。

根据此前对火灾下埋地管道的研究成果，现场采集中缅天然气管道及周围土壤的参数，采用结构化有限容积法对不同燃烧情况下埋地管道及周围土壤的温度变化进行数值模拟验证，并对结果进行分析。

根据木材在火灾燃烧时炭化速率3 mm/min得出一棵高3.6 m的大树，完全炭化的时间不超过20 h。当发生山火时，树木完全炭化几率很低，树木持续燃烧的时间普遍会远低于20 h。依据数值模拟验证结果，若管道上方火灾持续20 h，管道的最高温度在27℃左右。对于输气管道而言，这个温度是在安全范围内的，不会对埋地管道造成影响。

当假设山火持续了90 h后扑灭，数据模拟结果显示防腐层的最高温度为84.03℃；管内壁最高温度为81.15℃。3LPE管道防腐层的失效温度在160℃～180℃，X80钢的失效温度则更高，经过增强和防护处理的伴行光缆能够长时间耐受70℃至150℃的高温。因此从模拟结果看，即使山火燃烧持续90 h，山火对管道及光缆的影响也不足以使之失效引发更大的危害。

由此看来，山火不会对完好并正常埋深的管道及光缆产生危害。

2  天然气管道山火风险等级划分

划分山火对天然气管道造成风险的等级需以天然气管道为主体进行分析，综合考虑途经山火易发性、管道易损性、失效后果三个因素进行定性分级，主要步骤如下。

（1）数据收集。主要包括以下几类数据：

管道途经山林地区的相关信息。主要包括地形地貌、植被类型、树种构成、植被密度、植被干燥程度等，这些对山火的传播和蔓延速度有重要影响。

管道途经山林地区的气象数据。主要包括气温、相对湿度、降水量、风速和风向等，这些气象数据对火灾的起火可能性和蔓延程度有重要影响。

途经管道的基本信息。主要包括埋深、内外检测情况、焊缝质量情况、光缆埋设信息等基础数据，这些数据对火灾发生后，管道的易损性判断有重要影响。

周边人员及重要设施情况。主要包括管道潜在影响范围内人员居住情况、特定场所、高速公路、铁路等，这是判断管道失效后果的重要依据。

（2）山火易发性分级。根据全国森林火险天气等级行业标准规定的森林火险天气指数计算标准，结合管道是否采取防火隔离措施，对山火易发性分为三级（表 1）。

表 1 山火易发性定性分级

（3）管道易损性定性分级。根据数值模拟结论可知，山火对正常埋深且本体不存在质量问题的管道、光缆基本没有影响，山火对途经管道的影响主要来源于埋深及管道自身缺陷两个方面，以此对管道易损性分为三级（表 2）。

表 2 管道易损性定性分级

（4）管道失效后果分级。根据《油气输送管道完整性管理规范》规定，天然气管道高后果区识别主要是根据管道中心线两侧各200 m范围内，人员聚集情况及潜在影响区域内特定场所情况进行判断（表 3）。

表 3 高后果区管段定性分级

（5）山火风险定性分级。综合考虑山火易发性定性分级、管道易损性定性分级、管道高后果区定性分级结果，将天然气管道山火风险分为五个等级（表 4）。

表 4 定性评价风险等级分级

3  天然气管道山火风险管控案例

贵阳分公司以“预防为主“的观念开展山火风险防控工作，形成了以山火风险摸排、山火风险削减、建立联动机制、山火风险宣传为主体的山火风险管控体系。通过现场实际运用，显著提升了分公司山火风险防控水平。

（1）沿线山火风险摸排。根据山火风险分级方法，对分公司全线919公里管道进行摸排，按照途经管道山火易发性、管道易损性、管道高后果区三个因素进行定性分级，综合判断沿线管道山火风险等级。首次排查完成后，建立沿线山火风险台账，后续采取春夏季节每季度排查更新一次，秋冬季节每季度排查更新两次，掌握沿线山火风险情况。

（2）山火风险削减。对光缆、管道埋深及防腐层情况排查，及时整改埋深不足和防腐层破损问题。在高后果区安装固定式可燃气体探测器，在沿线山火高风险、中风险区域采用手持可燃气体探测仪排查，实时掌握天然气泄漏情况。

开展常态化管廊带清理，对杂草、枯木等易燃物进行清除，保持管道中心线两侧各5米范围内的通透性，同时协调当地对管道周边较为繁茂的林木进行修整、砍伐，降低山火蔓延的风险。

（3）建立联动机制。各作业区与地方林业、消防、社区、志愿者组织等建立交流合作机制，充分利用当地资源开展山火处置联合演练。分公司与相关部门共同制定应对山火的应急行动方案，使地方山火扑救工作与管道保护工作有机配合。

（4）山火风险宣传。建立沿线山火风险分级宣传制度，将高风险、较高风险区域作为重点，通过短信等方式向沿线群众经常性告知管道保护、林区火灾防范、紧急撤离方向等内容。联合消防部门、林业部门在途经林区的管道上方设立防火宣传牌，提醒公众遵守有关规定，保护管道安全。

4  结语

利用数值模拟方法摸清山火对管道、光缆的影响机制，基于山火易发性、管道易损性和管道失效后果，建立天然气管道山火风险定性分级，进而构建山火风险防控体系，通过山火风险排查、风险削减、与地方政府建立联动机制、开展沿线防火宣传等措施，将山火风险的被动处置转换为主动预控，有效降低了天然气管道山火风险。本文主要针对埋地天然气管道进行分析，下一步将站场、阀室、跨越设施做为研究主体，深入分析山火对暴露地表管道的影响，进一步完善山火风险防控体系。

作者简介：魏宇，1993年生，硕士研究生，三级工程师，中级工程师，主要从事管道保卫管理。联系方式：13385116592，963844776@qq.com。