于景浩

中国石油大学（北京）

《管道安全保护》编辑部：油气管道因线路长、分布地域广，几乎穿越了我国所有地貌单元，不可避免地受到地质灾害威胁，成为管道安全的主要风险源之一。《石油天然气管道保护法》第十三条规定，管道建设的选线应当避开地震活动断层和容易发生洪灾、地质灾害的区域；新建管道通过的区域受地理条件限制，不能满足规定的管道保护要求，管道企业应当提出防护方案，经专家评审论证和主管部门批准后方可建设。这一规定构建了从源头规避地质灾害重大风险的法律防线。本文介绍一起发生在美国的因持续降雨诱发的地质灾害与管道本体焊缝缺陷耦合，导致天然气管道破裂泄漏并引发火灾爆炸事故，其经验启示可为同类管道的风险防控提供实践参考。 

1  事故概况

2012年1月2日，美国哥伦比亚海湾输气公司Line200天然气管道在肯塔基州发生破裂泄漏并引发火灾爆炸，事故未造成直接人员死亡，周边30名居民在紧急疏散中有少数人员受轻伤。

事故管道始建于1965年，管材X65，外径762 mm，壁厚8.2 mm，设计压力6.9 MPa，事故发生时实际运行压力6.26 MPa，潜在影响半径约200 m。事发地三管并行敷设于斜坡区域，其中Line100天然气管道外径762 mm，位于事故管道下坡50 m的坡脚位置；Line300天然气管道外径914 mm，位于斜坡最右侧，事故管道在其下坡15.2 m处[1~2]。

事故当日19时，压气站值班人员监测到Line200管道压力异常下降；19时10分，涉事企业接到周边居民火情报警，称管道起火爆炸；19时15分，涉事企业核实Line200管道发生破裂，破裂点位于89号公路以北240 m的一级地区K068+300里程桩，距上下游阀门各6.4 km。事故造成Line200管道周边形成长26.2 m、宽6.7 m的爆炸坑，管道碎片从破裂中心线最远抛射243.8 m（图 1）；泄漏的天然气点燃后烧毁了周边树木，火灾热辐射导致243.8 m外的活动房屋拖车塑料外墙板发生热损伤变形（图 2）。

图 1 Line200管道爆炸碎片分布及影响范围

图 2 Line200管道事故现场情况

2  原因分析

事故由长期降雨诱发的地质灾害与管道本体焊缝缺陷耦合所致。该管道横坡敷设，因长期降雨发生土壤蠕变，垂直于管道方向产生弯曲应力过载，导致管道在环焊缝附近区域发生了高能破裂（High energy rupture），引发上游临近环焊缝低能失效（Low energy failure）。

（1）管材和焊缝的失效分析。

通过事故管道失效分析显示，呈现了高能破裂和低能失效两种不同的失效模式。

高能破裂发生在事故管道10点钟～3点钟位置之间的管道预制弯曲段位置，由于土体沿山坡的地面移动产生了必要的应力，使管道侧弯/下弯段发生弯曲，引起的周向膨胀区恰巧位于环焊缝附近，管道受弯段产生轴向和周向裂纹，在弯曲应力作用下发生了延性扩展与断裂。

低能失效发生在环焊缝裂纹处，该焊缝存在多条氢致裂纹，周长从12.7～304.8 mm不等，裂纹源于热影响区根部焊趾部的内径表面，最大深度为5 mm，约为壁厚的42.8%，裂纹在焊缝中通过管材扩展最终导致断裂。

（2）沿线地质灾害调查分析。

地质条件分析。涉事企业在事发后两次开展地质灾害的调查分析，勘察事故区域现场，寻找土体移动的证据，并确定相邻的Line300管道可能受到的土体移动威胁，但Line200管线的修复工作破坏了原始地貌，干扰了对周边地质灾害的分析，因此未发现明显的斜坡滑动迹象或由于事故区域原始地貌受到干扰，无法目测评估斜坡滑动的迹象。通过比对识别Line200管道事故维修前和破裂后的航拍照片，观察到事故区域与北部边缘的土壤隆起，继续向南有一些“轻微的不规则”，并在破裂处附近结束（图 3）。调查认为，Line200管道路由沿线地层中岩石上方土壤层较薄（小于3 m），强降雨事件可能会在岩石上的土壤层中积水，降低了土壤强度导致蠕变，致使管道承受了一定的横向荷载。

图 3 管线破裂位置上下游存在偏移（此处为弯管段）

降雨分析。根据管道附近气象站的降水数据发现，2011年有10个月的降水量高于正常水平。如2011年4月，该区域一次降水量从正常平均水平的101.6 mm增加到279.4 mm，与过去3年正常平均水平相比，降水量增加了175%，使土壤饱和，增加了孔隙压力，降低了土壤抵抗剪切力的稳定性。

地形地貌分析。采用徒步或驾车的方式对事故点上下游压气站之间的管段路由进行现场调查，其地形以陡峭的斜坡为主，由页岩和砂岩覆盖，土壤层较浅，表面堆积着大量岩石碎块和冲积物，很容易因碎屑崩塌、滑坡、蠕变和片状冲刷而造成坡体活动。

地震活动分析。根据以K040里程桩为圆心、289 km半径内的地震活动数据发现，距离K040里程桩参考点93.4～287 km范围内发生了26次地震，震中都不在肯塔基州，最近的一次地震发生在2011年9月19日，震级为2.4级，排除了地震导致事故的发生。

其他分析。调查过程中重点关注了斜坡和河流穿越情况。调查区域共计排查出60处不稳定斜坡，包括非植被斜坡上的侵蚀/冲刷区域、过去的滑坡和蠕变迹象，风险最大的不稳定斜坡在事故管道破裂中心线上游约335 m的K068+100处，坡脚的树干变形和倾斜栅栏柱均证明该斜坡受到了蠕变式移动的影响。Line200管道与Line100管道之间有条Woodwards小溪，沿坡脚流动，下切斜坡堤岸，与该处管道路由平行。

3  启示

强化地质灾害早期识别，做实日常巡线排查。土层蠕变属于慢速度地质灾害，易被忽视，但现场存在明显的识别特征，日常巡线中需针对性开展排查。例如对管道沿线斜坡区域，重点关注树干向坡下弯曲的“醉汉林”、电线杆/篱笆/栏杆顺层倾斜、地面或墙体出现裂缝等土体蠕变典型迹象，建立异常迹象台账，做到早发现、早评估、早处置。同时结合航拍、遥感等技术手段，对管道沿线地形地貌进行定期监测，弥补人工巡线的盲区[3]。

聚焦多雨高陡边坡段，强化现场风险防控。降雨是诱发斜坡失稳、增加管道应力的核心外部因素。针对敷设于高陡边坡的管道，需将排水系统建设与维护作为重点工作，合理设置坡体与管沟排水设施，及时疏通排水沟、截水沟，尽可能减少雨水渗入坡体及管沟，降低土壤饱和程度与孔隙压力；针对回填土松散的管沟段管道，要及时进行加固处理，防止地下水带动管沟土体向斜坡前缘滑移，避免管道应力集中。管道企业要建立汛期管道安全管控机制，重点开展汛前全面排查、汛中动态巡查、汛后风险再排查，对汛中发现的小型水毁、坡体轻微变形等隐患，按照“治早治小”原则立即处置，防止隐患扩大升级[4-6]。

坚持防患于未然，强化源头设计与隐患治理。管道选线时尽量避开滑坡、崩塌、高陡边坡等地质灾害高风险地段；受条件限制必须通过时需同步采取抗滑桩、挡土墙、管道固定支架等工程防治措施，并设置长期监测点，实时监控坡体与管道变形情况。对排查出的不稳定斜坡按风险等级分类处置，高风险地段采取“监测+工程加固”双重措施，中低风险地段定期开展复测与评估。加强管道本体检测，重点排查环焊缝、弯曲段等薄弱部位的缺陷，及时修复焊缝裂纹、壁厚减薄等问题，消除管道内部缺陷。

参考文献：

[1]Failure Investigation Report – Columbia Gulf Transmission, Line 200 Rupture in Estill County Kentucky[R].2013.6.26

[2]张强，李睿，冯文兴，等.油气储运设施典型失效案例100例[M].山东：中国石油大学出版社，2024.

[3]薛强，董英，张茂省，等.地质灾害风险精细化识别、核查及防控模式探讨[J].西北地质，2025，58(02)：66-79.

[4]段贤立.高陡边坡垮塌事故研究及防治措施[J].建筑安全，2025，40(10)：36-39.

[5]何信予.埋地管线横穿滑坡的力学响应与安全性评价[D].西南科技大学，2023.DOI:10.27415/d.cnki.gxngc.2023.001128.

[6]杨春林.降雨致滑坡作用下山地城市埋地管道风险分析[D].重庆大学，2013.

作者简介：于景浩，2002年生，中国石油大学（北京）在读硕士，主要从事油气储运工程方向的研究工作。联系方式：13591393359，yjhlove2018@163.com。