冶金工业管道失效案例分析及其预防方法探究

杨扣华,杨在国,杨 进（江苏泰康安全环境科技有限公司,江苏 泰州 225300）

冶金工业管道失效案例分析及其预防方法探究

杨扣华,杨在国,杨 进
（江苏泰康安全环境科技有限公司,江苏 泰州 225300）

摘 要：冶金管道在使用中存在一定的风险，本文将从一、冶金工业管道失效案例分析及其预防方法探究的意义、国内外研究现状、失效模式常用的诊断方法、国内外管道失效案例分析以及管道失效的防御措施五个方面进行分析。

关键词：冶金；工业管道；失效；预防

随着经济的发展，科技的不断提高，对于石油、天然气等气体、液体的运输的方式有了一定的改变，管道便是其中的一种。管道的使用，不仅节约了成本，而且占地少，安全性比较高。工业中运用的管道对于具有爆炸危险的事故具有一定的承受力，对于易爆、易燃、高温、低温、高压，又或者是具有腐蚀性、剧毒性的液体、气体，工业管道都有一定的承受力。如果发生了泄露或者是爆炸事件，那么火灾、中毒事件、二次爆炸等事故都会不可避免的发生，这样以来，不仅对人身安全会造成很大的威胁，而且对于环境会造成一定的污染，从而造成经济损失。

1 管道的概述

所谓的管道，就是用管子和管子联结件以及阀门等所连接而成的一种装置，而这种装置主要是用来输送液体、气体以及带有固体颗粒的流体等。对于流体的输送主要是它通过压缩机、鼓风机和锅炉以及泵的增压之后，然后流体从管道的高压出往低压处流，或者流体本身的压力或者它的重力进行输送。管道运输用到的地方很多，比如，我们在农业灌溉就有用到管道；水力工程会用到管道；冬天的时候，我们进行取暖的时候也会用到管道；排水、供煤气等都会用到管道。由此可见，管道的运用还是挺广泛的[1]。

2 冶金工业管道失效案例分析及其预防方法探究的意义

管道是一种新型运输的一种手段，它的性质和公路、铁路、航空、水运的性质是一样的，都是运输的方式之一。相对于对液体、气体以及流体的运输，管道运输主要有三大优势，即：安全性高、效率快、消耗低。随着我国的石油工业等业务的不断发展，管道的使用越来越多，使用的范围也越来越广，在近几年来，我国管道的发展掀起了高潮，尤其是在西气东输策略的提出后表现的更为明显。在2005年的时候，我国的油气管道的长度高达4700公里左右，管道的覆盖基本上形成了横贯东西、纵贯南北的格局。

就目前来看，我国的油气管道达到了11300多公里。管道所受到的影响因素主要有人文影响、气候影响、自然灾害以及交通影响，在管道管理的过程中，所需要的人力物力的投入比较的大，管理难度增加了不少，技术水平、管理水平还需要提高和改善。

管道运输是一种特殊的运输手段，通过管道可以把资源生产地和炼化的企业以及需求客户连接在一起，在管道工作的时候，会存在很大的风险，尤其是在地里、人文环境以及气候比较复杂的地方，管道所存在的危险系数更加的大。管道的安全系数不仅影响企业是否正常的运行，还影响社会的经济发展和社会稳定的状况，对周边的人群的安全造成很大的威胁，对环境也有一定的威胁。所以，对于管道失效所产生的原因进行分析，对改进管道，提高管道的安全性的研究有这重大的意义。

3 国内外研究现状

自从管道运输的使用以来，各个国家及其相关的政府对于管道安全的问题越来越重视，国外对于管道失效的评价和预防的问题已经有了40多年的研究史，对于管道的失效原因进行了调查，对于管道的失效模式进行了分析，对于管道事故的预防措施进行了研究。就目前而言，许多的发达国家对于管道的建设和运行的过程有了相对有效的管理和监督，我国也在不对的对管道安全体系进行研究，在一定的程度上，也有了相对的措施[2]。

我国对于管道安全的研究比较的晚，在1995年的时候，我国一些相关的专家在西方专家研究的经验上才开始进行研究与探讨，主要是对管道运行中所存在的危险的管理、管道失效事故所发生的原因以及相应的改进措施进行研究。

4 管道失效模式常用的诊断方法

对于管道失效模式常用的诊断方法主要有六种方法，这六种方法主要是故障树分析法、模糊评价法、模式识别法、指数法、风险概率分析法、专家系统评价法。下面，将对这六种方法分别进行阐明。

4.1 故障树分析法

这种方法主要是从事故的故障开始的，一层一层的分析事故所发生的原因，一直分析到不可以再分解才结束，而在分析的过程中，就形成了树状的逻辑结构图。这种分析法主要是计算失效的事件所发生的概率。

4.2 模糊评价法

这种分析法是在综合评判的基础上所进行的，在管道失效事故发生后，工作人员首先要对管道失效所受到的所有因素的影响做出一个总的评价。一般情况下，事故的评价主要是从两个方面进行的，即：定量和定性，所以评价就具有不确定性和模糊性。

4.3 模式识别法

对于事物或者现象的信息进行处理、分析，从而对事故进行描述、辨认和解释，这个过程就是所谓的模式识别法。在是识别的时候，主要是对系统的状态进行分析。

4.4 指数法

它是基于概率的一种风险评价方法。对于影响事故所发生的因素进行假设，设想状况是最坏的，这个分析存在主观性和相对性。就目前而言，我们可以把事故的原因归为第三方破坏、设计缺陷和腐蚀以及操作过程中存在失误。

4.5 风险概率分析法

使用这种分析法，可以考虑管道在设计时的各种因素，并且对其进行防御措施，从而避免失效事故发生。

4.6 专家系统分析法

这种分析方法是相关的专家有一定的知识储备和经验，从而对这个领域作出决策。

5 国内外管道失效案例分析

5.1 埋地钢质管道失效原因的分类

美国将管道运输所发生的事故的原因主要分为七种，这七种原因主要是第三方破坏、人为误操作、腐蚀、自然灾害以及材料失效、其他外力损伤和不明原因。下面就对这七种原因进行说明。

（1）第三方破坏。这个原因主要是工作人员在挖管道时不小心挖坏或者损坏了，还有别的外力损伤。而这种破坏主要是打孔盗窃、管道占压、在管道上方或者旁边施工、雨水及流水长期的对管道冲刷。

（2）人为误操作。这个原因主要是工作人员在操作的过程中操作不当或者出现失误而造成事故发生，它主要是工作人员在工作时出现疏忽，或者工作人员的操作方法不当以及技术存在缺陷。

（3）腐蚀。对于管道的腐蚀，一般情况下可大致分为两种，即内腐蚀和外腐蚀。外腐蚀主要表现为人为的保护不当、土壤腐蚀、防腐的绝缘层失去效果等；内腐蚀主要是管道在运输时运送的液体（气体或者流体）的温度、流速以及物体本身就具有腐蚀性，从而造成管道腐蚀。

（4）自然灾害。对于自言灾害对于管道所造成的威胁是不可避免的，自然灾害一旦发生，就会导致管道破裂。从而引起火灾等重大事故，这种自然灾害主要有山体滑坡、洪水和地震等。

（5）材料失效。有的管道材料在生产时不合格，材料不合格，在加工的过程中加工不当，或者是在运输材料、安装时出现纰漏或误差。

（6）其他外力损伤及不明原因。

5.2 国外埋地钢质管道失效的原因及其分析

在美国，有一种长达47.5*104千米的配气管道，这种配气管道主要是用来输送天然气的，这种管道对于我国来说，相当于我国质量监督总局所规定的GB1级燃气管道。对于重大事故的定义，美国理解为：造成的经济损失达到50000美元以上（包括50000美元）；有人员受伤或者导致人员伤亡；浓度高的液体的泄露达到了5桶以上（包含5桶）；引起火灾、爆炸或者环境污染。PHMSA对于美国从1998-2008年，这二十年间的重大的管道运输过程中所发生的重大事故进行了统计，并且对于管道失效的原因进行了具体的分析。我们可以看出，不同管道所发生事故的原因是有所不同的。

不同的国家，不同的地区，管道所发生的事故的原因是不尽相同的，加拿大管道事故发横的主要原因是由于腐蚀所造成的，而欧洲管道事故所发生的原因主要是由于外部原因所造成的。

5.3 我国管道失效案例及其分析

5.3.1 管道失效案例一

2009年的时候，我国某钢厂的蒸汽管道发生了一场重大事故，蒸汽管道在运行的时候，管道的一个焊接处发生了断裂，导致管道完全的断开了，并且管道还给发生了变形，管道附近的支架也受到了影响。

工作人员在事故发生后对管道进行了检查，发现焊接处在拉断后，发生断裂处的距离比较的大，还可以发现管道的焊接处工作做得不到位，有的地方没有焊接，从而说明焊接工作不合格。通过对管道失效的原因进行了分析，工作人员得出：造成这次管道失效事故的主要原因是管道在焊接时焊接工作不合格，从而导致管道焊接处发生破裂[3]。

5.3.2 管道失效事故案例二

在2007年10月的时候，某钢厂的氧化管道经过设计、安装后就开始使用了。这个管道的弯管段的材质是25钢，直管段的材质是20钢，管道在使用的时候是在常温下进行操作的，而这个管道所能承受的压力是1.9MPa。在2008年5月的时候，工作人员发现这个管道的一个焊接处有破裂的现象，从而导致了氧气的泄露。幸亏工作人员发现的比较早，并且及时的做了补救措施，从而才避免了一场重大事故的发生。

之后，工作人员便进行了一系列的分析，发现管道焊接处的内壁焊缝的余高比较的高。

作者简介：杨扣华（1965-）,男,江苏姜堰人,大学,汉高级工程师,研究方向：安全生产风险评估。