长输管道完整性安全管理

文/艾军

长输管道

目前，国内长输管道总里程达12万km。在半个世纪的发展历程中，管道安全管理在逐步摸索和发展的过程中，最终找到了一条适合长输管道特点的安全管理模式——管道完整性管理。

完整性管理是一种基于风险的管理，通过完整性数据采集、高后果区识别、风险评价、完整性评价、维护维修、效能评价六步循环，实现风险的不断识别、评价与控制，最终将事故控制在萌芽状态，进而实现管道的本质安全。

外部环境与管道安全管理

管道作为特种设备，具有“涉及生命安全、危险性较大”的一般属性，即一旦失效，可能会对周围环境和人群造成较大危害。但与其他特种设备相比，管道作为“无围墙”运行的设备，面临着来自外界因素的各类影响。欧洲天然气管道事故统计的结果显示，外部干扰和管道周围土体移动导致管道失效的次数占总失效次数的56.9%，而其中还不包括由于现场焊接环境问题造成管道现场焊接缺陷，从而导致的失效。外界环境对管道风险的影响可总结以下三个方面。

管道的现场焊接方面

与钢管在管厂的制造相比，环焊缝的焊接质量明显受到现场环境的影响。一是现场温度、湿度、风速、空气中沙尘含量等，对焊接质量均有不同程度的影响。在不同的地区施工，当地气候条件势必会或多或少地对焊接质量产生不同影响。如南方湿度较大，容易引起焊丝受潮的问题；东北地区低温环境易引起焊道散热较快，出现裂纹等问题；西部风沙较大易导致焊道表面处理不干净的问题。这就导致了在不同地区采用同一技术和同一标准施工，焊缝会出现不同的问题。二是由于现场施工条件的限制，现场焊接不可能携带像管厂焊接那样的大型设备进场。尽管近些年来国内在焊机性能改进方面有了长足的进步，但是其焊接设备性能和焊接工艺方面与钢管的制造厂商相比仍然有着明显的差别。甚至在一些极端地质环境下，只能采用手工焊接，这给现场焊接质量带来更大的不确定性。

自然环境对运行的影响

管道投入运行之后，依然受到较大的自然环境影响。自然与地质因素除了直接导致管道失效外，对管道持续影响导致管道风险增加的情况也同样需要引起重视。比如山西地区管道经过的采空区地层下陷导致管道应力增加乃至变形的问题，西部地区管道途径湿陷性黄土区受暴雨冲刷管道镂空和悬管的问题，管道途径山体滑坡导致管道应力集中的问题，漠大线冻涨溶沉和冻土区管道沉降的问题等。其次，管道途径不同区域的含水率和土壤含盐量、土壤电阻率等差别较大，导致管道在不同区域出现不同的腐蚀速率。

人文环境对运行的影响

除了自然环境的影响外，管道运行面临着更为复杂多变的人文环境。其中第三方损伤是导致管道失效的最重要因素。在美国，即便采用了向公众公开管道走向信息、管道直呼系统等措施，每年由第三方导致的失效仍占管道失效总次数的35%左右。除此之外，管道线路大量电气化铁路建设，高压线建设等可能会导致局部管道腐蚀速度异常等。

此外，管道泄漏影响存在巨大差异。对于同一个管道系统在同一个运行状态下来说，单位长度内所容纳的油品（或天然气）量是一致的，但是管道泄漏点上下游高程情况等外界因素对管道泄漏量具有较大影响。而管道泄漏点是否位于高后果区及高后果区类型和潜在影响区域内的人文地理环境，对泄漏后果具有决定性意义。因此，即便在相同泄漏量和相同后果类型下，泄漏后果也有着巨大差异。

综上所述，外部环境对管道的安全管理有着举足轻重的关系，从而给管道管理带来了巨大的不确定因素和偶然性，这在客观上就要求管道管理的最佳选择是基于风险的管理。

强制性法规对管道保护的新要求

安全生产法和环保法的实施，将生产运行单位的安全环保要求推到了一个新的高度。《中华人民共和国特种设备安全法》于2014年1月1日颁布实施。2014年10月30日，国家质量监督检验总局颁发了《特种设备目录》，目录明确规定长输输油、输气管道属于特种设备。2014年11月22日发生在山东省青岛市的中石化东黄输油管道泄漏爆炸特大事故，将管道安全推到了前所未有的高度，使政府、公众和管道企业同时意识到管道安全的重要性。2016年11月29日，国家质检总局联合国资委、能源局下发了《关于规范和推进油气输送管道法定检验工作的通知》（国质检特联[2016]560号），文件明确了长输管道在运行阶段开展检测和评价工作的周期、作业标准和规范、人员资质等方面的要求，管道作为特种设备管理进入实质性管理阶段。下一步势必会推行管道的登记、报备管理，届时将要求管道企业建立管道各生产建设运行环节的质量证明文件和全面的管道技术文档，而这些文件和数据的管理给管道数据管理提出了新的更高要求。

细化到每一根管的管理

特种设备监管的主要目标就是掌握特种设备的动态安全状况确保特种设备的安全。钢管制造完成后要经历运输、中转站存储、运输到现场、布管等环节，才能进行现场的焊接。在这一过程中，无法保证同一批次的钢管能够在同一个区域内使用，这就出现了即便相邻的两根管子，也可能会出现板材来自不同的钢厂，管子由不同的管厂生产的情况。从监管和质量责任追究的角度来讲，管道一旦发生泄漏，需要知道事故管段的板材生产单位、钢管制造单位、施工单位等责任主体和运行单位维护操作历史，而相邻的钢管之间这些属性各不相同，因此要想达到特种设备监管的要求，管道信息一定要具体到每一根钢管和每一道焊缝，针对钢管和焊缝建立技术台账。而实际上内检测技术的发展已经将管道本体风险的管理细化到了钢管管理的水平。

全生命周期管理的要求

数据模型是为了便于数据的查询、展示、应用而建立起来的一种数据组织方式。目前，管道建设期建立了一套以质量追踪为主线的数据模型，通过焊缝编号、钢管号、钢卷号等可快速查找每个环节的质量证明文件。而物联网等技术的发展，如二维码，使产品的终身查询最终更为便捷。但是管道一旦下沟回填，在不开挖的情况下就无法进行身份信息的确认，而随着防腐层老化、管道标示脱落等，使产品质量追踪变得几乎不可能。因此建立管道身份信息永久识别方式至关重要，目前这一工作主要是通过管道身份信息与地面坐标位置进行关联、管道身份信息与内检测数据关联的方式实现的。具体见GB 32167《油气输送管道完整性管理规范》第5.4条数据对齐相关要求。

数据一致性的要求

尽管管道在生产制造、现场施工、运营的各个阶段都有相关的规定所需开展的测试内容和要求，但是由于涉及环节较多，目前存在着各管道企业之间管道数据标准不一致的情况，甚至同一个管道企业不同的管道建设单位所提供的管道历史数据都不统一的问题。这给管道企业使用这部分数据带来极大的难度，同时也使管道监管工作面临巨大困难。为了数据在各环节间流转的顺畅和管理便利，应在国家层面，至少在行业层面建立统一的数据移交标准，包括各环节数据移交的内容、格式、形式（电子还是纸质）。因此建立涵盖管道设计、采购、制管、现场焊接、运营等各管理阶段统一的数据标准，对于管道监管和管道安全运营均有重要作用。

新技术带来的新机遇

管道最大的风险来自于各类外界因素，这给管道的管理带来巨大的不确定性和偶然性，完整性管理是一种基于风险的管理，是长输管道管理经过长期实践而做出的最终选择。随着国内安全环保要求的不断提升，管道企业向着更加精细化的方向发展，这在客观上要求全生命周期的管理和细化到每一根管的管理。然而挑战与机遇总是并存的，互联网+技术、大数据思维和相关技术的发展，给管道管理也带来了巨大提升的空间。

对互联网+模式下的管道保护管理进行预测与展望，分析一下互联网+模式下管道管理模式：管道保护业务可细分为管道宣传、管道巡护、第三方监管几个部分。

管道宣传

从风险分析的角度来讲，管道面临的风险大小取决于两个方面，一是管道危害因素的攻击强度，这取决于管道的抗损伤能力、管道周围施工次数、施工类型、周围群众和地方政府的管道保护意识等；二是管道保护的防御能力，这包括巡线频次、宣传力度、地面标示设置等。从风险控制的角度来讲，原来管道保护提出的人防、技防、物防，都是从防上做文章，也就是提高防御能力。然而采用传统的宣传模式，企业很难将所需宣传的对象全部找出来，即便全部联系到，也很难在后期进行持续宣传。

在互联网+管理模式下，只需要让被宣传人扫描一下二维码，就可以得到他的关注，并持续向其传递管道保护的相关知识。

为了确保宣传效果，甚至可以开展公众号有奖答题活动，将需要宣传的内容制作成一些简单问题，只要答对就可以领取一定数额的红包，这比传统模式要有效得多。

管道巡护

在宣传管道保护的基础上，企业甚至可以向有奖巡护的方向发展。任何人发现管道上方的异常活动，只要在手机上轻轻一点，就可以将事件上报给管道企业，领取到企业发放的红包。或者只要有人愿意按管道企业要求进行巡护，就可以领取一定数额的红包，这样能够充分发挥群众的积极性。

一旦这种模式发展成熟，巡线业务甚至可以完全由周边群众自由认领，每天都有管道周边人员在线上提出自己想要巡线的管段和时间，由管道企业按照有奖问答情况、异常上报情况等择优选择由谁来巡护。如果需要现场简单维护，如扶桩等，企业可以考虑按次悬赏，管理人员甚至连现场都不用去。

第三方监管

在运用移动通讯信号定位管道周边人员的基础上，更进一步，可以给在管道周围施工的人发短信，提示周围有管道，如果要施工的话需要提前联系管道企业。

互联网+管道管理的模式可大幅提升管道管理水平，特别是在区域化管理模式下，可以预见，互联网+管道的结合会越来越紧密。