埋地钢质燃气管道风险评估的实践

曾 锐

(海南民生公用管道检验有限公司，海南海口570208)

笔者于2016—2018年期间对海口市丘海大道燃气管道进行风险评估。结合此工程案例，对埋地钢质燃气管道的风险评估进行探讨。

1 收集风险预评估所需管道数据

① 埋地燃气管道资料审查

海口市丘海大道燃气管道始建于20世纪90年代，管长约7.25 km，设计压力0.3 MPa，主管道规格为D273×6，管道材质为20#钢，采用聚乙烯胶带特加强级防腐，牺牲阳极阴极保护，管道埋深为1.0～1.5 m。管道的设计、施工、竣工验收、日常运行维护等资料较齐全。

② 埋地燃气管道的区段划分

该管道材质单一，规格单一，管道经过的是市内主要街区，人流量及车流量都较大，沿线施工影响不多，管道两侧各200 m范围内4层及以上建筑物较为普遍，属四级地区。

③ 埋地燃气管道敷设环境调查

a.土壤电阻率测试

该管道沿途经过人行道、绿化带、慢车道、快车道交叉口等，采用MI-2088土壤电阻率测试仪共测试10处管道沿线土壤电阻率，最大值(位于酒店旁绿化带)为138 Ω·m，最小值(位于人行道壤土)为43.6 Ω·m，大部分土壤电阻率都大于50 Ω·m，说明该管道所处的土壤环境腐蚀性较弱。

b.占压情况调查

对管道两侧各1.5 m范围内各种建(构)筑物、其他管道阀门井、树木等进行占压情况调查，共发现21处管道占压。

c.宏观检查

对整条管道的位置与走向、地面标志、阀门井等进行了检查，发现存在部分标志桩损坏、偏移、缺失的现象，部分阀门井有积水、阀门井被掩埋及阀体生锈等。在检查阀门井时发现1处管道阀门井注油孔泄漏。

d.杂散电流测试

该管道所处路段杂散电流干扰源主要为电力变压器、并行电力电缆以及过往车辆，通过杂散电流测试仪SCM进行杂散电流测试，测试结果显示全线杂散电流干扰轻微。

④ 防腐层状况不开挖检测

防腐层状况不开挖检测主要包含以下两方面工作：使用埋地管道防腐层检测仪(PCM)，采用交流电流衰减法对管道防腐层整体质量状况进行非开挖检测；使用PCM+A字架，采用交流电位梯度法(ACVG)对该管道的防腐层破损点进行检测和定位。

依据地下管道腐蚀检测评价系统FE-PCM v2.0对全线管道防腐层整体质量状况进行评估，结果如下：质量为2级(即平均防腐层电阻率为20～100 kΩ·m2)的防腐层长度为2 072 m，占28.5%；质量为3级(即平均防腐层电阻率为5～20 kΩ·m2)的防腐层长度为5 086 m，占70.2%;质量为4级(即平均防腐层电阻率<5 kΩ·m2)的防腐层长度97 m，占1.3%。共检测出防腐层破损点50处，百米破损率为0.69。结合防腐层绝缘电阻率状况测试结果和防腐层百米破损率，参照GB/T 19285—2014《埋地钢质管道腐蚀防护工程检验》，该路段埋地燃气管道防腐层质量状况综合评价为三级。

⑤ 阴极保护状况检测

采用CSE参比电极法检测了检测桩处、开挖处、阀门井处等的管地自然电位，全线共检测25处管地自然电位，最高值-0.446 V，最低值-1.245 V，有9处管地自然电位高于-0.85 V，说明部分管道牺牲阳极保护系统不合格。

⑥ 开挖检测

开挖点为牺牲阳极埋设点，管体上方有长30 mm、宽20 mm和长10 mm、宽10 mm的两处防腐层破损，管体未发现锈蚀，防腐层破损为安装牺牲阳极时防腐层未修补好所致。对该处破损以外的防腐层进行粘结力、厚度测试，测试结果基本满足SY/T 5918—2011《埋地钢质管道外防腐层修复技术规范》的要求。使用直流电火花检测仪对防腐层进行电火花检测，测试情况满足SY/T 4014—2007《钢质管道聚乙烯胶粘带防腐层技术标准》特加强级的要求。采用DM5E超声波测厚仪对管道壁厚测试，未发现管体壁厚减薄。采用THL-300便携式硬度计对管体母材区域进行硬度测试，未发现异常硬度值。

2 对埋地管道进行风险预评估

依据GB/T 27512—2011《埋地钢质管道风险评估方法》，对该管道进行风险预评估。

2.1 管道区段划分

根据现场勘查，丘海大道燃气管道位于市内人口较多、交通较繁忙的路段，属管道四级区段。

2.2 计算失效可能性得分

根据GB/T 27512—2011《埋地钢质管道风险评估方法》第7.5.1条，丘海大道燃气管道采用基本模型计算失效可能性得分，失效可能性得分计算公式为：

S=100-(0.3S1+0.3S2+0.1S3+0.3S4)

(1)

式中S——失效可能性得分

S1——第三方破坏得分

S2——腐蚀得分

S3——设备(装置)及人员操作得分

S4——本质安全质量得分

① 第三方破坏评分

第三方破坏评分总分100分，主要从地面活动水平、埋深、地面装置及其保护措施、占压、管道标志、巡线、公众教育等方面进行评分。地面活动水平总分30分，管道附近人口密度越小、居民楼越少、交通越不繁忙、建设施工活动越少，得分越高。埋深总分8分，管道埋深越满足规范要求，得分越高。地面装置及其保护措施总分8分，管道安全间距越大、保护措施越多，得分越高。占压总分6分，管道占压现象越少，得分越高。管道标志总分8分，管道地面标志越清晰完好，得分越高。巡线总分25分，巡线频率越高、巡线越认真仔细、巡线人员责任心越强，得分越高。公众教育总分15分，与公安部门、居委会等联系越紧密、进行的宣传活动越多，得分越高。

丘海大道燃气管道沿线人口密度较大、交通较繁忙、管道占压情况较多，但是管道埋深足够，地面标志大部分清晰完好，巡线工作频率较高，巡线方式沿管道区段逐步巡线，宣传活动进行较好。丘海大道燃气管道第三方破坏评分为66分，具体评分见表1。

表1 丘海大道燃气管道第三方破坏评分

② 腐蚀评分

埋地钢质燃气管道因腐蚀穿孔发生泄漏极易造成安全事故，腐蚀评分总分100分，主要从大气腐蚀、内腐蚀、土壤腐蚀等方面进行评分。大气腐蚀总分10分，若管道是埋地段，则无大气腐蚀，得10分；若管道是跨越段，则根据跨越段位置特点、结构特点、防腐层质量等进行评分。内腐蚀总分10分，介质中含水量越低、二氧化碳含量越低、硫化氢含量越低，得分越高；气质检测周期越满足实际需要，得分越高。土壤腐蚀总分80分，环境腐蚀性影响越低(包括土壤电阻率越高、杂散电流干扰越少)、防腐设计越好(包括防腐设计单位具备相应资质、防腐设计采用现行标准、符合设计标准规范)、防腐层质量越高(包括防腐层类型、制造质量、施工质量、全面检验质量、维护质量等)、深根植被影响越少、阴极保护系统越完善(包括阴极保护系统的产品质量、安装质量、检查质量、测试质量等)，得分越高。

根据丘海大道燃气管道全面检验中的环境腐蚀性调查、防腐层检测、阴极保护系统检测等情况对腐蚀进行评分。丘海大道燃气管道腐蚀得分为60.5分，具体评分见表2。

表2 丘海大道燃气管道腐蚀评分

③ 设备(装置)及人员操作评分

设备(装置)及人员操作评分总分100分。设备(装置)功能及安全质量总分25分，设备(装置)的性能及操作性、质量证明文件、检验质量、计量质量、保护装置等安全质量越高，得分越高。设备(装置)维护保养总分15分，设备(装置)维护规程越完整正确、维护保养规程执行情况越好，得分越高。设备(装置)操作总分23分，操作规程越完整正确、操作规程执行情况越好、操作人员越专业越有经验，得分越高。人员培训与考核总分20分，培训制度执行越好、培训内容越全面、培训材料越完整、培训考核激励越完善，得分越高。安全管理制度总分8分，安全责任制度越健全、设置安全机构及安全人员越完善，得分越高。防错装置总分9分，防止误操作硬件措施、联锁装置、计算机控制操作软件等越完善，得分越高。

根据丘海大道燃气管道全面检验中资料审查情况，对管子、管件、设备等，以及安全管理制度、维护人员持证培训情况、操作规程、维护保养等进行评分。丘海大道燃气管道设备(装置)及人员操作得分为57分，具体评分见表3。

表3 丘海大道燃气管道设备(装置)及人员操作评分

④ 管道本质安全质量的评分

管道本质安全质量的评分总分100分。设计施工控制总分45分，设计单位及人员资质越齐全、设计标准文件越规范、管道元件制造单位资质越齐全、管道元件质量越高、安装单位资质越齐全、施工组织越规范、焊接质量越高、压力试验等竣工验收越规范、监检单位及人员资质越齐全、监理单位及人员资质越齐全，得分越高。检测及评价总分35分，管道使用时间越短、泄漏检测周期越满足实际需要、管道缺陷检验单位及人员资质越齐全、管体检验缺陷越少，得分越高。自然灾害及其防范措施总分20分，风载荷、雪载荷、滑坡泥石流、地震洪水等自然灾害的防护措施越完备，得分越高。

根据丘海大道燃气管道全面检验中资料审查情况及检验情况，对设计、安装、竣工验收等情况，监理、监检以及泄漏检查情况，灾害防护措施等进行管道本质安全质量的评分。丘海大道燃气管道管道本质安全质量得分为53.5分，具体评分见表4。

表4 丘海大道燃气管道管道本质安全质量评分

⑤ 失效可能性得分计算

根据公式(1)，计算得到丘海大道燃气管道失效可能性得分为40.3。

2.3 计算失效后果得分

失效后果表示的是潜在的管道泄漏、燃烧、爆炸等事故可能引起的最严重的人员伤亡、直接经济损失、无形损失等后果。失效后果评分总分150分。介质的短期危害性评分总分36分，从介质的燃烧性、反应性、毒性进行综合评分，即可燃介质闪点越低，得分越高；介质放热的峰值温度越低，得分越高；最高工作压力越高，得分越高；介质毒性越大，得分越高。介质的最大泄漏量评分总分20分，可能的介质最大泄漏量越大，得分越高。介质的扩散性评分总分15分，可能的泄漏处地形越开阔，得分越高；可能的泄漏处年平均风速越高，得分越高。人口密度评分总分20分，可能的泄漏处人口密度越大，得分越高。沿线环境评分总分15分，可能的泄漏处两侧居住区、商业区、工业区越密集，得分越高。泄漏原因评分总分8分，泄漏原因如果是第三方破坏或自然灾害，得分越高。供应中断对下游用户影响评分总分36分，抢修时间越长，得分越高；影响范围和程度越大，得分越高；用户对管道输送介质越依赖，得分越高。

根据以上打分原则，丘海大道燃气管道失效后果得分为90分，具体评分见表5。

表5 丘海大道燃气管道失效后果评分

2.4 计算风险值

风险值计算公式为：

R=SC

(2)

式中R——风险值

C——失效后果得分

根据公式(2)，可以计算得出丘海大道燃气管道的风险值为3 627。

2.5 确定风险等级

根据GB/T 27512—2011《埋地钢质管道风险评估方法》第10.1条“风险绝对等级划分”中关于风险绝对等级的划分原则，如果风险值R∈[0，3 600)，则风险等级为低风险绝对等级；如果R∈[3 600，7 800)，则风险等级为中等风险绝对等级；如果R∈[7 800，12 600)则风险等级为较高风险绝对等级；如果R∈[12 600，15 000]，则风险等级为高风险绝对等级。根据以上风险等级划分原则，初步判定丘海大道燃气管道的风险等级为中等风险绝对等级。

3 完成整改并进行风险再评估

对于在风险预评估及全面检验中发现的问题，由检验单位书面通知燃气管道经营企业，燃气管道经营企业完成问题整改后，应通知检验单位进行复验，复验合格后由检验单位进行风险再评估，风险再评估的内容、程序、评分原则与风险预评估一致。

① 丘海大道燃气管道整改的内容

对于丘海大道燃气管道，燃气管道经营企业对占压问题进行了整改，对原21处占压大部分已和园林绿化、其他市政单位协商移除占压物或改线，对暂时无法移位的阀门井也采取增加套管保护等措施；对原标志桩损坏、偏移、缺失等部分进行了修补；对阀门井进行了抽水、除锈、刷漆等，并对发生泄漏的阀门井注油孔进行了更换；对50处防腐层破损处进行了开挖修补，防腐层质量状况明显提升；对原9处阴极保护不合格的位置均进行了牺牲阳极增补。同时燃气管道经营企业也增加了管道巡查力度，加强管道沿线安全宣传活动等。经检验单位复验，燃气管道经营企业对发现的安全隐患进行的整改情况较好，复验合格。

② 风险再评估

检验单位根据复验数据对丘海大道燃气管道进行风险再评估，对已经整改项目进行了重新评分，重新计算得到失效可能性得分为30.55，失效后果得分为83，燃气管道的风险值为2 535.65，为低风险绝对等级。由此可见，通过风险评估促使企业对存在的安全隐患进行整改，可以有效降低管网风险。

4 进行风险管控

燃气经营企业对燃气管网进行风险管控可利用四色标注法对地理信息系统(GIS系统)进行标注，即按风险级别由高到低可采用四色标注法进行划分，如重大风险、较大风险、一般风险和低风险，分别对应红、橙、黄、蓝4种颜色，然后在GIS管网图上按红、橙、黄、蓝4种颜色对管道进行风险级别着色标志，建立管网风险管控图层。根据丘海大道燃气管道风险再评估结果，对应GIS管网图上按蓝色标注。尽管风险较低，仍然要采取管控措施以防止风险等级升高，如加强管道巡检，加强管道沿线安全保护宣传工作，及时对管道进行全面检验。