油气站场内管道风险评价方法研究

林现喜 张克政(中海石油气电集团，北京 100028)

0 引言

油气站场内管道种类繁多，系统管路复杂，很多工艺管道经常伴有介质的化学环境和热学环境，在复杂的工艺条件下运行，设计、制造、安装、检测、操作、维修的任何失误，都有可能导致管道的过早失效或发生事故。且由于承受高压，加上输送介质的易燃、易爆、有毒，一旦发生事故，后果十分严重。对油气站场内工艺管道进行风险评价，找出风险较大的管段，从而制定出有效的风险控制措施，确保安全平稳运营。

1 站场内管道风险评价流程

油气站场内管道风险评价主要包括风险识别、管段划分、管道失效概率和后果计算、风险数据归一化处理和风险管控措施制定和实施等，主要流程如图1 所示。

2 风险识别

站场工艺管道的失效原因有很多，常见的有材料缺陷、腐蚀、机械损伤、焊缝缺陷等。可分为三类：(1)与时间有关：外腐蚀、内腐蚀、应力腐蚀。(2)与时间无关：误操作、天气或外力。(3)固有因素：制造缺陷、设备因素、施工缺陷。

除上述主要原因外，随同管道的伴热管，其加重了管道的腐蚀，以及伴热管在管道上的焊接部位，都可能导致管道发生泄漏，由于防腐层相隔、其失效不易发觉。埋地管道固定墩位置，随着时间推移，固定墩可以发生位移导致管道发生断裂破坏。如果与固定墩直接接触的管道发生腐蚀破裂，更加不易察觉。站场内工艺管道由于上述主要的失效原因，可能会导致“跑、冒、滴、漏”，极有可能导致火灾或爆炸。

3 管段划分

油气站场内管道应该被划分成具有相似性质和功能的管段进行分析，并且要依据一些主要标准对其进行分段，以下面标准应该被考虑到管道分段中：(1)地上和地下管道要分开考虑。(2)管道分段可以根据相似的性质考虑，如相似的操作条件，如温度、压力、流速；和相似的工作条件，如产品类型、管道使用年限、管道条件、检测历史。(3)管道分段还可以根据相似的失效结果(如输送介质、影响范围等)。

图1 站场内管道风险评价流程

4 管道失效概率计算

4.1 埋地工艺管道失效概率

埋地管道失效概率主要考虑内外腐蚀的破坏机制、外力、材料问题、操作或设备故障、以及其他原因。对于埋地管道的基础失效概率，用户可根据历年数据得出，也可使用文献或者其他数据库推荐的基础失效概率(例如EGIG)，根据API Publ 353 推荐的工艺管道基础失效概率为：Pbf=1.5×10-5次/每百米每年。

则埋地管段失效概率确定：

式中：Pbf为基础失效概率；MFar/t为腐蚀修正系数；MFsoil-to-air为管段土壤空气接触面修正系数；MFRoadCross为管段穿越道路修正系数；MFPipe-loc为管道位置修正系数；#of 100m Section 为计算的管段长度相对于100m 的倍数。

4.2 地上工艺管道失效概率

地上工艺管道失效概率主要考虑的因素包括：内外部腐蚀破坏机制、外力、材料问题、操作或设备故障、以及地上管道泄漏混杂的原因。地上管道的基本泄漏频率是API Publ 353 推荐为8.1×10-6次/年*百米。

当腐蚀率已知时，可以假设腐蚀机制已导致变薄或腐蚀的平均速率超过了基本定义的时间。失效可能性通过测试腐蚀率比预期的高来评价。发现这些高频率的可能性要通过已经进行的检测的数量和类型确定。检测的越彻底，数量越多，腐蚀率的约定越准确，失效概率越符合实际。

则地上工艺管道失效概率确定：

式中：Pabove-base为基础失效概率；MFar/t为地上管道腐蚀修正系数；#_of_100m_section为计算的管段长度相对于100m 的倍数。

5 管道失效后果计算

失效的后果可分为三个方面：(1)环境影响后果(ECOF)：包括周围的环境及其生态环境。(2)公众影响后果(PCOF)：包括人员健康、安全和消防冲击设备和周边社区。(3)商业影响后果(BCOF)：包括公司的经济和企业影响。

失效后果可能包括以上后果中的一种，例如ECOF，或者所有三种后果。如果三种后果都分析了，可以结合使用各种不同的权重因子提供一个总失效后果数。如果要研究仅仅其中的一个方面，或者如果想应用结果的最高价值，那么可以把剩余的加权因子设置为0。当结合之后权重因素被分配给三个方面，他们权重之和为100%。

6 风险归一化处理

通过计算出来的工艺管道失效概率和失效后果，应进行风险归一化处理，并将失效后果值和失效概率值标在风险矩阵上，可以更加直观的看出管段的风险情况，利于管理者做出决策，风险矩阵如图2 所示。

图2 风险矩阵

7 风险控制措施

对站场内工艺管道进行检测，且提高检测的等级和次数，并且根据检测和评价结果维护维修管道。建议为站场内管道安装区域阴极保护系统，减缓管道的腐蚀速率。加强站场内管道土壤-空气接触面的防护和检测，防止其发生失效。 加强站场内工艺管道风险控制和管理。

8 结语

建立适用于工艺管道完整性管理的定量风险评价模型。结合风险矩阵和风险评价模型，提出将风险归一化处理的方法，方便管理者观察工艺管道风险分布情况。应用风险评价模型进行风险评价，发现站场内工艺管道的薄弱环节，为下一步有针对性的进行完整性检测、评价和管理做准备。站场内埋地管道的失效概率比较大，失效后果较低，降低风险的主要措施是采取手段降低失效可能性，通过检测的结论进行维护维修工作可降低失效概率，从而达到控制风险的目的。