深圳燃气管道完整性管理实践和等级评价

2023-11-13王文想

中国特种设备安全 2023年10期

王文想

（深圳市燃气集团股份有限公司深圳 518049）

地下燃气管道是城市安全运行的“生命线”，作为城市能源供应的大“动脉”之一，为城市生产生活提供了安全环保的清洁气源。在管道运行一段时间后，由于腐蚀、老化，施工质量不规范或外界破坏等，造成近年来燃气事故频繁发生，严重威胁人民群众的生命健康和财产安全。《湖北十堰“6．13”重大燃气爆炸事故调查报告》[1]显示，事故造成26人死亡，138人受伤。事故不仅造成重大人员伤亡和经济损失，也给城市公共安全带来巨大挑战，事故后果和教训极为深刻。

目前，深圳地区敷设有342 km高压燃气管道和8 200余km中低燃气管道，管道周边环境复杂、人员密度大、建构筑物多、第三方施工活动频繁，安全管理面临较大挑战。深圳燃气借鉴长输管道先进管理经验，积极开展燃气管道完整性管理，实现安全风险可控。

1 城镇燃气管道完整性管理现状

管道完整性管理理念是识别导致事故发生的因素，预防事故的发生。经过多年的研究和实践，管道完整性管理已成为管道行业广泛认可的安全管理模式，是保障管道本质安全的根本技术。中石油管道公司管道完整性管理实践充分证明，实施完整性管理消除了大量隐患，风险得到控制，本质安全得到提高[2]。因此，管道企业开展完整性管理研究和实践十分有必要，目前已成为城市燃气管道安全管理研究的重要内容。中石油昆仑燃气、深圳燃气和北京燃气等燃气企业在行业内较早启动管道完整性管理研究工作。但我国尚未出台城镇燃气管道完整性管理的国家标准或行业标准。

在国外，美国机械工程师协会制定了ASME B31.8S《天然气管道完整性管理系统》，美国石油协会制定了API ll60《危险液体管道完整性管理系统》[3-4]。2009年颁布美国联邦法规《49 CFR Part192 Sub Part P》（《燃气管网完整性管理》），开始立法推行城市燃气管道完整性管理（Distribution Integrity Management Program，DIMP)。此后该法规成为燃气管道完整性管理的纲领性文件，并在各大燃气运营商中实施。自推行城市燃气管道完整性管理以来，美国城市燃气管道安全得到大幅提升，全美城市燃气管道泄漏率从2010年的0.072 km-1下降到2018年的0.058 km-1。

2 深圳燃气管道完整性管理应用

城市燃气管道不同于长输管道，城市燃气管道多弯头、分支，管径和壁厚变化大，压力级别多。深圳燃气参照长输油气钢质管道完整性管理先进做法，结合城镇燃气管道的特点，提出了管道完整性管理顶层框架，建立了包括数据采集、单元识别、风险评价、风险控制和效能评价的完整性管理体系。整个体系包括总则、程序文件和作业文件三级文件，用于规范数据采集与管理、风险评价和风险控制等完整性管理工作流程、内容和要求等，适用对象为场站、高压和中压燃气管道。

此外，深圳燃气还建立了完整性管理数字化平台，涵盖了管道建设期数据采集、运行期管道检测、维修维护等多个方面。通过体系文件、系统平台与业务应用构成了深圳燃气管道完整性管理应用框架[5-6]，具体的应用时期包括燃气管道建设期和运行期。

2.1 建设期的完整性管理

管道完整性管理在建设期的运用是管道完整性管理的基础。深圳燃气自开展建设期管道完整性管理以来，高度重视管道施工数据采集和整理。数据采集内容主要包括管道中心线坐标、高程、埋深、地理环境等地理信息，以及管道材质、壁厚、防腐、焊接、检验等管道属性数据。管道施工数据的采集工作应伴随着管道施工安装同时进行，并在管道覆土回填前完成，主要北斗（Real - Time Kinematic，简称RTK）定位仪采集管道属性数据和地理信息化数据。

为提升施工数据采集效率和质量，深圳燃气开发了施工数据采集系统，依托施工数据采集系统开展高压、中压管道施工安装数据采集和管理。1）通过关联施工项目信息，重点采集施工管道材料信息、管件及安装信息、管道焊接检验及防腐信息、穿跨越及施工方式、管道保护、附属设施安装及位置信息等关键信息。2）打通施工数据采集系统和地理信息系统（GIS），以及完整性系统接口，实现信息共享。3）基于固化于施工数据采集系统中的基础校验、存在校验、逻辑校验和GIS校验规则，针对现场采集的施工数据进行严格的数据校验，保障数据的准确。

最后，通过GIS平台对基础地理数据、管道本体数据、管道施工数据及数据采集系统实现对施工现场的实时施工数据采集和展示，保证施工现场数据采集的方便、准确、及时和完整，并在后台地图上即时查看现场采集的数据成果。另外，管道焊接及检验信息作为高压管道施工质量的一项重要指标，应进行数字化处理，储存到施工数据采集系统，实现数字化管理。中压管道应重点关注埋深和位置信息。

2.2 运行期管道完整性管理

管道运行阶段的主要任务是利用管道建造和运行维护数据，科学开展风险评价，严格落实风险管控，保障管道处于风险合理可接受的运行状态。

●2.2.1 风险评价

深圳燃气通过调查燃气管道的周边社会环境、人员活动、自然环境等因素，提出燃气管道危害因素的识别与分类方法，统计因腐蚀、自然与地质灾害、挖掘损伤、蓄意破坏、制管与施工、误操作等多个因素导致事故发生的频率，形成各种失效因素导致管道失效的基本概率。并结合国内外燃气管道事故统计，分析各类因素在危害因素中的权重，量化各类影响因素对燃气管道失效概率的影响。依据国家和行业相关标准，建立适用于企业的燃气管道风险评估模型和风险判定标准，形成系统的风险评价体系，指导企业开展风险分级管控[7]。目前，深圳燃气每年定期开展管道周边环境数据采集和风险评价工作，管道整体风险可控，未发现重大风险。

针对管道腐蚀缺陷，宜采用ASME B31G—2009《腐蚀管道剩余强度测定手册》中的腐蚀管道安全评价方法，计算腐蚀管道的安全操作压力，确定腐蚀管道的安全运行能力；针对管道焊缝缺陷，主要应用美国石油协会API发布的API 579—2007《合于使用》中的裂纹评价程序来评价裂纹缺陷；针对管道变形缺陷，主要采用SY／T 6996—2014《钢制油气管道凹陷评价方法》来评价管道凹陷。通过对管道本体缺陷进行专项评价，确定管道安全状态，指导制定管道维修维护计划。

●2.2.2 风险控制

深圳燃气通过收集定期开展管道内检测和定期检验，地灾灾害调查、管道日常巡检和第三方工地巡查管理等管道信息，重点开展了管道内检测、定期检验和其他检测数据的质量审核和统计分析，以及管道缺陷修复和风险控制措施核查，最后给出风险评价分析及建议措施，具体技术路线如图1所示。

图1 钢质管道风险管控流程图

燃气管道风险管控要重点依托具体业务，建立风险清单和台账，依据管道完整性管理的流程，利用完整性管理系统做好记录，及时分析处理，实现闭环管理。深圳燃气结合多年的管道运行管理经验，将管道本体缺陷治理、防腐防护、地质灾害、管道保护等列为风险管控的重点。

1）管道本体缺陷治理。自2013年以来，深圳燃气结合管道服役时间和腐蚀情况，合理制定内检测和外检测计划。其中服役时间较长、腐蚀速率较快的重点管道，内检测和外检测周期适当缩短。目前，部分高压、次高压管道已完成第二轮内检测，并进行前后两次内检测数据自动对齐，为腐蚀缺陷评价提供详细数据。另外，所有高压、次高压管道已按照检测周期要求开展定期检验。对于内检测发现的管道腐蚀、变形和焊缝缺陷，先后采用复合材料修复、钢质环氧套筒、B型套筒、安全评估等方式修复处理，对于定期检测发现的防腐层疑似缺陷进行开挖验证和修复。深圳燃气运用完整性管理系统分类储存相关检测数据，通过派发工单和跟踪记录维修过程，实现缺陷修复闭环管理。

2）防腐防护。深圳燃气通过开展特殊施工管段阴保问题整改，安装极性排流器，采取强制电流和牺牲阳极联合保护阴极保护系统升级改造，不断提升管道阴极保护水平。目前，高压、次高压管道沿线设置19处强制电流阴保站，安装恒电位仪41台，19处强制电流阴保站的恒电位仪运行情况较好，基本保持全年持续运行，满足SY／T 5919—2009《埋地钢质管道阴极保护技术管理规程》中对阴极保护系统运行率大于98%的技术要求。

3）地质灾害。深圳燃气部分山地管线穿跨越地段多为沟壑、山地，地形起伏，地质环境复杂，存在较大的地灾风险。2012年以来，通过委托专业机构进行高压、次高压燃气管道沿线的地质灾害调查工作，对管道沿线可能遭受的地质灾害类型及危险性做出了初步评价，按照危险性高低进行分类分级管理。对于发现的地质灾害点，已通过工程治理、定期巡查和安装地质灾害监测与预警管理系统加强管理。目前，深圳燃气只有危险性小和中等的地质灾害点，无危险性大的地质灾害点。

4）管道保护。管道保护主要任务是防范第三方工地破坏，应充分利用各种智能化的监控手段辅助日常巡查。（1）深圳燃气积极利用智能感应警报器，进行全天候、不间断的监测保护，减少第三方施工破坏；（2）定期开展第三方工地风险评估和标准化建设，通过增加临时标示牌、张贴警示标语、采取硬隔离围栏等措施，坚决防范第三方施工损坏；（3）推行管网分级巡查管理，根据不同压力等级、施工类型等按风险大小确定巡查周期，提高了管网巡查工作的针对性；（4）积极推广使用手机智能巡查系统，深圳燃气自主研发了手机智能巡查系统，实现巡查计划生成、事件处理、统计分析等信息化集成，加强了对巡查人员的管理力度和隐患处置能力，提高管道保护水平[8]。

3 管道完整性管理等级评价

目前，城镇燃气管道尚没有管道完整性等级评价相关标准或规范，但是，城镇燃气管道完整性等级评价可参照SY／T 7472—2020《油气管道完整性管理等级评估规范》执行。依据SY／T 7472—2020，管道完整性管理等级评估主要从体系要求指标和执行效果2个指标开展。其中完整性管理等级取体系要求和执行效果等级中较低者。

体系要求指标又进一步分为完整性方法指标和管理指标2个方面：完整性方法指标包括数据管理、高后果区识别、风险评价、完整性评价、维修维护和效能评估6个程序以及相应的23个一级要素、93个二级要素；管理指标包括领导与承诺、资源配置、人员资质与培训、变更管理和体系管理5个程序以及相应的12个一级要素、44个二级要素。

依照管理水平的高低，管道完整性管理分为合法合规级、完整性初级、完整性中级、完整性高级4个阶段，每个管理阶段对应不同的管理要素和子程序。体系要求等级与管理阶段各等级之间的对应关系见表1。

表1 体系要求等级划分表

深圳燃气通过参考长输油气管道完整性管理等级评估相关规范，对深圳燃气管道完整性管理体系文件和执行效果进行评估，用以判断管道完整性管理成效和等级。

首先，深圳燃气参考ASME B31.8S和SY／T 6621—2016《输气管道系统完整性管理规范》，结合所辖管道分布及特点，建立的完整性管理流程和体系文件，主要包括领导与承诺、资源分配、人员资质与培训、变更管理、数据收集与管理、管理单元识别、风险评价、风险控制、效能评价等内容。

其次，执行效果以管道风险识别、评价和控制情况为主要考核指标。深圳燃气采用GIS、完整性管理和智能巡查等系统实现了管道数字化管理，建立了高压、次高压钢质管道数据采集、单元识别办法和风险评估方法，完成了高压、次高压钢质管道内检测、定期检验等。另外，开展了管道保护、腐蚀防护、地质灾害调查和智能监测，有效实现了钢质管道风险控制。

综上所述，在收集管道完整性管理相关技术文件和管道完整性应用数据的基础上，初步判断完整性管理等级。然后按照SY／T 7472—2020规定的流程，选择相应的评估要素，要素涵盖程序文件和对应的一级要素、二级要素，然后按照符合、部分符合、不符合进行打分，综合判断。

经过综合评定，深圳燃气管道完整性管理等级为“中级良好”，如图2所示。

4 存在的问题

1）燃气管道完整性管理基础薄弱。由于早期燃气管道工程建设施工质量把关不严格，造成管道路由、埋深、壁厚等基础数据缺失或数据准确性差，部分运行管道不具备内检测工艺条件，导致无法有效开展管道完整性管理。此外，完整性管理涉及管道腐蚀、检测、评价等多学科专业知识，具有较强的专业性。但是，燃气行业完整性管理专业人才储备不足，一定程度上制约燃气管道完整性管理的推广和应用。

2）城镇燃气管道完整性管理标准规范缺失。我国城镇燃气管道完整性尚无国家标准或行业标准可依，尤其是燃气管道是否应该划分高后果区，以及如何划分高后果区还存在一定困扰和疑惑。根据深圳燃气管道周边环境调查，如果按照长输管道高后果区划分标准，那么深圳燃气90%以上的管道位于高后果区，划分高后果区对深圳燃气管道安全管理的指导意义不大。因此，亟须制定城镇燃气管道完整性管理规范及配套标准体系，推动我国燃气管道完整性管理应用和推广。