孫雨婷樊建春劉書杰（.中國石油大學(xué)（北京）機(jī)械與儲運(yùn)工程學(xué)院， 北京 000； .中海油研究總院， 北京 0007）

城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿腊踩L(fēng)險(xiǎn)防范技術(shù)探討

孫雨婷1樊建春1劉書杰2
（1.中國石油大學(xué)（北京）機(jī)械與儲運(yùn)工程學(xué)院， 北京 102200； 2.中海油研究總院， 北京 100027）

城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿朗菄页擎?zhèn)化建設(shè)中的生命線工程，其安全性受到國家、地方政府和燃?xì)夤镜母叨汝P(guān)注。本文從事故統(tǒng)計(jì)、風(fēng)險(xiǎn)評估和缺陷檢測三個(gè)方面探討了城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿腊踩L(fēng)險(xiǎn)防范技術(shù)發(fā)展概況。首先，統(tǒng)計(jì)國內(nèi)外城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿罋v史事故案例，分析出四大主要危害因素；其次，對城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿赖亩ㄐ院投匡L(fēng)險(xiǎn)評估方法進(jìn)行了綜述，探討了方法優(yōu)缺點(diǎn)和適用性；最后，對目前城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿纼?nèi)、外檢測技術(shù)進(jìn)行了回顧和討論，針對存在問題探討了燃?xì)夤艿来庞洃浄墙佑|檢測技術(shù)前景和可行性。

城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿?；事故統(tǒng)計(jì)；風(fēng)險(xiǎn)評估；無損檢測；金屬磁記憶

0 引言

近年來，我國城鎮(zhèn)燃?xì)鈽I(yè)務(wù)發(fā)展迅速，截至2015年，中國使用城鎮(zhèn)燃?xì)馊丝谝呀?jīng)突破5.2億，作為燃?xì)廨斔蜕€工程的城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)長度累計(jì)超過51萬公里，比“十一五”末的36萬公里增長了44%。由于我國城鎮(zhèn)燃?xì)鈿庠捶N類繁多，存在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一的現(xiàn)實(shí)情況，加之我國地區(qū)差異、施工水平不一，燃?xì)夤艿赖目煽啃院头€(wěn)定性難以得到充分保證，且在役燃?xì)夤艿朗艿絻?nèi)部腐蝕、外部施工等因素的影響，久而久之易于造成不同程度的損傷，從而引發(fā)燃?xì)夤艿佬孤┦鹿?，造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。如2011年4月11日，北京市朝陽區(qū)和平東街一單元樓發(fā)生燃?xì)獗ㄊ鹿试斐蓸欠坎糠痔瑢?dǎo)致6死1傷，社會影響十惡劣。

當(dāng)前，燃?xì)夤艿赖陌踩\(yùn)行受到國內(nèi)外的廣泛關(guān)注，如何有效地降低燃?xì)夤艿腊踩L(fēng)險(xiǎn)，減少燃?xì)夤艿肋\(yùn)行故障和安全事故值得深入思考和研究。本文基于燃?xì)夤艿罋v史事故數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)分析了燃?xì)夤艿赖奈ｋU(xiǎn)有害因素，指出了燃?xì)夤艿腊踩芾淼谋∪醐h(huán)節(jié)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了燃?xì)夤艿里L(fēng)險(xiǎn)評估方法和檢測技術(shù)的適用性分析。

1 城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿朗鹿式y(tǒng)計(jì)與分析

相對來說，我國城市燃?xì)鈽I(yè)務(wù)起步較晚，目前沒有系統(tǒng)的管道事故統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。但國內(nèi)機(jī)構(gòu)給出一些不完全統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)具有重要借鑒作用。王婷等統(tǒng)計(jì)了我國2009-2010年城市燃?xì)夤艿酪l(fā)事故的主要因素是第三方破壞和腐蝕，其中第三方破壞占67%，腐蝕占10%。此外還存在材料缺陷、自然災(zāi)害及誤操作等與安全運(yùn)行突發(fā)事件相關(guān)的問題。從國內(nèi)外相關(guān)事故案例統(tǒng)計(jì)表明，第三方破壞、自然外力破壞、管道本身缺陷（材料、施工和腐蝕）和誤操作是引起燃?xì)夤艿朗鹿实乃拇笾饕蛩兀渲械谌狡茐臑槿細(xì)夤艿赖牡谝淮笾饕：σ蛩?。因腐蝕引起的事故率國內(nèi)外差別較大，國內(nèi)明顯高于國外，其主要原因是國內(nèi)燃?xì)夤艿啦牧掀焚|(zhì)和防腐技術(shù)都明顯低于國外。

2 城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿里L(fēng)險(xiǎn)評估方法分析

燃?xì)夤艿里L(fēng)險(xiǎn)評估的目的主要是發(fā)現(xiàn)可能存在的事故隱患及其事故后果， 對風(fēng)險(xiǎn)程度進(jìn)行評估，在此基礎(chǔ)上提出改進(jìn)措施等。目前，國內(nèi)外燃?xì)夤艿里L(fēng)險(xiǎn)評估方法主要有定性和定量兩類。

2.1 定性評估方法

目前國內(nèi)外提出的定性評估方法可歸為兩類：一類是主觀賦權(quán)評價(jià)法，主要由經(jīng)驗(yàn)豐富的專家進(jìn)行主觀判斷，得到相應(yīng)的比較權(quán)重，包括層次分析法和模糊綜合評判法等；二是客觀賦權(quán)評價(jià)法，主要由安全管理人員根據(jù)各指標(biāo)間相互關(guān)系確定權(quán)重，包括事故樹法、包絡(luò)分析法等。

層次分析法是一種簡便、靈活而又實(shí)用的多準(zhǔn)則決策方法，通過量化決策者的經(jīng)驗(yàn)和知識，將決策對象按照邏輯關(guān)系進(jìn)行分層和剖析，并根據(jù)專家的經(jīng)驗(yàn)性建議確定指標(biāo)間的權(quán)重。其優(yōu)點(diǎn)是通過對比進(jìn)行標(biāo)度， 增加了判斷的客觀性， 增強(qiáng)科學(xué)性和實(shí)用性。適用于具有定性的， 或定性、定量兼有的決策分析，但分析因素不易過多，一般要求不超過9個(gè)。

模糊綜合評判法是一種以模糊數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，將不易定量化描述的因素或事物關(guān)系進(jìn)行模糊定量化描述，并進(jìn)行綜合評價(jià)的方法。由于數(shù)學(xué)模型簡單、容易掌握， 適用于多因素、多層次的復(fù)雜問題的評價(jià)，目前應(yīng)用范圍廣泛，涵蓋了各個(gè)風(fēng)險(xiǎn)評估領(lǐng)域。

事件樹分析法通過分析初因事件可能導(dǎo)致的各種事件序列的結(jié)果，評估整個(gè)系統(tǒng)的可靠性和安全性。事故樹法的主要目的是分析燃?xì)夤芫W(wǎng)失效泄漏的因果關(guān)系，按照發(fā)生的原因及條件進(jìn)行歸類。這種方法可以用于燃?xì)夤芫W(wǎng)失效后果的成因和概率，但難以分析燃?xì)馐鹿屎蠊拇笮『陀绊懛秶?/p>

數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法是一種運(yùn)籌學(xué)、管理科學(xué)和數(shù)理經(jīng)濟(jì)學(xué)交叉的方法。可以對決策單元進(jìn)行效率評價(jià)，可以分析、比較投入與產(chǎn)出之間的對應(yīng)關(guān)系，得到大量在經(jīng)濟(jì)學(xué)中具有深刻經(jīng)濟(jì)含義和背景的管理信息，有效避免主觀因素，簡化算法、減少誤差，通過分析輸入與輸出之間的關(guān)系判斷風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的可能性及大小。

2.2 定量評估方法

目前，我國城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿蓝匡L(fēng)險(xiǎn)評估研究仍處于起步階段，尚存在許多不足，沒有完整的燃?xì)夤艿蓝匡L(fēng)險(xiǎn)評估方法體系。探究其主要原因是城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿朗鹿蕯?shù)據(jù)庫不完善，能利用的可靠統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)嚴(yán)重缺乏，加之我國南北差異大，危害因素具有模糊性和不確定性，進(jìn)行定量風(fēng)險(xiǎn)評估難度非常大。目前定量評估方法，針對不同事故后果的分析模型有很多種，燃?xì)夤艿蓝匡L(fēng)險(xiǎn)評估包括事故后果分析、可能性分析、失效傳播分析等方面。每一種方法計(jì)算思路都有不同，目前缺乏普遍認(rèn)可的統(tǒng)一的定量評估分析和計(jì)算模型。另外，現(xiàn)有燃?xì)夤艿蓝匡L(fēng)險(xiǎn)評估方法未能充分考慮管道局部失效的傳播效應(yīng)，不能定量計(jì)算燃?xì)夤艿榔茐囊院笤斐傻慕?jīng)濟(jì)損失和人員傷害等。韓朱旸提出了一種城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿蓝匡L(fēng)險(xiǎn)評估方法。首先進(jìn)行可能性分析，主要通過修正的經(jīng)驗(yàn)公式定量計(jì)算燃?xì)夤芫W(wǎng)管段失效率；其次進(jìn)行事故后果分析，根據(jù)燃?xì)夤艿肋\(yùn)行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和事故案例經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，定量計(jì)算城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿揽赡茉斐扇藛T傷亡和財(cái)產(chǎn)損失的風(fēng)險(xiǎn)情況。

3 城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿廊毕輽z測技術(shù)分析

為加強(qiáng)城市燃?xì)夤艿赖陌踩a(chǎn)與管理，保障城鎮(zhèn)能源供應(yīng)與使用安全，對城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿肋M(jìn)行定期檢測尤為必要。目前，天然氣管道檢測實(shí)施方式主要分內(nèi)檢測技術(shù)和外檢測技術(shù)。

3.1 內(nèi)檢測技術(shù)

內(nèi)檢測主要用于查找管道內(nèi)腐蝕、局部變形以及焊縫裂紋等缺陷。目前，應(yīng)用較多的內(nèi)檢測方法主要有漏磁、超聲波、射線、渦流和紅外熱成像等檢測技術(shù)。近年來，隨著電子和信息技術(shù)發(fā)展、信號處理器采樣速率的提高、檢測設(shè)備小型化和智能法的進(jìn)步，管道漏磁內(nèi)檢測技術(shù)取得長足發(fā)展，特別是與GIS、GPS 技術(shù)結(jié)合，使得漏磁檢測儀的分辨率、定位精度有了大幅度提高，目前國內(nèi)外長輸油氣管道的內(nèi)檢測基本都采用漏磁檢測技術(shù)。

城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿蓝酁榫W(wǎng)、枝狀，閥門和三通等構(gòu)件密布，變徑較多，因此，實(shí)施燃?xì)夤艿纼?nèi)檢測非常困難，其主要原因是城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿赖耐ㄟ^性差。城市燃?xì)夤艿涝跈z測原理和檢測方法上與長輸天然氣管道相同，不同的是搭載檢測儀器的智能機(jī)器人性能，對于燃?xì)夤艿?，提高智能機(jī)器人小型化和通過性至關(guān)重要。高慧明等探討了漏磁檢測技術(shù)在城市燃?xì)夤艿乐械膽?yīng)用，指出了目前很多城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿啦痪邆涔艿纼?nèi)智能檢測的條件，建議應(yīng)用內(nèi)檢測前對廠站收發(fā)球裝置及部分管道、管件進(jìn)行改造。曹建樹等綜述了國內(nèi)外城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿纼?nèi)檢測機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，重點(diǎn)分析了基于通信線纜和基于無線通信的兩種監(jiān)控系統(tǒng)。

3.2 外檢測技術(shù)

一般采用兩種方式加強(qiáng)燃?xì)夤艿婪栏阅?，一是在管道外加裝外防腐層，二是實(shí)施陰極保護(hù)系統(tǒng)。因此，燃?xì)夤艿赖耐鈾z測應(yīng)包括外防腐層檢測以及陰極保護(hù)效果檢測。普遍的外檢測方法包括： 標(biāo)準(zhǔn)管/地電位檢測、皮爾遜檢測、密間距電位測試、多頻電流測試、直流電位梯度測試。由于每一種檢測技術(shù)都有一定的適用范圍和適用性，因此，為了獲得外防腐層和陰極保護(hù)系統(tǒng)更好的檢測結(jié)果，通常需要采用兩種或兩種以上的檢測技術(shù)進(jìn)行融合。鑒于國內(nèi)外有很多文獻(xiàn)報(bào)告，本文不再詳述。

到目前為止，雖然內(nèi)檢測被認(rèn)為是埋地管道最有效的檢測方法，但是局限于燃?xì)夤艿纼?nèi)空間和角度限制以及管道變徑等因素，對在役燃?xì)夤艿缹?shí)施內(nèi)檢時(shí)非常容易發(fā)生卡堵，需要配合大量的開挖工作，影響燃?xì)夤艿赖脑谝圻\(yùn)行，而且對大多數(shù)分支燃?xì)夤艿罒o能為力，因此檢測成本高、費(fèi)時(shí)費(fèi)力。常規(guī)的外檢測方法只能確定管道外絕緣保護(hù)層的損傷部位，無法評價(jià)管道的金屬狀態(tài)。由于目前埋地燃?xì)夤艿罊z測領(lǐng)域的現(xiàn)狀，造成埋地燃?xì)夤艿涝谝圻\(yùn)行狀態(tài)的評定只能是局部選擇性的檢測，不能開展全面的在役非開挖、非接觸檢測與評定。非接觸磁記憶檢測技術(shù)的出現(xiàn)，使得埋地燃?xì)夤艿涝谝鄯墙佑|檢測與評定走進(jìn)了一個(gè)全新的時(shí)代。近年來，西南油氣田、勝利油田、中國石油大學(xué)（北京）、東北石油大學(xué)等單位相繼開展了技術(shù)研究與現(xiàn)場應(yīng)用工作。通過多年的研究和對現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與分析，埋地燃?xì)夤艿来庞洃浄墙佑|檢測技術(shù)被認(rèn)為是一種非常具有應(yīng)用前景的無損檢測與診斷技術(shù)。

4 結(jié)論和展望

近年來，國內(nèi)城鎮(zhèn)燃?xì)鈽I(yè)務(wù)飛速發(fā)展，對國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)起到了重要作用，然而燃?xì)夤艿朗鹿暑l發(fā)同樣給國家和社會造成嚴(yán)重負(fù)面影響。目前城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿腊踩L(fēng)險(xiǎn)防范技術(shù)需要進(jìn)一步改進(jìn)完善。國內(nèi)迫切需要建立一個(gè)全面、系統(tǒng)的燃?xì)夤艿罋v史事故案例庫，為燃?xì)夤艿里L(fēng)險(xiǎn)評估提供基礎(chǔ)。需要統(tǒng)一規(guī)范燃?xì)夤艿蓝匡L(fēng)險(xiǎn)評估體系和方法，改進(jìn)小口徑燃?xì)夤艿纼?nèi)檢測技術(shù)，優(yōu)化管道內(nèi)檢測智能機(jī)械人性能，提高通過性。同時(shí)也需要加強(qiáng)非接觸式管道缺陷外檢測技術(shù)研究，提高燃?xì)夤艿廊毕輽z測的效率和實(shí)用性。

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