王宏君　陳玉寶　郭艷偉　凌沛文

（廣東省特種設備檢測研究院　佛山　528251）

輸氣管道半定量風險評估標準的比較和應用

王宏君陳玉寶郭艷偉凌沛文

（廣東省特種設備檢測研究院佛山528251）

風險評估技術是管道完整性管理的關鍵技術，可以有效地提高油氣管道運行的安全性和經濟性。半定量的風險評估方法是目前我國較為實用的風險評估方法。針對國內現(xiàn)行有效的兩個埋地油氣管道半定量風險評估標準GB/T 27512—2011《埋地鋼質管道風險評估方法》和SY/T 6891.1—2012《油氣管道風險評價方法 第一部分：半定量評價法》，對其管段劃分原則、評分體系、風險計算、風險等級劃分及對實際案例的評估結果進行了分析和比較。通過案例應用分析，表明國標的實用性更好。

輸氣管道風險評估半定量應用和比較

1　油氣管道風險評估技術的發(fā)展背景

風險評估技術是管道完整性管理的核心，其通過管道線路的危害辨識和失效原因分析，將風險進行量化，得出不同的風險等級，從而有針對性的制定風險控制措施。該方法能夠合理地運用有限的人力、物力、財力等資源條件，達到最有效地減小風險的目的［1-3］。

最早將風險評估技術引入管道行業(yè)的是以美國W.K.M.公司為代表的管道管理和研究機構，其目的是減少二戰(zhàn)后興建的大量已老齡化的管道的事故發(fā)生率和延長其使用壽命，最大限度地保障當時工業(yè)化所需的大量的油氣輸送任務［4-5］。油氣長輸管道的風險評估技術與化工廠等生產單位的風險評估工作相比有其特殊性。目前，國外在管道風險評估方面做了大量的工作，已有成型的商用風險評估軟件如加拿大C-FER公司研制的PIRAMID軟件、挪威船級社DNV開發(fā)的Orbitpipeline軟件，這些軟件基本能夠做到對管道風險進行量化分析［6-9］。

國內在西氣東輸管道江蘇段、陜京二線上與Advantica等公司合作做了一些管道風險評估工作；2005年，中國石油管道分公司與DNV合作，對秦京線5段管段和3個輸油站進行了定量風險評估；2007年，中國石油管道分公司與美國ENE公司合作對港棗線大港首站進行了風險評估［10-13］?？偟膩碚f，國內的管道風險評估技術正處于起步階段，還沒有形成系統(tǒng)的失效數據庫，目前正在逐步開展歷史數據積累和風險評價技術的完善工作，相繼頒布了兩個埋地油氣管道半定量風險評估標準：GB/T 27512—2011《埋地鋼質管道風險評估方法》和SY/T 6891.1—2012《油氣管道風險評價方法 第一部分：半定量評價法》。

2　風險評估方法及原理

風險評價技術包括三大類方法：定性評價法、半定量評價法和定量評價法。TSG D7003—2010《壓力管道定期檢驗規(guī)則—長輸（油氣）管道》，介紹了常用的四種風險評估方法，專家評估法、相對評估法、場景評估法和概率評估法［14-15］。

專家評估法是一種定性評估方法，是指基于專家經驗和相關文獻資料，給出每個風險來源的失效可能性和失效后果的相對分值，并進一步計算管段的相對風險值。

相對評估法是一種半定量評估方法，是基于管道運行歷史、辨識其風險來源，給出影響失效可能性和失效后果的各個因素的定量權重，并進一步計算管段的相對風險值，該評估方法建立在與所評估管道有關的運行歷史和大量數據的基礎上，并且特別強調曾經發(fā)生的對管道運行造成影響的危險因素。該方法為完整性管理決策過程提供風險排序。與專家評估法相比，相對評估法比較復雜，要求更具體的管道系統(tǒng)數據。

場景評估法引入了概率分析的理念，是一種介于半定量評估方法和定量評估方法之間的一種演繹分析方法。該方法建立模型描述導致風險的單個事件或者一系列事件，對事件的失效可能性和相應的失效后果進行分析。通過建立事件樹，并通過事件樹、決策樹和事故樹的分析確定風險值。

概率評估法是一種定量評估方法。其運用數理統(tǒng)計的概率分析方法，針對每一種風險來源，分析失效可能性和事故后果之間的數量關系及其變化規(guī)律，從而對風險進行定量評價，給出可與事先確定的可接受風險進行比較的風險值。該方法需要有建立在統(tǒng)計基礎上的數據庫支持，數據需求量大，對數據完整性、準確性要求很高。

就其評價結果的準確性而言，定量法最好，其次是半定量法和定性法；就其評價成本而言，半定量法略高于定性法，定量法最高；而就現(xiàn)實情況而言，由于國內企業(yè)的管道數據庫建設才剛剛起步，缺乏完整和準確的管道完整性數據支持。因此，半定量的風險評估方法是目前我國較為實用的風險評估方法［16］。

3　半定量分析評估方法

我國現(xiàn)行有效的埋地油氣管道半定量風險評估標準有國家推薦標準GB/T 27512—2011《埋地鋼質管道風險評估方法》（下稱“國標”）和石油行業(yè)標準SY/T 6891.1—2012《油氣管道風險評價方法 第一部分：半定量評價法》（下稱“行業(yè)標準”）。國標根據管道的不同階段細化成四個失效可能性模型，分別為埋地鋼質管道可行性論證階段失效可能性模型、埋地鋼質管道設計審查階段失效可能性模型、埋地鋼質管道竣工交付階段失效可能性模型和埋地鋼質管道在用階段失效可能性模型［17］。行業(yè)標準僅適用于陸上油氣管道在役階段［18］。

3.1管道區(qū)段劃分原則

國標的管道區(qū)段劃分采用11個管道屬性不斷遞進細分的原則，即對已經按照上一個屬性劃分好的每一個區(qū)段，再次根據本屬性進行區(qū)段細分。見圖1。

圖1　GB/T 27512—2011 管道區(qū)段劃分原則

行業(yè)標準的管道區(qū)段劃分采用關鍵屬性分段和或全部屬性分段兩種方式。關鍵屬性是指高后果區(qū)、管材、管徑、壓力、壁厚、防腐層類型、地形地貌、站場位置等管道的關鍵屬性數據，比較一致時劃分為一個管段。全部屬性分段是指收集所有管道屬性數據，當管線沿里程中有任何一個屬性發(fā)生變化時即插入一個分段點，從而將管線分為多個管段。

3.2輸氣管道在役階段風險評估體系

國標對輸氣管道在役階段失效可能性模型從第三方破壞、腐蝕、設備（裝置）及操作、管道本質安全等五個方面進行評價；對失效后果模型從介質的短期危害性、介質的最大泄漏量、介質的擴散性、人口密度、沿線環(huán)境、泄漏原因、供應中斷對下游用戶的影響等八個方面進行評價。每個方面的得分為其下設的一個或多個子評分項的得分之和。在進行風險評估時，根據管線的實際情況，從每個子評分項中選擇最接近實際情況的一項，通過加權計算確定失效可能性和失效后果的分值。在輸氣管道在役階段失效可能性模型中，該標準的評分項數量共有168項，失效后果評分項共有15項，見表1。值得一提的是，因沿線環(huán)境和輸送介質的不同，該標準對輸送天然氣城市燃氣管道、輸送人工煤氣城市燃氣管道的失效可能性模型的評分項作了調整，使其評估體系更加完整和有針對性。

表1　GB/T 27512—2011輸氣管道在用階段風險評估體系

項目　評分項　子評分項　數量C1設備（裝置）功能及安全質量　8 C2設備（裝置）的維護保養(yǎng)　4 C3設備（裝置）的操作　5 C4 人員培訓與考核　7 C5 安全管理制度　2 C6 防錯裝置　4 C 設備（裝置）及操作情況失效可能性D1 設計施工控制　39 D2 檢測及評價　5 D3 自然災害及防范措施　13 D4 管道工作壓力的穩(wěn)定性　1 E其他調查項　E5 將失效可能性得分調整為100的項　5 D管道本質安全質量情況F1.1 介質燃燒性　1 F1.2 介質反應性　2 F1.3 介質毒性　1 F2 介質的最大泄漏量　F2.1 介質的最大泄漏量　1 F1 介質的短期危害性F3.1 地形　1 F3.2 風速　1 F4 人口密度　F4.1 人口密度　1 F5沿線環(huán)境　F5.1 沿線環(huán)境（財產密度）　1 F6 泄漏原因　F6.1泄漏原因　1 F3 介質的擴散性失效后果F7供應中斷對下游用戶的影響F7.1搶修時間　1 F7.2影響范圍和程度　1 F7.3用戶對管道所輸介質的依賴性　1 F8 其他調查項　F8.1將失效后果得分調整為150分的項　2

行業(yè)標準從第三方破壞、腐蝕、制造與施工缺陷、誤操作、地質災害五個方面對輸氣管道在用階段失效可能性進行評價。失效后果從介質危害性、影響對象、泄漏擴散影響系數三個方面進行評價。該標準失效可能性評分項數量共有53項，失效后果評分項共有5項，見表2。

表2　SY/T 6891.1—2012輸氣管道風險評估體系

（續(xù)表）

相比較可知，兩個標準失效可能性和失效后果的的主要評分項大致相同，國標對評分項進行了整合和細化，評分體系更加完整和詳細。

3.3風險值計算

國標根據目前國際慣例，將風險定義為風險值是事故發(fā)生概率與其后果的乘積［19-20］，見式（1）：

式中：

R——風險值；

S——失效可能性評分；

C——失效后果評分。

行業(yè)標準參照美國W.K.M.工程咨詢公司早期建立的評分規(guī)則［21］，將相對風險值定義為失效可能性指標總和與失效后果的比值，見式（2）：

式中：

R——相對風險值；

P——失效可能性指標總和；

C——后果分值。

3.4風險等級劃分

國標的風險等級劃分有兩種，一種是根據評估體系得出的絕對風險等級，另一種是每個管段跟其余管段比較得到的相對風險等級。設同一條管道上各區(qū)段的風險最小值為Min，風險最大值為Max，a=（Max-Min）/25。其風險等級劃分見表3。

表3　GB/T 27512—2011風險等級劃分

行業(yè)標準僅側重于高風險管段指標值，對低、中和較高風險段沒有給出具體的評判標準。其風險等級劃分見表4。

表4　SY/T 6891.1—2012高風險管段指標值

4　案例分析

為了比較這兩個標準的差別，筆者選用了一條長8km的天然氣埋地管道進行了評估。管道規(guī)格為φ610×11.9mm，材質為X60，設計壓力為6.3MPa，實際使用壓力為4.5MPa，管線首尾各有一個站場，沿途經過農田、村莊和集鎮(zhèn)，共有8個陰極保護測試樁，每2km一個。根據國標的管道區(qū)段劃分原則，將該管線分為4個區(qū)段，評估結果見表5。

表5　風險評估案例

案例表明：國標可以區(qū)分出各個區(qū)段的風險絕對風險等級和相對風險等級，而行業(yè)標準僅區(qū)分出高風險區(qū)和非高風險區(qū)。在評估成本方面，國標遠高于行業(yè)標準，國標需要評估工作者掌握管道更加詳實的數據；但國標的評估結果可以更好地反映整條管線的風險分布情況。

5　結論

GB/T 27512—2011《埋地鋼質管道風險評估方法》和SY/T 6891.1—2012《油氣管道風險評價方法 第一部分：半定量評價法》，是我國現(xiàn)行有效的兩個埋地油氣管道半定量風險評估標準。這兩個標準在借鑒國外油氣管道風險評估技術的基礎上，結合國內實際情況進行了改進和優(yōu)化，是近年來我國在完善油氣管道風險評價技術方面取得的重要成果之一。

兩個標準是以誘發(fā)管道事故的各種因素為依據，以影響因素發(fā)展成危險事故的可能性為條件，以事故后果造成的綜合損失為評估指標，對管道的各區(qū)段進行評價，以風險值的大小來對管道各區(qū)段的安全程度作出綜合評價的技術。通過風險評估，將管道按風險排序，從而將政府安全監(jiān)察和企業(yè)安全管理的重點集中在高風險管道上，同時減少對低風險管道的管理投入，指導安全檢驗，尋求最小的事故率、最小的損失和最優(yōu)的安全投資效益，以實現(xiàn)安全性和經濟性的協(xié)調統(tǒng)一。

但國標和行業(yè)標準在管段劃分原則、失效后果和失效可能性的評分體系、風險值計算、風險等級劃分等方面各有特色和側重點。經過案例的實際應用和比較發(fā)現(xiàn)：國標的評分體系更加完整，管段劃分原則更加明確，風險等級劃分更加詳細，風險量化更加具體。國標涉及埋地管道的建設和管理的全過程，將風險評估體系分為可行性論證、設計審查、竣工交付和在用四個階段，使其風險評估體系更加完善，可以為管道的風險管理和決策提供更好的依據。

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［項目來源：廣東省質監(jiān)局科技項目（2014ZT01）］

Comparison and Application of Gas Pipeline Semi-quantitative

Risk Assessment Standards
Wang HongjunChen YubaoGuo YanweiLing Peiwen
（Guangdong Institute of Special Equipment Inspection and ResearchFoshan528251）

Risk assessment technology is the key technology of pipeline integrity management， which can effectively improve the security and economy of oil & gas pipeline operation. Semi-quantitative risk assessment method is the more practical method of risk assessment in our country at present. This article introduces two domestic current effective standards about buried oil & gas pipeline semi-quantitative risk assessment， which are GB/T 27512—2011 "Risk assessment for buried steel pipeline" and SY/T 6891.1—2012 "oil & gas pipeline risk assessment methods-Part 1： semi-quantitative risk assessment method". This article also analyzes and compares their principles of segment division， assessment systems， risk calculations， risk grades and the results of actual assessment case. The results of case application and analysis shows that the practicability of national standard is better.

Gas pipelineRisk assessmentSemi-quantitativeComparison and application

X924

B

1673-257X（2016）08-0047-05

10.3969/j.issn.1673-257X.2016.08.012

王宏君（1983～），男，碩士，中級工程師，從事壓力管道的檢驗檢測工作。

2016-01-23）