李云云　李美瑩　王歡　申思　李康　李超

摘 要：城鎮(zhèn)燃氣管道作為市政管網(wǎng)的一部分，因其所處環(huán)境多樣，腐蝕因素復(fù)雜，腐蝕評價指標(biāo)與等級分區(qū)存在隨機性和模糊性，目前基本采用半定量與定性的方法評價。研究通過大量文獻調(diào)研統(tǒng)計分析，選取對燃氣管道腐蝕影響較大的8個因素作為評價指標(biāo)，并按照8級事故體系將事故后果分為由弱到強八個等級。在指標(biāo)權(quán)重計算中通過專家打分，選用優(yōu)序圖法進行權(quán)重計算，并用模糊綜合評價法建立腐蝕風(fēng)險評價模型。運用此模型對國內(nèi)6～8月燃氣事故和文獻地區(qū)埋地燃氣管道進行腐蝕風(fēng)險評價，結(jié)果與案例結(jié)果吻合，表明此模型在燃氣管道風(fēng)險評價的適用性。

關(guān)鍵詞：優(yōu)序圖法；三角隸屬函數(shù)；八級事故等級；風(fēng)險評價；燃氣管道腐蝕

中圖分類號：TE973.6;TQ055.8+1文獻標(biāo)志碼：A文章編號：1001-5922（2023）06-0000-00

A corrosion evaluation model for gas pipeline based on priority graph method and membership function

LI Yunyun1，LI Meiying1，WANG Huan1，SHEN Si1，LI Kang2，LI Chao3

（1.Xian Siyuan University，Xian 710038，? China;2.Shaanxi Safety Production Science and Technology Co.， Ltd.，Xian 710065，China;3.Pipeline Department of China National Petroleum Corporation Qinghai Oilfield Branch，Haixi 816000， Qinghai China）

Abstract：As a part of the municipal pipeline network，urban gas pipelines are generally evaluated using semi quantitative and qualitative methods due to their diverse environment，complex corrosion factors，and randomness and fuzziness in corrosion evaluation indicators and grade zoning.Through extensive literature research and statistical analysis，the paper selects 8 factors that have a significant impact on gas pipeline corrosion as evaluation indicators，and divides the accident consequences into eight levels from weak to strong according to the eight level accident system.In the calculation of indicator weight，expert scoring is used，and the priority chart method is selected for weight calculation. A corrosion risk assessment model is established using the fuzzy comprehensive evaluation method.Using this model to evaluate the corrosion risk of buried gas pipelines in domestic gas accidents from June to August and literature areas，the results are consistent with the case results，indicating the applicability of this model in gas pipeline risk assessment.

Key words：priority graph method，trigonometric membership function，8 levels accident grade，risk evaluation，gas pipeline corrosion

住建部的一項數(shù)據(jù)顯示，截止到2021年我國燃氣普及率已達97.9%。2021年中國天然氣消費量達到3 670.6億m3，同比增長12.7%［2］。其中，城鎮(zhèn)燃氣消費增長成為推升天然氣消費量的最大動力，貢獻了超六成的增量。

與此同時，由于燃氣屬于易燃易爆氣體，且管道常埋于地下，發(fā)生腐蝕泄漏事件具有隱蔽性，發(fā)現(xiàn)具有滯后性，泄漏氣體極易積聚達到爆炸極限，加之燃氣管道通常要經(jīng)過居民區(qū)，發(fā)生爆炸事件的后果復(fù)雜難測，因此對燃氣管道開展腐蝕風(fēng)險評價工作具有重要意義［3］。城鎮(zhèn)燃氣管道評價比長輸管線略有不同，目前國內(nèi)外研究學(xué)者做了大量的工作。

采用改進的AHP確定各指標(biāo)權(quán)重，用模糊綜合評價法建立腐蝕風(fēng)險評價模型［4］。將影響燃氣管道腐蝕的因素分為5個一級指標(biāo)和7個二級指標(biāo)，采用改進AHP法，編制燃氣管道腐蝕分級評價軟件［5］。結(jié)合數(shù)理統(tǒng)計與運籌學(xué)相關(guān)理論與方法確定燃氣管道腐蝕指標(biāo)權(quán)數(shù)，建立了多因素影響下燃氣管網(wǎng)的安全評價模型［6］。利用客觀熵權(quán)法與專家經(jīng)驗GI法組合權(quán)重，引入云模型，建立風(fēng)險評價模型［7］。將粗糙集算法、熵權(quán)計算法、集對理論分析法引入油氣管道土壤腐蝕分級評價中，利用RS預(yù)處理數(shù)據(jù)、EW確定指標(biāo)權(quán)重、SPA量化數(shù)據(jù)，建立分級評價RS-EW-SPA模型［8］。結(jié)合事故樹理論，采用粗糙集理論對埋地管道腐蝕因素進行選擇，提取出影響管道腐蝕的主要因素并進行重要度排序［9］。

對聚乙烯燃氣管道施工管理因素進行歸類分級和模糊分級，采用多級模糊分級評價法，建立聚乙烯燃氣管道施工完整性管理體系［10］。對城市燃氣管網(wǎng)評價模型各項指標(biāo)進行組合賦權(quán)從而對管段風(fēng)險進行定量分析［11］。改進AHP及熵權(quán)法確定權(quán)重，建立了二維云模型的天然氣管道風(fēng)險評價方法［12］。

在對管道腐蝕失效風(fēng)險評價時，為使得影響因素的權(quán)重確定更合理［13］，也為了避免研究者常用的AHP法、熵權(quán)法、云模型等計算復(fù)雜，難于操作的缺點。計算權(quán)重時采用適用多因素影響的簡便易算的優(yōu)序圖法，優(yōu)序圖計算較為簡單，較多指標(biāo)時使用得到的權(quán)重結(jié)果更為可靠。采用模糊綜合評價時，為了使評價結(jié)果更精細，摒棄5級等級，采用8級事故分級體系進行模糊評判。

1 計算方法與建立模型

1.1 基于優(yōu)序圖法的因素權(quán)重確定

（1）選定指標(biāo)。

一般選擇對目標(biāo)影響較大的指標(biāo)參加評分，以保證全面地反映各因素的情況；

（2）確定各項指標(biāo)的評分標(biāo)準(zhǔn)。

一般采用5級評分，影響最大為5分，最小為1分。以m個專家打分樣本為行，n個評價指標(biāo)為列。

1個專家樣本為1行，1個計算權(quán)重的指標(biāo)占1列數(shù)據(jù)即可；

1.2.2 事故后果等級評語和劃分標(biāo)準(zhǔn)

事故后果等級評語集是對Ui可能引發(fā)各種事故后果的集合，用V表示。事故后果評價等級劃分的粗細，與評價結(jié)果的可靠性正相關(guān)，但計算量也會變大［16］。本文采用8級事故等級劃分標(biāo)準(zhǔn)，相應(yīng)的V有8個元素，分別表示危險等級由非常低到非常高［17］。Ui的風(fēng)險等級劃分標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

E中最大值為0.142 299，處于第4、第5位置，由最大隸屬度原則和風(fēng)險就高原則，對U的評價等級為五級，這與理論結(jié)果一致。

每年6～8月是燃氣事故高發(fā)期，本文統(tǒng)計了2022年6月至8月的中國燃氣事故及其傷亡情況。6～8月份全國共發(fā)生24起燃氣安全事件，其中事故后果為五級的就有11起，占據(jù)最多頻次，模型與實際相符。說明該模型有良好的匹配性。

2 模型測驗

參照文獻[9]中的北京市某地區(qū)埋地燃氣管道工程案例的現(xiàn)場檢測報告和管道歷史數(shù)據(jù)，進行模型測驗。

2.1 權(quán)重計算

為避免評價過程的主觀性，邀請相關(guān)領(lǐng)域的9位專家組成評分小組對黃爽論文中的北京某地區(qū)燃氣管道的8個一級指標(biāo)對目標(biāo)的影響因素進行打分，包括1名博導(dǎo)、1名碩導(dǎo)、3名博士、1名高工、3名工程師，結(jié)果如表3所示。

按照該方法及步驟，確定評價目標(biāo)為城市燃氣管網(wǎng)腐蝕失效可能性U；然后選定對目標(biāo)有影響的主要因素包括：土壤腐蝕性、雜散電流腐蝕、微生物腐蝕、防腐層質(zhì)量、陰極保護效果、管段壁厚、質(zhì)量監(jiān)管、服役時長。將其分別用U1，U2，…，U8表示；最后通過專家打分，得到各種因素的重要性分?jǐn)?shù)。

2.2 埋地燃氣管道模糊綜合評價

根據(jù)優(yōu)序圖法求得8個指標(biāo)權(quán)重（式2-1）和式1-5、1-6、1-7，對選定的8個腐蝕影響因素進行模糊綜合評價，得到燃氣管道腐蝕風(fēng)險的模糊綜合評價結(jié)果E［20］。

E=（E1，E2，E3，E4，E5，E6，E7，E8）=（0.110 005，0.129 393，0.140 255，0.143 743，0.143 325，0.130 366，0.114 266，0.091 648）

根據(jù)最大隸屬度原則，文獻[15]中工程案例地區(qū)燃氣管道腐蝕風(fēng)險評價結(jié)果為四級或五級，結(jié)合事故就高原則，取五級，中等風(fēng)險，新建模型評價結(jié)果與文獻[15]利用改進AHP的結(jié)果高度吻合。

3 結(jié)語

（1）優(yōu)序圖法確定比較多因素權(quán)重更加可靠，過程簡潔。模糊綜合評價能客觀反映埋地燃氣管道腐蝕因素指標(biāo)的模糊性，為使這種模糊性刻畫更準(zhǔn)確，對隸屬度函數(shù)進行了選擇。二者結(jié)合使用，盡可能避免了主觀判斷造成的誤差，使評價結(jié)果更合理、客觀；

（2）燃氣管道腐蝕風(fēng)險評價指標(biāo)的建立基礎(chǔ)是查閱大量文獻總結(jié)泄漏原因并分析得到的，將優(yōu)序圖法和模糊綜合評價方法相結(jié)合，建立了燃氣管道腐蝕風(fēng)險評價模型；

（3）建立的新模型對2022年6～8月燃氣事故高發(fā)期的事故進行統(tǒng)計對比，對文獻[15]中某工程所建燃氣管道進行模擬評價，新模型結(jié)果與事故實況和文獻[15]中案例結(jié)果一致，驗證了該模型的可用性。

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收稿日期：2023-01-18；修回日期：2023-05-16

作者簡介：李云云（1989-），女，碩士，工程師，研究方向：城市燃氣管道及管網(wǎng)；E-mail：814315562@qq.com。

基金項目：西安思源學(xué)院?；鹎嗄觏椖浚椖烤幪枺篨ASYQN-B2104）。

引文格式：李云云，李美瑩，王 歡，等.基于優(yōu)序圖法和隸屬函數(shù)的燃氣管道腐蝕評價模型[J].粘接，2023，50（6）：12-16.