中國特種設(shè)備檢測研究院

德國在天然氣管道管理、標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)方面具有較高的水平和成熟的經(jīng)驗(yàn)。歐洲《管道技術(shù)》雜志以�？�形式，系統(tǒng)地介紹了德國天然氣管道的發(fā)展現(xiàn)狀和安全管理經(jīng)驗(yàn)，對(duì)我國油氣管道保護(hù)和安全管理具有借鑒意義。

1 發(fā)展現(xiàn)狀

德 國 是 西 歐 多 國 天 然 氣 輸 送 的 過 境 通 道（圖 1），擁有完善的天然氣輸送和配送系統(tǒng)，境內(nèi)天然氣管網(wǎng)非常發(fā)達(dá)（圖 2），天然氣管道總長達(dá)55萬公里，高壓輸送管道（工作壓力1.6兆帕以上）約4萬公里[1]。德國人口8 200多萬、國土面積35.7萬平方公里，但是其天然氣管道總量與我國天然氣管道 相當(dāng)[2]。管道建設(shè)也存在人多、地少、路由緊張的問題，與當(dāng)前我國面臨的路由選擇困難有相似之處。

                

德國從1978年開始建立了管道事故/事件報(bào)告制度和管道失效數(shù)據(jù)庫。據(jù)德國供氣供水技術(shù)協(xié)會(huì)（The German Technical and Scientific Association forGas and Water， DVGW）統(tǒng)計(jì)，從1981年至2011年近30年天然氣管道事故率降低了90%（圖 3），事故率僅為0.01起/千公里·每年，其中高壓輸送管道的事故率僅為輸配管道的2.2‰，管道安全管理水平非常高。這主要得益于兩個(gè)方面：一是DVGW制定了更高的質(zhì)量、安全標(biāo)準(zhǔn)并有效實(shí)施；二是城市輸配管網(wǎng)中大量使用聚乙烯管道（PE管）代替原來的鑄鐵 管。事故原因排序見圖 4 [3-5]。

                  

2 監(jiān)管機(jī)制及法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)體系

德國聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)事務(wù)和能源部（德國能源部，BMWi）下設(shè)聯(lián)邦網(wǎng)絡(luò)設(shè)施局（Bundesnetzagentur）負(fù)責(zé)電力、鐵路和天然氣管網(wǎng)等基礎(chǔ)設(shè)施的管理。德國聯(lián)邦環(huán)境、自然保護(hù)、建筑和核安全部（德國環(huán)保部， BMUB）對(duì)管道建設(shè)項(xiàng)目的規(guī)劃、立項(xiàng)進(jìn)行審批。德國聯(lián)邦材料研究和測試研究院（BAM）是德國能源部所屬的聯(lián)邦高級(jí)技術(shù)研究機(jī)構(gòu)，德國環(huán)保部依托BAM成立管道咨詢委員會(huì)（AFR）主要負(fù)責(zé)就管道技術(shù)問題向BMUB提出建議，并提出符合現(xiàn)有技術(shù)水平的技術(shù)規(guī)則。 DVGW是一個(gè)非盈利技術(shù)協(xié)會(huì)，由來自燃?xì)夤┧�企業(yè)、制造企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)1 300多家會(huì)員單位組成，主要負(fù)責(zé)天然氣行業(yè)新技術(shù)研究，健康、安全及環(huán)保技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定，技術(shù)監(jiān)督，檢測，認(rèn)證及培訓(xùn)，是德國能源部授權(quán)的標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)，制定的技術(shù)規(guī)程/規(guī)范(DVGW rules)具有強(qiáng)制性； DVGW也是德國天然氣領(lǐng)域國家標(biāo)準(zhǔn)的制定機(jī)構(gòu)，其制定的天然氣標(biāo)準(zhǔn)符合歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)CEN/ TC 234“天然氣基礎(chǔ)設(shè)施-功能要求”的規(guī)定。德國技術(shù)監(jiān)督機(jī)構(gòu)（TüV）、材料檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)（MPA）和DVGW是法律授權(quán)的政府檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)，技術(shù)監(jiān)督協(xié)會(huì)制定的聯(lián)合規(guī)范（VdTüV）也是公認(rèn)的技術(shù)規(guī)范[5]。

德國天然氣管道安全相關(guān)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)體系主要分為法律、條例、技術(shù)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)等4個(gè)層級(jí)。在標(biāo)準(zhǔn)方面，有國家標(biāo)準(zhǔn)（DIN）、ISO標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等，構(gòu)成了完整的天然氣管道標(biāo)準(zhǔn)體系，標(biāo)準(zhǔn)可操作性很強(qiáng)[5,8]。另外，歐洲標(biāo)準(zhǔn)主要由德國標(biāo)準(zhǔn)和英國標(biāo)準(zhǔn)（BS）轉(zhuǎn)化而成，因此很多德國的管道標(biāo)準(zhǔn)已轉(zhuǎn)為歐洲標(biāo)準(zhǔn)和國際標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)國際化水平較高。

3 安全管理經(jīng)驗(yàn)

3.1 綜合的管道安全理念

德國的管道安全保護(hù)層如圖 5所示[5]。

主要經(jīng)驗(yàn)有：(1)預(yù)防原則，采用嚴(yán)格的監(jiān)管保證管道安全。(2)通過立法明確保護(hù)目標(biāo)、要求和各方責(zé)任。(3)在管道建設(shè)和運(yùn)營過程采用被廣泛認(rèn)可的技術(shù)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)。主要安全技術(shù)措施有：(1)提高安全系數(shù)，增加壁厚，加大安全裕量，其天然氣管道設(shè)計(jì)系數(shù)最高僅為0.625。(2)安裝緊急切斷閥。(3)要求焊縫100%檢測。(4)必須進(jìn)行壓力試驗(yàn)。(5)人口密集區(qū)加密設(shè)置地面標(biāo)識(shí)和警示標(biāo)準(zhǔn)。(6)增加管道埋深，最小埋深不小于1米。(7)采用防腐層+陰極保護(hù)的腐蝕防護(hù)措施，并加強(qiáng)焊縫防腐補(bǔ)口質(zhì)量檢測，開展陰保效果監(jiān)測。(8)縮短地面和空中巡檢的頻率。(9)采用先進(jìn)的管道內(nèi)檢測技術(shù)進(jìn)行檢測。(10)開展泄漏檢測。(11)開展應(yīng)力測試。(12)加強(qiáng)全過程質(zhì)量監(jiān)督等[3,5]。德國相關(guān)法規(guī)并未對(duì)管道“最小安全距離”作出規(guī)定，但是要求設(shè)置管道防護(hù)帶，具體規(guī)定見表 1。特殊情況下，采用相應(yīng)措施后，可以調(diào)整防護(hù)帶的范圍。管道保護(hù)帶內(nèi)不允許有建筑物、不允許施工、不允許開展有損管道和影響管道運(yùn)行一切活動(dòng)。

關(guān)于管道是否要規(guī)定“最小安全距離”，在德國國內(nèi)也存在一定爭議。 2011年， BAM指出管道應(yīng)當(dāng)規(guī)定“最小安全距離”，但是DVGW堅(jiān)持認(rèn)為確保管道本質(zhì)安全是可行之道，同時(shí)還通過多年管道失效統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，驗(yàn)證了這一安全理念[5]。管道咨詢委員會(huì)在《管道空間規(guī)劃》（AfR-02 ， 2009年7月）中指出強(qiáng)制性全面推廣基于風(fēng)險(xiǎn)的方法計(jì)算安全距離沒有必要，但是在一些特殊地段、特殊場景進(jìn)行危害和安全分析是可行的。

3.2 建立多體系融合的技術(shù)管理體系

D V G W 頒 布 了 技 術(shù) 管 理 體 系 指 南 ( D V G WG1000)，該指南結(jié)合最新法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)要求，制定了系列工作指南、檢查表和問卷調(diào)查表等工具，幫助企業(yè)開展自我評(píng)估和改進(jìn)提升，消除管理漏洞，增強(qiáng)技術(shù)合規(guī)性，減少責(zé)任風(fēng)險(xiǎn)，尤其是管理高層的責(zé)任風(fēng)險(xiǎn)。在企業(yè)自我評(píng)估達(dá)標(biāo)基礎(chǔ)上，經(jīng)DVGW專家審核合格后，頒發(fā)TSM（Technical Safety Management）證書，證書5年換證一次，中間不需要定期內(nèi)審、管理評(píng)審，企業(yè)只需要按照“做原則（do-principle）”，以實(shí)踐為導(dǎo)向，在日常工作中貫徹落實(shí)，不需花費(fèi)過多的時(shí)間進(jìn)行體系維護(hù)，因此， TSM體系更注重實(shí)效。取得TSM證書也標(biāo)志著企業(yè)管理符合法規(guī)要求，達(dá)到監(jiān)管部門的期望[6-7]。

Open Grid Europe是德國最大的天然氣管道公司，運(yùn)營管理的管道超過1.2萬公里。該公司從1996年開始先后建立了質(zhì)量、環(huán)境和安全管理體系， 2003年按照DVGW G1000的要求，建立綜合管理體系，2008年又結(jié)合EN 16348要求，將線路和站場全部納入完整性管理體系（IMS），統(tǒng)籌完整性管理體系（IMS）和應(yīng)急相應(yīng)計(jì)劃(ERP)構(gòu)建了企業(yè)安全管理體系(SMS)。 Open Grid Europe的綜合管理體系模塊結(jié)構(gòu)如圖 6所示，綜合管理體系發(fā)展歷程見圖 7[7]。

                

3.3 聘請專家開展技術(shù)監(jiān)督

按照德國《高壓氣體管道條例》，天然氣管道在規(guī)劃、建造、試運(yùn)行、使用、維護(hù)和報(bào)廢都等環(huán)節(jié)都要接受第三方專家的技術(shù)監(jiān)督，確保工作質(zhì)量。技術(shù)監(jiān)督由德國技術(shù)監(jiān)督機(jī)構(gòu)（TüV）和材料檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)（MPA）的授權(quán)檢驗(yàn)人員負(fù)責(zé)。在管道規(guī)劃階段、建造階段、試運(yùn)行階段、運(yùn)行階段、管道報(bào)廢階段，均需專家通過核查、檢驗(yàn)、測試、評(píng)價(jià)，確認(rèn)企業(yè)工作符合要求后，出具驗(yàn)收證書。在管道改線等特殊情況發(fā)生時(shí)，還需要專家開展風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，并提出措施 建議 [8]。

3.4 多措并舉預(yù)防第三方損壞

第三方開挖損壞是德國威脅管道安全的主要風(fēng)險(xiǎn)因素，80%的第三方開挖損壞管道的事故都是“人為錯(cuò)誤”造成的。因此，德國采取了以下措施。(1)建立統(tǒng)一的電力線路、油氣管道、供水管道等管線地理信息登記制度，協(xié)調(diào)管道建設(shè)與城市規(guī)劃需要，預(yù)防第三方損壞。(2)建立管道信息問詢門戶網(wǎng)站。2015 年，來自化學(xué)、高壓氣體和石油部門的 17 家管道公司創(chuàng)立 BIL eG，并于2016年建立德國首個(gè)免費(fèi)管道信息門戶網(wǎng)站，用于施工前查詢周邊的管道信息，預(yù)防第三方損壞。(3)開始研制“第三方損壞防護(hù)系統(tǒng)”，目標(biāo)是研制基于物聯(lián)網(wǎng)的第三方開挖報(bào)警器和安全聯(lián)鎖裝置，在挖掘機(jī)或農(nóng)用機(jī)械靠近管道時(shí)可發(fā)出警報(bào)，提醒機(jī)械操作員，在危機(jī)關(guān)頭安全聯(lián)鎖裝置可以采取緊急制動(dòng)措施，防止進(jìn)一步損壞，預(yù)防管道事故發(fā)生。(4)加強(qiáng)溝通、宣傳和教育。一方面加強(qiáng)對(duì)施工機(jī)械操作人員安全教育，增強(qiáng)安全意識(shí)；二是加強(qiáng)對(duì)社會(huì)公眾溝通和教育，增進(jìn)互信，增強(qiáng)公眾的安全意識(shí)和風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)[9-10]。

3.5 運(yùn)用完整性管理等先進(jìn)技術(shù)

德國培育了一批世界知名的技術(shù)服務(wù)公司，如Rosen、 NDT Global、 3P Services等等，擁有世界頂級(jí)的管道內(nèi)檢測技術(shù)及清管技術(shù)，開發(fā)了漏磁、超聲、 渦流和電磁超聲等系列內(nèi)檢測器，解決了一些具有挑戰(zhàn)性管道的內(nèi)檢測技術(shù)難題。近些年Rosen公司還開發(fā)了定量管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型（QPRAM）和資產(chǎn)完整性管理軟件（ROAIMS），探索人工智能、大數(shù)據(jù)挖掘在管道內(nèi)檢測數(shù)據(jù)分析、管道完整性數(shù)據(jù)管理方面的應(yīng)用，通過數(shù)據(jù)對(duì)齊和深度挖掘，提高數(shù)據(jù)利用率和潛在價(jià)值，一方面可準(zhǔn)確掌握管道本體的完整性狀態(tài)，另一方面可提高管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的可靠性，為企業(yè)開展風(fēng)險(xiǎn)管控和隱患排查治理提供科學(xué)的決策依據(jù)。通過這些先進(jìn)技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，大大提升了管道完整性管理的效能[11]。

4 德國經(jīng)驗(yàn)給我們的啟示

（1）樹立以本質(zhì)安全為核心的綜合安全理念。德國堅(jiān)持綜合安全理念，以嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)格的監(jiān)督、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，建設(shè)高質(zhì)量的管道，保證本質(zhì)安全，解決了人多、地少的管道建設(shè)難題，這為破解我國油氣管道建設(shè)路由緊張的難題指明了發(fā)展方向。當(dāng)前我國的管道安全既有“內(nèi)憂”，也有“外患”。因此，一方面要以更嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)、更嚴(yán)格的管理、更嚴(yán)格的監(jiān)督，建設(shè)高質(zhì)量的管道，同時(shí)在管道運(yùn)行中采用先進(jìn)的技術(shù)開展完整性管理，提升管道本質(zhì)安全水平；另一方面要在管道規(guī)劃、建設(shè)和運(yùn)行中充分考慮自然災(zāi)害、地區(qū)等級(jí)升級(jí)等外部影響因素，建立系統(tǒng)的自然災(zāi)害和第三方開挖預(yù)防措施，保障管道安全和公共安全[12]。

（2）建立多體系融合安全管理體系。德國管道企業(yè)注重建立多體系融合管理體系，“重”實(shí)踐，“輕”審核，運(yùn)用體系化的管理工具提升管理效能，降低管理風(fēng)險(xiǎn)，保證安全、環(huán)保的目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)。而我國當(dāng)前多數(shù)管道企業(yè)的管理體系還不完善， HSE、安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化、完整性管理等體系存在工作重疊交叉、體系相互沖突矛盾等問題，因此，建議管道企業(yè)應(yīng)強(qiáng)化頂層設(shè)計(jì)，建立多體系融合的安全管理體系；政府監(jiān)管部門可采信第三方評(píng)級(jí)結(jié)果，根據(jù)評(píng)級(jí)結(jié)果開展基于風(fēng)險(xiǎn)的監(jiān)督，優(yōu)化監(jiān)管資源配備，提升監(jiān)管效能。

（3）其它措施建議

一是發(fā)揮專家資源，依靠行業(yè)力量。德國天然氣管道行業(yè)在新技術(shù)研究、標(biāo)準(zhǔn)制定、技術(shù)監(jiān)督、檢測、認(rèn)證及培訓(xùn)等方面充分發(fā)揮DVGW、 TüV、BAM等行業(yè)機(jī)構(gòu)的作用和專家資源。第三方機(jī)構(gòu)可以培養(yǎng)專業(yè)隊(duì)伍，提供專業(yè)化服務(wù)，便于整合行業(yè)資源，有利于在政府和企業(yè)間傳遞互信[13]。當(dāng)前我國正在大力發(fā)展高新技術(shù)服務(wù)業(yè)，但是國內(nèi)服務(wù)于管道行業(yè)的第三方技術(shù)機(jī)構(gòu)的規(guī)模和能力總體還比較弱，應(yīng)予以大力扶持和發(fā)展。

二是建立管道失效事故/事件數(shù)據(jù)庫。歐洲、北美都有管道失效事故/事件報(bào)告制度，建立了幾十年的事故數(shù)據(jù)，為法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)制修訂、定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供了數(shù)據(jù)支持，當(dāng)前我國尚未建立管道失效數(shù)據(jù)庫，影響行業(yè)技術(shù)進(jìn)步，要積極呼吁盡早建立。

三是加快先進(jìn)技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用。當(dāng)前國內(nèi)在管道裂紋缺陷內(nèi)檢測、定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、高強(qiáng)鋼管道適用性評(píng)價(jià)、站場完整性管理等方面的技術(shù)還不夠成熟，因此，需要加大投入力度，加強(qiáng)協(xié)作聯(lián)合攻關(guān)，在管道建設(shè)和運(yùn)行階段，充分運(yùn)用最新先進(jìn)的技術(shù)成果，提升管道安全的技防水平。

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作者：吉建立，1984年生，高級(jí)工程師，主要從事壓力管道法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)、完整性管理及相關(guān)技術(shù)研究。