胡亞博1,2

1.中石油管道有限責(zé)任公司； 2.北京科技大學(xué)

摘  要：2019年美國(guó)天然氣管道安全法修訂案技術(shù)條款可為完善我國(guó)天然氣管道安全管理制度、修訂管道保護(hù)法律法規(guī)提供借鑒，應(yīng)重視管道基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、科學(xué)評(píng)估管道安全運(yùn)行壓力、加強(qiáng)非高后果區(qū)管段管理，不斷提高天然氣管道安全管理水平。

關(guān)鍵詞：天然氣管道；美國(guó)安全法修訂案；管道材料； MAOP；非高后果區(qū)

提升管道安全管理水平需要從完善政策法規(guī)、落實(shí)監(jiān)管機(jī)構(gòu)和體制、改進(jìn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等方面開(kāi)展工作[1]。我國(guó)2010年頒布實(shí)施的《石油天然氣管道保護(hù)法》具有重要?dú)v史意義，但與美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家相比，對(duì)部分技術(shù)細(xì)節(jié)的規(guī)定仍有差距。借鑒以美國(guó)為代表的管道安全管理做法，有助于提高我國(guó)管道安全管理水平[2]。自1968年至今，美國(guó)已經(jīng)對(duì)天然氣管道安全法進(jìn)行了10余次修改，以增強(qiáng)管理管道安全的國(guó)家和社會(huì)行為[3-5]。 2019年10月1日，美國(guó)管道和危險(xiǎn)材料安全管理局（PHMSA）汲取美國(guó)發(fā)生的天然氣管道斷裂著火事故教訓(xùn)，發(fā)布了關(guān)于天然氣管道安全法修訂案《天然氣管道安全：再確認(rèn)最大允許操作壓力、擴(kuò)大評(píng)價(jià)要求和其他事項(xiàng)》，并于2020年7月1日生效。分析促進(jìn)該法案形成的兩起事故案例和法案的主要內(nèi)容，以期從中得到有益的啟示。

1 兩起事故暴露的問(wèn)題

2010年9月9日，美國(guó)PG&E公司運(yùn)營(yíng)的132號(hào)州內(nèi)天然氣管道在加利福尼亞州圣布魯諾市附近發(fā)生斷裂著火事故，造成8人死亡、 58人受傷。事故原因和暴露的問(wèn)題主要包括：管道建設(shè)質(zhì)量管控不嚴(yán)格，制管焊縫存在肉眼可見(jiàn)的焊接缺陷；管道完整性管理程序存在漏洞，事故管段的直焊縫短管被錯(cuò)誤記錄為無(wú)縫管，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)未充分考慮焊接缺陷的影響；管道建設(shè)時(shí)間早于20世紀(jì)70年代，按照豁免條款直接將5年內(nèi)的最高運(yùn)行壓力確定為最大允許操作壓力；管道安全監(jiān)管部門沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)PG&E公司的管理漏洞。

2012年12月11日，美國(guó)Columbia公司運(yùn)營(yíng)的SM-80州際天然氣管道在西弗吉尼亞州西森維爾鎮(zhèn)附近發(fā)生斷裂著火事故，造成多處房屋受損，距離事故點(diǎn)30米的77號(hào)公路的瀝青路面受損、交通長(zhǎng)時(shí)間中斷。事故原因和暴露的問(wèn)題主要包括：外腐蝕沒(méi)有得 到有效控制，防腐層破損、回填石塊屏蔽陰極保護(hù)電流造成管道外壁發(fā)生嚴(yán)重腐蝕，最終導(dǎo)致韌性斷裂；未充分識(shí)別管道失效對(duì)附近公路的影響，未將事故管段納入完整性管理程序。

2002年美國(guó)管道安全法案修訂過(guò)程中，曾有專家建議將高速公路、橋梁、鐵路、電力設(shè)施、自來(lái)水廠等基礎(chǔ)設(shè)施納入高后果區(qū)識(shí)別準(zhǔn)則， PHMSA未采納相關(guān)意見(jiàn)。該事故發(fā)生后，美國(guó)國(guó)家運(yùn)輸安全委員會(huì)（NTSB）又提出了相關(guān)建議， PHMSA在2019年修訂案中予以采納。

2 2019年修訂案主要內(nèi)容

2016年， PHMSA公布了聯(lián)邦法規(guī)（CFR）第49篇第192章（天然氣管道安全法）修訂方案，并收集到數(shù)千條意見(jiàn)。 2017年至2018年，美國(guó)天然氣管道技術(shù)委員會(huì)（GPAC）先后開(kāi)展5次集中研討，對(duì)相關(guān)意見(jiàn)進(jìn)行討論。 2019年10月1日， PHMSA正式發(fā)布修訂案[6]。因其對(duì)天然氣管道運(yùn)營(yíng)管理的重要影響，2019年修訂案被美國(guó)天然氣管道行業(yè)稱為“天然氣管道安全大規(guī)則”（Gas Mega Rule），在美國(guó)油氣管道行業(yè)引起廣泛討論[7]。修訂的技術(shù)內(nèi)容主要包括以下幾方面。

2.1 驗(yàn)證管道材料屬性

2011年法案已經(jīng)要求管道運(yùn)營(yíng)商驗(yàn)證管道壁厚、屈服強(qiáng)度、焊縫類型等屬性信息的準(zhǔn)確性，以保證在此基礎(chǔ)上確定的最大允許操作壓力。 2010年P(guān)G&E公司的事故表明，部分管段的材料屬性信息記錄并不完善或準(zhǔn)確。 2019年修訂案要求，管道運(yùn)營(yíng)商要采取有效方法，驗(yàn)證高后果區(qū)、三級(jí)地區(qū)、四級(jí)地區(qū)管段的材料屬性信息，即使在1.25倍最大允許運(yùn)行壓力（MAOP）條件下完成了壓力試驗(yàn)的管道，也應(yīng)收集材料屬性信息。 PHMSA建議將驗(yàn)證工作與維檢修工作結(jié)合，采用抽樣破壞性試驗(yàn)或在線無(wú)損檢測(cè)方法，驗(yàn)證管道的材料性能。

2.2 再確認(rèn)最大允許運(yùn)行壓力

針對(duì)以下三種情況，要對(duì)MAOP進(jìn)行再確認(rèn)：①M(fèi)AOP設(shè)置不合理，管道發(fā)生事故后，恢復(fù)運(yùn)行前應(yīng)對(duì)MAOP進(jìn)行再確認(rèn)；②現(xiàn)有管道屬性信息不支持確定最大MAOP的管段中，要對(duì)高后果區(qū)、三級(jí)地區(qū)、四級(jí)地區(qū)、可清管和內(nèi)檢測(cè)的中后果區(qū)（定義見(jiàn)2.3節(jié)）管段，進(jìn)行MAOP的再確認(rèn)；③建設(shè)時(shí)間較早、適用于以往法案中“Grandfather”豁免條款的管段中，若MAOP條件下形成的應(yīng)力達(dá)到或超過(guò)30%屈服強(qiáng)度的，要進(jìn)行MAOP的再確認(rèn)。

同時(shí)提出了以下替代做法：①當(dāng)內(nèi)檢測(cè)、壓力試驗(yàn)、工程適用性評(píng)價(jià)等評(píng)估方法不適用或經(jīng)濟(jì)代價(jià)過(guò)高時(shí)，可在局部換管后再確定新管段的MAOP；②允許將該法案生效前18個(gè)月內(nèi)的最高實(shí)際運(yùn)行壓力除以安全系數(shù)（1.25或地區(qū)等級(jí)對(duì)應(yīng)安全系數(shù)兩者中的最大值），作為該管道的MAOP；③對(duì)于潛在影響半徑小于等于45米的低壓力、小管徑管道，若不能采用壓力試驗(yàn)、內(nèi)檢測(cè)方法對(duì)MAOP進(jìn)行再確認(rèn)，允許將該法案生效前18個(gè)月內(nèi)的最高實(shí)際運(yùn)行壓力除以系數(shù)1.10，作為該管道的MAOP。

2.3 非高后果區(qū)管段的評(píng)價(jià)

增加了中后果區(qū)（Moderate Consequence Area，MCA）概念和對(duì)非高后果區(qū)管段進(jìn)行評(píng)價(jià)的要求。MCA是指不滿足高后果區(qū)識(shí)別規(guī)則，但潛在影響半徑范圍內(nèi)有5處或超過(guò)5處用于人員居住的建筑物、特定的州際公路、高速公路、以及美國(guó)聯(lián)邦公路管理局《道路功能分類的概念、標(biāo)準(zhǔn)和程序》規(guī)定的其他四車道主干道的管段。 PHMSA最初建議管道運(yùn)營(yíng)商在MCA管段采用與HCA管段相同的管理措施，并允許更長(zhǎng)的檢測(cè)和評(píng)價(jià)時(shí)間間隔，對(duì)三級(jí)地區(qū)、四級(jí)地區(qū)、可內(nèi)檢測(cè)的MCA管段，在15年內(nèi)進(jìn)行第一次評(píng)價(jià)，后續(xù)的評(píng)價(jià)時(shí)間間隔不超過(guò)20年。結(jié)合收集到的意見(jiàn)， PHMSA最終確定可以只對(duì)運(yùn)行壓力超過(guò)30%屈服強(qiáng)度的管道進(jìn)行評(píng)價(jià)，在14年內(nèi)進(jìn)行第一次評(píng)價(jià)，后續(xù)的評(píng)價(jià)時(shí)間間隔不超過(guò)10年。

2.4 其他事項(xiàng)

（1）強(qiáng)度評(píng)價(jià)。增加了管道內(nèi)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，要求管道運(yùn)營(yíng)單位同時(shí)參考API STD 1163―2013《內(nèi)檢測(cè)系統(tǒng)合格標(biāo)準(zhǔn)》、 ANSI/ASNT ILI―PQ―2005《內(nèi)檢測(cè)人員資格和證書(shū)》、 NACE SP 0102―2010《管 道在線內(nèi)檢測(cè)》等內(nèi)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，為管道內(nèi)檢測(cè)相關(guān)設(shè)施的設(shè)計(jì)、施工提供統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，只在不能開(kāi)展內(nèi)檢測(cè)時(shí)使用直接評(píng)價(jià)方法，并將超聲導(dǎo)波測(cè)試固化為一種通用的檢測(cè)方法。

（2）再評(píng)價(jià)時(shí)間間隔。 2011年法案允許在7年的再評(píng)價(jià)時(shí)間間隔基礎(chǔ)上有6個(gè)月的寬限期。 2019年修訂案進(jìn)一步明確了相關(guān)期限的計(jì)算要求。

（3）收發(fā)球筒。要求收發(fā)球筒具有安全泄放壓力的保護(hù)裝置，明確了使用收發(fā)球筒進(jìn)行內(nèi)檢測(cè)的安全要求。

（4）超壓報(bào)告。 2011年法案要求管道運(yùn)營(yíng)商報(bào)告管道超壓運(yùn)行情況。 2019年修訂案進(jìn)一步明確了報(bào)告范圍和內(nèi)容。

（5）地震等異常載荷。 2019年修訂案要求管道運(yùn)營(yíng)商要識(shí)別地震等外力情況可能對(duì)管道的影響，及時(shí)監(jiān)測(cè)管道壓力波動(dòng)情況。

3 借鑒與啟示

美國(guó)管道安全法規(guī)中的有些技術(shù)內(nèi)容比相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定更細(xì)致，如2019年修訂案重點(diǎn)完善了基礎(chǔ)信息、確認(rèn)最大運(yùn)行壓力、非高后果區(qū)管段管理等技術(shù)細(xì)節(jié)，可為我國(guó)管道管理、管道保護(hù)法修訂提供借鑒。

3.1 管道基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

隨著管道大數(shù)據(jù)的逐步形成，管道安全評(píng)估理念表現(xiàn)出由數(shù)據(jù)評(píng)估代替風(fēng)險(xiǎn)專家評(píng)估、由工程適用性評(píng)估代替風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的趨勢(shì)[8]。我國(guó)管道早期建設(shè)過(guò)程中遺留的歷史問(wèn)題多，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)大都存在不同程度的缺失。后續(xù)需要科學(xué)、有取舍地開(kāi)展數(shù)據(jù)恢復(fù)工作，探索有效的數(shù)據(jù)管理、使用和分析方法，基于數(shù)據(jù)促進(jìn)管道風(fēng)險(xiǎn)管理工作落地、見(jiàn)效。

3.2 管道安全運(yùn)行壓力

國(guó)內(nèi)部分管道運(yùn)營(yíng)企業(yè)對(duì)事故后壓力評(píng)估進(jìn)行了探索實(shí)踐，但國(guó)家法規(guī)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)在確定MAOP、事故后恢復(fù)設(shè)計(jì)壓力運(yùn)行等方面，還沒(méi)有明確的程序和技術(shù)要求。后續(xù)需要各方共同努力，固化一套更加科學(xué)、有效的評(píng)估程序和方法。

3.3 中后果區(qū)和臨時(shí)高后果區(qū)管理

借鑒美國(guó)“中后果區(qū)”的概念，加強(qiáng)管道與鐵路、公路、輸電線路等基礎(chǔ)設(shè)施在“公共走廊”并行管段的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和安全管理。吸取中緬天然氣管道“6·10”事故的教訓(xùn)，對(duì)因搭建臨時(shí)工棚等原因形成的臨時(shí)高后果區(qū)加強(qiáng)管理。

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    作者簡(jiǎn)介：胡亞博，男， 1988年生，工程師， 2012年碩士畢業(yè)于北京科技大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)，現(xiàn)主要從事油氣管道完整性管理和3D打印合金研究工作。聯(lián)系方式： 010-63595831， gdsyhyb@petrochina.com.cn。