熊健 馮騁

中國石油天然氣管道工程有限公司

 

從2004年起，美國油氣管道監管單位PHMSA將管道高后果區作為重點監管對象，不僅關注油氣管道各類事件（事故、失效、泄漏）的數據統計，同時還對各油氣管道運營商關于檢測、評價、維修等管道完整性管理工作進行跟蹤與監管。通過篩選與整理PHMSA公開發布的數據，分析和掌握近年來全美油氣管道完整性管理的趨勢與規律，有利于社會共同參與油氣管道的安全保護。分析表明美國基于裂紋內檢測的完整性評價管道里程及比例不斷增加，油氣管道第三方損壞風險得到有效管控，從而避免了管道過度維修。其做法可為國內油氣管道完整性管理工作提供借鑒。

1  美國管道完整性管理基本要素與分類

（1）輸氣管道。PHMSA記錄并公開了全美輸氣管道高后果區長度、重大事故、失效、泄漏、評估（基線檢測與重新評估）以及管道修復等數據。重大事故：指輸氣管道運營商報告的發生住院治療的死亡或人身傷害事故，以及按1984年美元計算財產損失超過5萬美元的事件。失效：來源于ASME/ANSI B31.8S，指管道某個部件或位置已經完全不能使用或雖然仍然可以使用但不能達到性能要求，或嚴重惡化已不可靠或不安全，不能繼續使用。 泄漏：導致意外氣體泄漏的故障。管道評估：可能基于多種方法、設備和工具。 

（2）輸油管道。PHMSA提供了全美輸油管道高后果區長度、大規模泄漏、評估（基線檢測與重新評估）和修復的統計數據。大規模泄漏：指造成人員死亡或需要住院治療的受傷人員；財產損失超過5萬美元；泄漏油品超過5桶；發生火災或爆炸；造成水體污染。 

2  輸氣管道完整性管理數據分析

（1）高后果區管道長度。根據統計，全美輸氣管道高后果區長度保持在約2萬英里（3.2萬公里）左右，對應非高后果區管道長度（約27萬英里）變化較小，2020年高后果區管道占比為7.1%。

（2）失效后果及原因。2004—2020年， 8%天然氣管道失效發生在高后果區。對比高后果區和非高后果區每10000英里泄漏事故，每年前者泄漏概率都超過了后者，見圖 1。說明雖然對高后果區采取了更嚴格的管控措施，但由于輸氣管道高后果區基本位于人員活動較為頻繁與復雜地段，管道失效管控難度相對非高后果區更大。

2004—2020年，輸氣管道泄漏后有11%被立即點燃，5%發生了爆炸事故。1%失效事故導致人員死亡，2%失效事故導致人員受傷。泄漏主因包括設備故障（65.6%）、外部腐蝕（12.7%）、施工缺陷（5.7%）。事故主因包括第三方損壞（29%）、設備故障（16.3%）、氣象與外力（13.9%），地質災害導致的土體移動是主要外力因素。失效主因包括設備故障（33.1%）、第三方損壞（20.3%）、外部腐蝕（15.8%）。

（3）檢測。2004－2012年，每年輸氣管道開展基線檢測里程約1000～5000英里，從2012年后下降到1000英里以內（2019年除外）。而從2012年后，開展管道完整性評價的管道里程則增加較多，每年基本保持在2000 ～5000英里水平。

（4）完整性評價。統計近10年來管道完整性評價數據顯示，目前全美輸氣管道主要開展基于內檢測（腐蝕+變形）的完整性評價工作，基于壓力試驗、直接評價或其他方法的完整性評價管道里程均較少。

2019年、2020年基于內檢測（裂紋）及內檢測（其他）的完整性評價管道里程出現較大增加，說明美國日益關注油氣管道裂紋缺陷，并積極采用了各類新型檢測設備開展完整性評價，見圖 2。

圖 2 輸氣管道完整性評價統計（2010－2020年）

（5）管道維修。2004—2020年，高后果區管道隱患列入立即維修計劃的為3169處，占全部隱患維修計劃的18.83%，見圖 3。

3  輸油管道完整性管理數據分析

（1）高后果區管道長度及泄漏統計。全美輸油管道高后果區長度從2004年的7萬多英里增加到2020年的9萬多英里，遠超過輸氣管道高后果區長度。占全部輸油管道里程比例長期保持在40%以上，2020年為41.9%，其長度比例也遠超輸氣管道。高后果區管道泄漏平均每年每1萬英里發生10次，平均每年60～110次不等，見圖 4。

圖 4 輸油管道高后果區里程與大泄漏次數統計

（2）泄漏原因及后果。全美輸油管道失效泄漏的主要原因是機械故障（46%）、腐蝕失效（20%）、誤操作（14%），開挖損壞導致的僅占4%。其中3%泄漏被點燃，導致爆炸的比例不足1%。58%泄漏導致土壤污染，8%導致水體污染。 位于高后果區的泄漏占比高達55%。

（3）完整性評價。2004—2006年，美國開展了大量的輸油管道基線檢測工作，每年約6000～9000英里，之后基本維持在1000英里水平。有記錄的管道完整性評價工作開始于2010年，其中2011—2013年每年4000～9000英里，其他年份為1000～2000英里。

目前全美輸油管道主要開展基于內檢測（腐蝕+變形）的完整性評價工作，開展基于壓力試驗、直接評價或其他方法的完整性評價管道里程均較少。2012年后，每年基于內檢測（裂紋）的完整性評價管道里程均超過1萬英里，其他類型內檢測管道里程也超過5000英里，見圖 5。

（4）管道維修。2004—2020年，高后果區管道隱患列入立即維修的為13 918次，占全部隱患維修的16%，而列入半年內計劃維修的達到70%，見圖 6。

4  結論與啟示

（1）不同于國內管道保護相關法律法規立足于“保護管道”的角度，美國油氣管道監管部門牽頭、推動并監督油氣管道完整性管理，且管理的主要對象是對社會公眾及環境影響最大的高后果區。

（2）基于內檢測的管道完整性評價是目前油氣管道完整性管理的核心內容，且以金屬損失與變形內檢測為主。但美國近年來基于裂紋內檢測及其他新型內檢測技術的完整性評價管道里程和占比不斷提高，2020年基于裂紋內檢測的管道里程達到了1.6萬英里，說明裂紋內檢測等新型檢測技術在美國已逐步推廣使用。

（3）美國因第三方損壞導致管道發生泄漏的比例，輸氣管道占比為3.64%，輸油管道占比為4.00%，遠低于第三方損壞導致管道發生事故的比例（約為25%）。說明通過建立全國 “One-Call” 系統以及管道運營商實施的完整性管理舉措，即使出現第三方損壞事件，絕大多數也到得到了及時制止或管道抗力水平避免了管道發生泄漏。

（4）經充分的管道完整性評價，多數油氣管道隱患并未立即進行修復，而是列入維修計劃監管，避免過度維修工作，證明了完整性管理的有效性和經濟性。

（5）PHMSA通過標準表單格式要求管道運營商提供所有管道事件的具體信息，在后臺形成數據庫表格，并公開發布供公眾查閱。這一做法有利于政府監管，幫助管道運營商、施工承包商提高管道完整性管理水平和風險管控重點，幫助民眾正確認識油氣管道的可靠性與危害，對國內管道完整性管理和風險管控有一定借鑒意義。

 

本文數據來源：

（1）Pipeline and Hazard Material Safety Administration .https://www.phmsa.dot.gov/pipeline/gas-transmission-integrity-management/gt-im-performance-measures.2020-2-6/2021-11-30.

（2）Pipeline and Hazard Material Safety Administration .https://www.phmsa.dot.gov/pipeline/hazardous-liquid-integrity-management/hl-im-performance-measures.2020-1-28/2021-11-30.

 

作者簡介：熊健，1981年生，高級工程師，2003年畢業于武漢大學信息工程專業，現從事油氣長輸管道設計、完整性技術與管理工作。聯系方式：0316-2077470，xiongjian1314@cnpc.com.cn。