【正文】 .......................... 74 管道失效風(fēng)險評價結(jié)果分析 .................................. 75 管道失效后果評價結(jié)果分析 .................................. 78 管道相對風(fēng)險評價結(jié)果分析 .................................. 79 相對風(fēng)險可接受性評價 ...................................... 79 第 7 章 結(jié)論與建議 ................................................... 81 結(jié)論 .......................................................... 81 建議 .......................................................... 81 致 謝 ............................................................... 82 參考文獻 ............................................................. 83 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及科研成果 ................................. 86 西南石油大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 1 第 1 章 緒論 課題來源 本文來源于中石化惠州市大亞灣華德石化有限公司項目“在役輸油管線風(fēng)險及災(zāi)害評價技術(shù)研究”的部分研究內(nèi)容。 1976 年、 1984 年因地震、山洪暴發(fā)分別使秦京、鐵秦輸油管線斷裂跑油，經(jīng)濟損失巨大，環(huán)境污染嚴重； 2020 年 12 月 19日，蘭成渝成品油管線廣元段因不法分子打孔盜油，造成汽油噴射泄漏，油霧高達 20多米，損失 90汽油 400 余噸，寶成電氣化鐵路中斷運行 7 小時，清江河 500m 河面受污染，清江河水石油類超標 7951 倍 [3]。 能夠節(jié)省投資、方便管理、減少新建管道風(fēng)險，具有 非常 重要的經(jīng)濟意義與社會意義。 20 世紀 90 年代，美國 制定出 管道風(fēng)險評 價 的基本模型，以油氣長輸管道為研究對象， 創(chuàng)造性的 提出了管道風(fēng)險評 價 的評分系統(tǒng) 。 世界各國在半定量風(fēng)險評價技術(shù)領(lǐng)域引進管道風(fēng)險評分法， 并對該方法中的各風(fēng)險因素改進，得到適用于本國管線情況的改進管道風(fēng)險評分法。該公司的應(yīng)用實踐表明，完善的風(fēng)險管理手段可降低用于泄漏修理和環(huán)保措施的費用，對腐蝕管線采用合理使用原則可明顯降低維修費用。 目前 來說， 國內(nèi)油氣管道風(fēng)險 技術(shù)還處于 研究階段， 屬于半定量風(fēng)險評價，還沒有達到定量的水平。例如：設(shè)計合理性因素、自然災(zāi)害（認為導(dǎo)致）、惡意破壞等等。需要增減風(fēng)險因素，并對眾多風(fēng)險因素所占的權(quán)重進行重新調(diào)整。這都是本文所需要解 決的問題。 利用該評分法對各事故誘因進行打分 可得到管道的相對失效 風(fēng)險 。 （ 5） “馬 廣”長輸原油管線風(fēng)險及災(zāi)害評價 在完成“馬 廣”長輸原油管線現(xiàn)場調(diào)研和資料收 集之后，利用本文的研究理論 對其進行風(fēng)險評價。 找出管線 主要失效形式與 薄弱環(huán)節(jié)， 從而制定管線 運行 與 維護 方面 相應(yīng)的措施 以保證原油管線能夠安全穩(wěn)定的運行，延長使用壽命 [11]。 圖 21 故障樹分析流程 陸上原油管線失效故 障樹分析 由于導(dǎo)致管線發(fā)生失效的因素較多，加之陸上原油管線一般為埋地管線，因此對原油管線系統(tǒng)進行失效故障樹分析，找出原油管線的主要失效形式、失效機理 就非常必要。 以此類推，逐漸向下分析， 建立原油管道失效故障樹 [11， 14～ 17]。 主要影響因素與改善措施 通過原油管線故障樹定性分析我們找出了影響系統(tǒng)可靠性的薄弱環(huán)節(jié)。對于埋地管道主要是由土壤腐蝕、防腐絕緣層失效引起。如管道厚薄不均、橢圓度大、防腐絕緣涂層質(zhì)量差、存在外部損傷等。每方面風(fēng)險指數(shù)又包含了若干風(fēng)險因素。 圖 31 為管道風(fēng)險 評分法框圖。 評分 可由以下公式計算得出： 管道最小埋深（英寸）247。 4in 厚的混凝土防護層 = 增加 12in 厚土質(zhì)覆蓋層 對于管道所經(jīng)過的地區(qū)，美國運輸部（ DOT： Department of Transportation）按人口密度等因素將地區(qū)分為 IV 類 。） （ 4） 本地區(qū)無任何活動 ?? ? ??????????????????? 25 分 管道地面設(shè)施（不可變因素， 10%） 這個參數(shù)一般被視為不可變因素 。其評分細則如下： 立法 ?????????????? ?? ??????????????? 4 分 已經(jīng)證實的有效性和可靠性記錄 ??? ?? ?????????????? 2 分 廣泛宣傳為社會所了解 ??????? ?? ?????????????? 2 分 滿足最低的 ULCCA（美國聯(lián)邦公共設(shè)施協(xié)調(diào)委員會）標準 ?? ?? ??? 2 分 最低標準為： （ 1）操作時間 （ 2）記錄報告的一致性 （ 3）通知方法 （ 4）非工作時間的通知系統(tǒng) （ 5）通知的時機 對呼叫有適宜的響應(yīng) ??????????????? ?? ??????? 5 分 適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)包含以下幾個方面： （ 1）一個接收和記錄計劃安排挖掘活動的信息系統(tǒng) （ 2）調(diào)派員工到管道現(xiàn)場設(shè)立管道位置詳細標志 （ 3）挖掘期間，現(xiàn)場觀察檢驗 （ 4）圖紙的修正、校正 （ 5）挖掘后，檢查管線設(shè)施 沒有 參與這個系統(tǒng)的管段 ???????????????? ?? ???? 0 分 具備上述所有要素特性的就是最佳直呼系統(tǒng)， 最高 可得 10 分。 管道用地標志（可變因素， 5%） 清楚 且易于識別的 管道 標志 能減少第三方破壞，同時有助于管道泄漏觀察。 良好 ????????????????????????? ?? ???? 3 分 清晰的管道路由；標志到位，但不是在管道用地或上方的每一點都能看到其標記；管道與公路、鐵路、溝渠及江河的所有穿越處均設(shè)立標記與標志牌。 劣質(zhì) ??????????????????????????? ?? ?? 0 分 無法辨認出管道用地。 原理論設(shè)計指數(shù)中的地層移動風(fēng)險因素主要 表現(xiàn)形式有兩大類 ： 一、滑坡；二、土壤的膨脹與收縮。該項風(fēng)險因素并沒有得到管道運營單位的重視，沒有對導(dǎo)致自然災(zāi)害的公眾人員進行教育或發(fā)放管道風(fēng)險信息資料，沒有與相關(guān)單位協(xié)商。管道運營單位已經(jīng) 與 相關(guān)人 員及單位協(xié)商，巡線重點。 （ 5）不知道 ????? ? ??????? ? ?????????????? 0 分 從未進行過該項風(fēng)險因素的識別。 管道 的任何 金屬缺失 意味著管線結(jié)構(gòu)完整性的降低， 必然 增大了發(fā)生事故的風(fēng)險。評分尺度可以這樣掌握： 優(yōu)良 ????????????????????????????? 4 分 原油管線風(fēng)險及災(zāi)害評價技術(shù)研究 中等 ????????????????????????????? 2 分 低劣 ????????????????????????????? 1 分 缺項 ?????????????? ??????????????? 0 分 ① 包覆層的質(zhì)量 優(yōu)良 —— 為目前該環(huán)境下設(shè)計的高質(zhì)量包覆層； 中等 —— 有適當(dāng)?shù)陌矊?，但不一定是專門為其特殊環(huán)境設(shè)計的； 低劣 —— 有適當(dāng)?shù)陌矊?，但不適合在目前環(huán)境下長期工作； 缺項 —— 沒有包覆層。 ④ 缺陷修補程序質(zhì)量 依據(jù)其徹底性與及時性，進行缺陷修補程序的評價。 原油管線風(fēng)險及災(zāi)害評價技術(shù)研究 圖 32 用整流器外加電流的管道陰極保護 陰極保護系統(tǒng) 正常工作的一般標準： ? 能提供足夠大的電動勢有效地抵消任何腐蝕電勢 （用硫酸銅參比電極測量管 — 地間的電位至少要達到 ；最小負電壓偏移 300mV，或者是最小極化電壓偏移100mV） ； ? 系統(tǒng)正常 運轉(zhuǎn) （整流器必須加以維護；每月 1 次或至少每 2 月檢查整流器 1 次應(yīng)是典型的檢查模式）。分值大概是相同的。如果沒有條件做這些實驗時， 可根據(jù)經(jīng)驗判斷。 檢測方法有很多：直接觀察法、包覆層漏點檢測法、 測量陰極保 護的需要量等。有機會時進行簡略的直觀檢查； 缺項 —— 無檢查。其中土壤電阻率是判斷土壤腐蝕性大小的最重要因素。 對該項的評分是根據(jù)管段周圍（管線兩側(cè) 500ft（ ）的范圍內(nèi)）有多少埋地金屬。 表 31 SCC評分表 %MAOP 環(huán)境 * 2%~20% 21%~50% 51%~75% 75% 0 3 2 1 1 4 4 3 2 1 9 4 4 3 2 14 5 5 4 3 環(huán)境 *=（輸送介質(zhì)的腐蝕性） +（土壤腐蝕性） 環(huán)境 最小值 =0分；環(huán)境 最大值 =14分。 這種方法基本上 可以發(fā)現(xiàn)所有的干擾或潛在的腐蝕活動。 得到的 測試數(shù)據(jù)要 由經(jīng)驗豐富的防腐工程師來 分析 。 保護工風(fēng)險因素評分細則如下： （ 1） 滿足高級標準 ???????????????????????? 10 分 公司設(shè)立專門的保護工崗位，進行系統(tǒng)全面的專業(yè)培訓(xùn)，制定相關(guān)的操作規(guī)程和管理規(guī)定。每年至少監(jiān)測一 次； （ 3）從未做任何工作 ???????????????????????? 0 分 沒有設(shè)立保護工崗位，從未對陰極保護系統(tǒng)進行過檢查。各因素及其權(quán)重如下 [22]： （ 1）管線安全系數(shù) ????? ?? ?????????????? 0~10 分 10% （ 2）系統(tǒng)安全系數(shù) ?????? ?? ????????????? 0~15 分 15% （ 3）疲勞 ????????? ?? ?????????????? 0~20 分 20% 西南石油大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 23 （ 4）水擊潛在危害 ?????? ?? ????????????? 0~10 分 10% （ 5）管道系統(tǒng)水壓試驗 ???? ?? ????????????? 0~15 分 15% （ 6） 地層 移動 ???????? ?? ????????????? 0~20 分 20% （ 7）設(shè)計合理性 ?????? ?? ?????????????? 0~10 分 10% 管線安全系數(shù)（不可變因素， 10%） 對管壁厚度進行評價 ，主要是 計算 實際壁厚與 需要壁厚 的 比值 。 該公式要求輸入管道 最大許用應(yīng)力， 該參數(shù) 需要通過應(yīng)力試驗得到 。需要注意的是。 使用下面的公式確定抵抗外部均勻載荷所需要的最小壁厚： 3 )/6( EpDt ??? （ 33） 式中 t—— 抵抗外部均勻載荷所需要最小壁厚， in； D —— 直徑 ,in； p —— 均勻外部壓力， psig； E —— 管道彈性模量。 圖 34 管壁橫截面圖解管道安全系數(shù) 使用 Barlow 公式確定滿足內(nèi)壓要求的最小壁厚。將設(shè)計指數(shù)作為標題，是因為所有的操作運行均應(yīng)納入設(shè)計的考慮范圍。對管道陰極保護系統(tǒng)保持連續(xù)監(jiān)測； （ 2）滿足一般標準 ????????????????????????? 5 分 公司沒有設(shè)立專門的保護工崗位，由其他人員兼任。 原理論中沒有此項，增加該項主要是鑒于陰極保護系統(tǒng)對管線防腐 所起的重要作用。 評價該項因素主要原油管線風(fēng)險及災(zāi)害評價技術(shù)研究 考察一下兩點。可進行如下評分： 直接用測試樁監(jiān)控管線附近的所有埋地金屬；整段管線的測試樁間距不大于 1mile（ ） ???????????????????? ??? ????? 3 分 測試樁最大間隔 1~2mile，并且經(jīng)測試樁監(jiān)控所有的外來交叉管線；所 有套管沒有全部得到監(jiān)控；另外一些埋地金屬可能沒有受到監(jiān)控 ?? ????? ??? 1~2 分 所設(shè)置的測試樁間隔有時候要超過 2mile（ ）；并不是所有潛在的干擾源都得到監(jiān)控 ???????????????????? ???? ?????? 0 分 在測試樁上讀取讀數(shù)的頻率： 以省略和補償 IR 降法讀取管 — 地電位，其讀取時間隔為： 6 個月 ???????????????????? ? ??????? 3 分 6 個月 ~每年 1 次 ???????????????? ? ??????? 2 分 每年 1 次 ??????????????? ?????? ? ????? 1 分 將有關(guān)間距的分值加上讀取間隔的分值就是該項總得分，其最大值為 6 分，最小值為 0 分。 圖 33 管道上的交流電流 根據(jù)可能出現(xiàn)的風(fēng)險，假定三種可能發(fā)生的情況： 管線周圍 1000ft（ ）以內(nèi)無交流電 ????????????? 4 分 西南石油大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 21 管線附近有交流電 ，但管線已采取預(yù)防保護措施 ?????????? 2 分 同樣適合于這種情況的還有以下： ? 只有（非常低的）低壓 AC； ? 雖存在高壓 AC，至少在 3000ft（ ）以外。 （ 4） 系統(tǒng)運行年限（不可變因素） 依據(jù)管道系統(tǒng)使用年限主要分為以下幾個等級 ： 投用 0~5 年 ??????????