【文章內(nèi)容簡介】 年 年。管 道總長度為 92853 公里，其中 50%兜風(fēng)管道直徑在 127— 406mm 之間， 20%的超過 762mm， 70%的管道建于 1964 年 — 1983 年之間。 事故主要原因為外部影響、施工和材料缺陷、腐蝕、地面運動等。其中，外部影響是導(dǎo)致氣體泄漏的主要原因，而且大多數(shù)為“孔洞”類型。 1970 年 — 1992 年外部影響造成的事故頻率平均為 年， 1988— 1992 年降到 年。其次是施工和材料確信，這與管道建設(shè)年代有關(guān)。 1963 年以前的管道，因施工和材料缺陷的事故頻率相對較高。由于提高 了建筑標準及嚴格的檢測盒試壓，以后的失效頻率逐漸降低。 美國 （ 1） 1970 年 — 1984 年天然氣長輸及集輸管道共發(fā)生 5872 起事故，年平均事故 404次?？梢?，外力是造成天然氣管道損壞的住喲原因。 （ 2）自 1984 年 7 月 1 日期，美國運輸部研究與特殊項目委員會將各種失效原因分為五大類，分別是歪理、腐蝕、設(shè)備與操作、其他。 1985 年 — 1993 年間，美國輸氣管 5 道紅發(fā)生 789 起事故，歪理、腐蝕、設(shè)備與操作是造成失效的主要原因。外力是第一位的，約占失效總數(shù)的 %；其次是腐蝕，占 %；設(shè)備與操作原 因居第三位，占 %；焊接和材料缺陷引起的失效事故較少，約 %。在 789 起事故中，有 763起發(fā)生在陸上，116 起發(fā)生在海，對于海底管來說，腐蝕，尤其是內(nèi)腐是造成的事故引人注目。 管道事故的 原因 綜合國內(nèi)外 石油工程行業(yè)事故原因 ，經(jīng)失效因素 分為以下六種類型 : （ 1） 第三方破壞 ： 在 19641995 年中，西方眾多的管道事故中，外部干擾 (主要指第三方破壞 )占很大部分。我國情況類似，并且由于現(xiàn)在自由開發(fā)以及由于開挖導(dǎo)致的管道事故風(fēng)險有所增加。如 2021 年中央電視臺披露了中原油田采油廠周圍農(nóng)民打孔偷油、 偷氣屢禁不止 的事件 。 （ 2） 腐蝕 ： 腐蝕包括外腐蝕和內(nèi)腐蝕兩個方面。 （ 3） 構(gòu)造缺陷和機械或材料失效 ： 包括管材初始缺陷和安裝缺陷。 （ 4） 基礎(chǔ)移動或自然災(zāi)害 （ 5） 誤操作 （ 6） 其他因素 前三類原因能在大多數(shù)官方報告中找到。通過對事故數(shù)據(jù)的進一步分析，可 以 得到更為詳細的 事故 原因，比如疲勞裂痕 、 熔接缺點 、 內(nèi)部的和外部的腐蝕 、 應(yīng)力腐蝕 、 誤操作 、 違規(guī) 、 等等。以上的這些分類是我們從對過去事故的分析中得到的最多的教訓(xùn)。然而，值得注意的是 ， 任何一個一般的機械失效都不會有一個明確的潛在原因，系統(tǒng)失效和人為過失也是如此。 事故后果 長輸管道管徑大、輸送壓力高，一旦發(fā)生泄漏事故，不僅影響運行安全，而且可能因一部引發(fā)火災(zāi)和爆炸事故，造成人員傷亡、環(huán)境污染和輸氣中斷等惡劣后果。 1989年在前蘇聯(lián)發(fā)生，并且以結(jié)果造成 600 人死亡和 568 人受傷成為管道歷史上最嚴重的事故。 1990 年的一個典型的事件就能說明這個問題的嚴重性，原油泄露二十年未被發(fā)現(xiàn)，最終漏失量達 57OOO 3m ，導(dǎo)致亞馬遜 10OOOkm 的一個雨林被污染。 1995 年 1月 17 日，日本兵庫 縣南部發(fā)生地震，輸氣管道受損泄漏而引發(fā)火災(zāi)，導(dǎo)致 2410100 m? 的建筑物毀于大火。 6 盡管在這些年采用了更加先進的檢測方法，但大的泄露事件仍有發(fā)生。比如下 ， 1991年在美國明尼阿波利斯市 57,800 3m 的原油泄露，前蘇聯(lián) 1994年 300,OOO 3m 的原油泄露。歐洲的國家也已遭受多次的泄 露事件 (主要為原油 )，造成了嚴重的環(huán)境污染。如此的泄露雖很少有致命的后果，但會是巨大的資源浪費。 縱覽管道事故帶來的長期危害或短期危害，應(yīng)該將由廣為人知的事件公布數(shù)據(jù)得到的統(tǒng)計趨勢特征和個別的特殊事件進行比較研究。雖然跟隨事故后評估的建議通常是針對具體類型事故的，但是，由某一特性的事件可以認識到，事故預(yù)防政策中應(yīng)采取不同的尺度。 7 第 3 章 故障樹在管道可靠性中的應(yīng)用 故障樹分析是 一種適用于復(fù)雜系統(tǒng)可靠性和安全性分析的有效工具，是一種在提高系統(tǒng)可靠性的同時 又有效提高系統(tǒng)安全性的方法。 它把系統(tǒng)不希望出現(xiàn)的事件作為故障樹圖的頂事件，通過對可能造成系統(tǒng)故障的各種因素 (包括硬件、軟件、環(huán)境、人為因素 )進行分析，用規(guī)定的邏輯符號自上而下的由總體至部分，按樹枝狀結(jié)構(gòu)逐層細化，分析導(dǎo)致各事件發(fā)生的所有可能的直接因素，及其相互間的邏輯關(guān)系，并由此逐步深人分析，直到找出事故的基本原因，即故障樹圖的底事件為止。從而確定系統(tǒng)故障原因的各種組合方式和發(fā)生概率，并采取相應(yīng)的改進措施，提高系統(tǒng)的可靠性。 該方法是美國內(nèi)爾電話實驗室的 1962 年首先提出的。我國與 1976年 開始介紹并研究這種方法，在核工業(yè)、航空、航天、接卸、電子等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，為提高產(chǎn)品的安全性和可靠性發(fā)揮了重要作用。 管道故障樹模型 輸氣管道故障是指管道系統(tǒng)部分或完全失去輸氣的能力的現(xiàn)象 ,管道事故一般是指自然泄漏、穿孔等引起的爆管故障 ,事故率為每年千公里管線上發(fā)生事故的平均次數(shù)。故障樹模型一般為各事件的串 聯(lián) (或門 )和并聯(lián) (與門 )的集合 ,我們通過管道運行經(jīng)驗和現(xiàn)場搶險實踐繪出了天然氣長輸管道故障樹 ,如圖 1 所示。 為了定量的分析故障的發(fā)生概率 ,需要綜合出導(dǎo)致故障事件發(fā)生的必要而充分的集合 ,即最小 割集 ,然后根據(jù)其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)函數(shù)按下式求系統(tǒng)的可靠度 : R = 1P(T) = )...(1 21 NKKKP ???? = ??? ???? )(()((1 21Nj jiNi i KKPKP ???? ??Nkji Kji KKP3 ...)( ? ? )...(1 211 NKKKpN ?? (1) 式中 :P(T)— 系統(tǒng)發(fā)生故障的概率 (不可靠度 )。Ki,Kj,Kk— 第 I,j,k個最小割集 。N—最小割集的個數(shù)。 圖 1 天然氣長輸管道故障樹 8 對于簡單的或門結(jié)構(gòu)，其可靠度計算公式為 iNi RR 1∏?? （ 2） 對于簡單的與門結(jié)構(gòu)，其可靠度計算公式為 iNi RR 1∏1 ??? （ 3） 管道故障樹定性分析 故障樹的定量分析對復(fù)雜的系統(tǒng)求解十分困難 ,對于任意分布的故障無法用解析法求得精確的結(jié)果 ,在實際工作中 ,可采取定性分析法 ,找出系統(tǒng)最薄弱的環(huán)節(jié) ,指導(dǎo)故障診斷 ,確定維修次序 ,從而達到提高系統(tǒng)可靠性的目的。 管道可靠性與管道運行連續(xù)性、平穩(wěn)性、負荷性、安全性等息息相關(guān) ,某分公司經(jīng)營的 12 條輸氣管道 ,總長 1415km,在線路區(qū)段上的事故率為每年千公里 次 (國外的輸氣干線的管道 事故率平均每年千公里 次 )。其中輸氣管道泄漏事故占 60%。管道穿孔事故占 35%。管道破裂事故占 5%。通過分析知 ,影響長輸管道運行可靠性的因素包括管道施工質(zhì)量、腐蝕控制、設(shè)備管理、人為破壞和意外事件等。 管道因素 （ 1） 管材質(zhì)量和施工