羅強賢1 伍全紅1 邱天2 廖東波3 王寧3

1.湖南有色冶金勞動(dòng)保護研究院有限責任公司；2.西氣東輸長(cháng)沙輸氣分公司；3.湖南省天然氣有限公司

摘要：在役輸氣管道因地區等級升級擬采取降壓運行措施，采用模擬方法對比降壓前后事故后果影響范圍，采用半定量、定量風(fēng)險評價(jià)方法分析其降低安全風(fēng)險的有效性；結果表明輸氣管道“降壓運行”措施在近距離存在大量居民建筑情況下可一定程度減小影響范圍，但管道安全風(fēng)險并未降低至可接受范圍。降壓運行對于降低輸氣管道安全風(fēng)險作用具有局限性，提出的風(fēng)險分析方法和措施有效性探討為輸氣管道“消隱患、降風(fēng)險”提供科學(xué)依據。

關(guān)鍵詞： 輸氣管道；安全隱患；降壓運行

建設期管道周邊人口稀少的地區，隨著(zhù)經(jīng)濟和社會(huì )快速發(fā)展以及規劃變更等因素，人口密度劇增，此時(shí)已投入運行的管道地區等級由一、二級升級為三、四級，原設計的管道材質(zhì)、壁厚、截斷閥間距等均難以改變，導致管道現狀不能滿(mǎn)足相關(guān)法規標準有關(guān)安全運行要求，造成局部管段存在較大安全風(fēng)險，甚至重大安全風(fēng)險。本文以某在役輸氣管道擬采取降壓運行消除地區等級升級帶來(lái)的安全隱患，分析該措施降低安全風(fēng)險的有效性。

1 輸氣管道現狀

某輸氣管道在城市郊區段原按照二級地區設計，壓力6.3 MPa，管徑508 mm，鋼級L415，壁厚7.9 mm（考慮地區等級升級，提高了壁厚）。當地政府部門(mén)在管道（長(cháng)度約700 m）上方兩側規劃建設居民小區，管道兩側200 m范圍內修建6層居民樓多達120棟，人口近萬(wàn)人，管道地區等級由原來(lái)的二級升至四級，安全風(fēng)險增大（圖 1）。

圖 1 輸氣管道示意圖

在短期不能實(shí)施改線(xiàn)情況下，經(jīng)第三方機構評估，提出了采取包括“降壓運行”的一系列措施降低風(fēng)險，如增設蓋板、應力監測裝置、陰極保護電位檢測裝置、視頻監控系統，同時(shí)在管道上方增設警示牌，增加巡線(xiàn)密度，定期開(kāi)展管道內檢測和外檢測等。但因降壓運行會(huì )降低管輸量，影響下游城鎮生產(chǎn)生活用氣，管道企業(yè)一直未予實(shí)施。

2 降壓前后事故后果對比

2.1 運行安全壓力確定

根據GB 50251― 2015《輸氣管道工程設計規范》第5.1.2條規定，按式（1）反算降壓運行最大壓力：

式中， δ 為鋼管壁厚， mm； P 為最大運行壓力， MPa； D為鋼管外徑， 508 mm； σ s為最低屈服強度， 415 MPa； F為強度設計系數，四級地區取0.4； φ 為焊縫系數，取1.0； t為溫度折減系數，取1.0。以7.9 mm鋼管壁厚反算四級地區管道最大運行壓力為5.1 MPa。

2.2 潛在影響半徑對比

根據GB 32167― 2015《油氣輸送管道完整性管理規范》規定，計算輸氣管道潛在影響半徑：

降壓后，運行壓力取5.1 MPa，潛在影響半徑：

對比潛在影響半徑，降壓運行后減小了12.66 m，但仍覆蓋了管道兩側大量建筑物區域，按人口密度估算潛在影響半徑范圍內人口數量達到約6000人。

2.3 事故后果影響范圍對比

為更直觀(guān)比對，采用中國安科院CASST―QRA軟件模擬計算輸氣管道在各種泄漏模型下的事故后果影響死亡半徑，作為參考。

對比表 1結果可知，降壓運行后管道模擬中孔、大孔、完全破裂事故后果影響死亡半徑減小了5 m～14 m不等，與潛在影響半徑變化情況大致吻合。就該案例管道，降壓運行后事故狀態(tài)仍將造成嚴重后果。

表 1 降壓前后輸氣管道事故后果影響死亡半徑

3 安全風(fēng)險分析

管道風(fēng)險評價(jià)有定性評價(jià)方法、半定量評價(jià)方法、定量評價(jià)方法，包括但不限于專(zhuān)家評價(jià)法、安全檢查表法、風(fēng)險矩陣法、指標體系法、場(chǎng)景模型評價(jià)法、概率評價(jià)法等。結合現場(chǎng)管道數據完整程度，本次采用風(fēng)險矩陣法及定量風(fēng)險評價(jià)方法進(jìn)行分析。

3.1 風(fēng)險矩陣分析

采用GB 32167― 2015《油氣輸送管道完整性管理規范》附錄E風(fēng)險矩陣（表 2）分析，當安全風(fēng)險不可接受時(shí)，需要通過(guò)降低“事故發(fā)生概率”或減小“事故后果”或同時(shí)從兩方面采取措施消減風(fēng)險，確保管道風(fēng)險可接受。

表 2 風(fēng)險矩陣表

（ 1）降壓運行前，管道企業(yè)采取的一系列措施均從降低事故發(fā)生概率考慮，未采取減小事故后果措施。按表 2所示，假設事故發(fā)生概率低則失效可能性取1；周邊人口密度高管道失效會(huì )造成大量人員傷亡則失效后果取E；風(fēng)險等級為III級，即較高級，風(fēng)險不可接受，應在限定時(shí)間內采取有效措施消減風(fēng)險。

（ 2）降壓運行后，事故發(fā)生概率進(jìn)一步降低，失效可能性仍取1；事故后果影響范圍有所減小，但在其影響范圍內仍將造成大量人員傷亡，失效后果還取E；風(fēng)險等級仍為III級，即較高級，風(fēng)險不可接受。

3.2 定量風(fēng)險分析

依據SYT 6891.2― 2020《油氣管道風(fēng)險評價(jià)方法 第2部分 定量評價(jià)法》，進(jìn)一步進(jìn)行定量風(fēng)險分析。個(gè)人風(fēng)險和社會(huì )風(fēng)險可接受標準參照GB 36894― 2018《危險化學(xué)品生產(chǎn)裝置和儲存設施風(fēng)險基準》，管道兩側居民小區屬于一般防護目標中的一類(lèi)防護目標，個(gè)人風(fēng)險基準如表 3、圖 2（a）所示，社會(huì )風(fēng)險基準如圖 3（a）所示。

表 3 個(gè)人風(fēng)險基準

（a） 個(gè)人風(fēng)險等值線(xiàn)示意圖

（b）案例個(gè)人風(fēng)險等值線(xiàn)圖

圖 2 個(gè)人風(fēng)險等值線(xiàn)圖

（a） 社會(huì )風(fēng)險基準（F-N）曲線(xiàn)

（b）案例社會(huì )風(fēng)險曲線(xiàn)（F-N）
圖 3 社會(huì )風(fēng)險曲線(xiàn)（F-N）圖

定量風(fēng)險評價(jià)結果表明：

（1）未得到個(gè)人風(fēng)險1×10-5次/年、 3×10-6次/年等值線(xiàn)。

（2）個(gè)人風(fēng)險3×10-7次/年等值線(xiàn)覆蓋到管道兩側居民建構筑物，個(gè)人風(fēng)險是不可接受的，如圖 2（b）所示。

（ 3）社會(huì )風(fēng)險曲線(xiàn)有部分已處在風(fēng)險不可接受區，即社會(huì )風(fēng)險不可接受，如圖 3（b）所示。

4 結論及建議

（ 1）輸氣管道降壓運行措施可一定程度減小事故后果影響半徑，但對于近距離高密集人口區域管道，降低安全風(fēng)險具有局限性；針對該類(lèi)安全隱患，建議采取改線(xiàn)措施以徹底消除風(fēng)險。

（ 2）嚴格控制在管道兩側近距離修建居民小區和高密集人口的公共場(chǎng)所和設施，避免造成后期管道重大安全風(fēng)險難以消減。

（ 3）及時(shí)修訂《輸氣管道工程設計規范》《油氣輸送管道完整性管理規范》等標準規范，對新建管道路由處于地區等級三級以上管段在可研階段即應開(kāi)展安全條件論證或風(fēng)險評價(jià)。

作者簡(jiǎn)介：羅強賢， 1985年生，學(xué)士，注冊安全工程師/安全評價(jià)師/中級管道完整性管理工程師，主要從事油氣管道安全管理工作。聯(lián)系方式：18874087109， 361483940@qq.com。