魏宇 馬劍林

國家管網(wǎng)集團西南管道貴陽(yáng)輸油氣分公司

摘要：本文結合山火易發(fā)性、管道易損性、失效后果等因素分析山火對天然氣管道的影響，總結了基層單位的山火防控實(shí)踐經(jīng)驗，提出了天然氣管道山火風(fēng)險定性分級方法和風(fēng)險削減措施，有助于提升管道企業(yè)山火風(fēng)險防控水平。

關(guān)鍵詞： 天然氣管道；山火；風(fēng)險防控

西南山區受特殊地形、氣候條件影響，具有山火頻發(fā)、火勢蔓延快、撲救困難的特點(diǎn)。天然氣管道沿線(xiàn)一旦發(fā)生山火，就有可能影響管道、光纜的正常運行，甚至發(fā)生管道火災、爆炸事故，危及沿線(xiàn)群眾的生命財產(chǎn)安全。

楊麗蕓等人對火災下埋地管道地表邊界條件進(jìn)行了研究，確定了各邊界條件適用范圍；鄧松圣等人建立了火災下埋地管道的非穩態(tài)模型，得出埋地管道周?chē)鷾囟葓?chǎng)的一般規律；裴斌等以中緬管道國內段為研究背景，對三維埋地管道模型的溫度場(chǎng)進(jìn)行了模擬分析�？偟目磥�(lái)，山火對管道的影響已有一些初步結論，但尚未摸清天然氣管道沿線(xiàn)山火風(fēng)險的影響機制，在山火對天然氣管道的影響及防控方面還缺少深入研究，尚未形成山火對天然氣管道的風(fēng)險分級方法，未形成系統且有效的風(fēng)險削減措施。本文結合西南山地管道實(shí)際，對此進(jìn)一步開(kāi)展研究和探討。

1  山火對天然氣管道的影響分析

經(jīng)過(guò)山區林地的天然氣管道，一旦管道沿線(xiàn)發(fā)生火災，土壤的熱力平衡將受到破壞，熱量向土壤內部傳遞，一方面可能導致伴行光纜的信號傳輸故障，影響管道正常運行；另一方面可能損壞埋地管道的防腐層和管道本體，造成管道失效，甚至引發(fā)天然氣管道火災爆炸事故。

根據此前對火災下埋地管道的研究成果，現場(chǎng)采集中緬天然氣管道及周?chē)�土壤的參數，采用結構化有限容積法對不同燃燒情況下埋地管道及周?chē)�土壤的溫度變化進(jìn)行數值模擬驗證，并對結果進(jìn)行分析。

根據木材在火災燃燒時(shí)炭化速率3 mm/min得出一棵高3.6 m的大樹(shù)，完全炭化的時(shí)間不超過(guò)20 h。當發(fā)生山火時(shí)，樹(shù)木完全炭化幾率很低，樹(shù)木持續燃燒的時(shí)間普遍會(huì )遠低于20 h。依據數值模擬驗證結果，若管道上方火災持續20 h，管道的最高溫度在27℃左右。對于輸氣管道而言，這個(gè)溫度是在安全范圍內的，不會(huì )對埋地管道造成影響。

當假設山火持續了90 h后撲滅，數據模擬結果顯示防腐層的最高溫度為84.03℃；管內壁最高溫度為81.15℃。3LPE管道防腐層的失效溫度在160℃～180℃，X80鋼的失效溫度則更高，經(jīng)過(guò)增強和防護處理的伴行光纜能夠長(cháng)時(shí)間耐受70℃至150℃的高溫。因此從模擬結果看，即使山火燃燒持續90 h，山火對管道及光纜的影響也不足以使之失效引發(fā)更大的危害。

由此看來(lái)，山火不會(huì )對完好并正常埋深的管道及光纜產(chǎn)生危害。

2  天然氣管道山火風(fēng)險等級劃分

劃分山火對天然氣管道造成風(fēng)險的等級需以天然氣管道為主體進(jìn)行分析，綜合考慮途經(jīng)山火易發(fā)性、管道易損性、失效后果三個(gè)因素進(jìn)行定性分級，主要步驟如下。

（1）數據收集。主要包括以下幾類(lèi)數據：

管道途經(jīng)山林地區的相關(guān)信息。主要包括地形地貌、植被類(lèi)型、樹(shù)種構成、植被密度、植被干燥程度等，這些對山火的傳播和蔓延速度有重要影響。

管道途經(jīng)山林地區的氣象數據。主要包括氣溫、相對濕度、降水量、風(fēng)速和風(fēng)向等，這些氣象數據對火災的起火可能性和蔓延程度有重要影響。

途經(jīng)管道的基本信息。主要包括埋深、內外檢測情況、焊縫質(zhì)量情況、光纜埋設信息等基礎數據，這些數據對火災發(fā)生后，管道的易損性判斷有重要影響。

周邊人員及重要設施情況。主要包括管道潛在影響范圍內人員居住情況、特定場(chǎng)所、高速公路、鐵路等，這是判斷管道失效后果的重要依據。

（2）山火易發(fā)性分級。根據全國森林火險天氣等級行業(yè)標準規定的森林火險天氣指數計算標準，結合管道是否采取防火隔離措施，對山火易發(fā)性分為三級（表 1）。

表 1 山火易發(fā)性定性分級

（3）管道易損性定性分級。根據數值模擬結論可知，山火對正常埋深且本體不存在質(zhì)量問(wèn)題的管道、光纜基本沒(méi)有影響，山火對途經(jīng)管道的影響主要來(lái)源于埋深及管道自身缺陷兩個(gè)方面，以此對管道易損性分為三級（表 2）。

表 2 管道易損性定性分級

（4）管道失效后果分級。根據《油氣輸送管道完整性管理規范》規定，天然氣管道高后果區識別主要是根據管道中心線(xiàn)兩側各200 m范圍內，人員聚集情況及潛在影響區域內特定場(chǎng)所情況進(jìn)行判斷（表 3）。

表 3 高后果區管段定性分級

（5）山火風(fēng)險定性分級。綜合考慮山火易發(fā)性定性分級、管道易損性定性分級、管道高后果區定性分級結果，將天然氣管道山火風(fēng)險分為五個(gè)等級（表 4）。

表 4 定性評價(jià)風(fēng)險等級分級

3  天然氣管道山火風(fēng)險管控案例

貴陽(yáng)分公司以“預防為主“的觀(guān)念開(kāi)展山火風(fēng)險防控工作，形成了以山火風(fēng)險摸排、山火風(fēng)險削減、建立聯(lián)動(dòng)機制、山火風(fēng)險宣傳為主體的山火風(fēng)險管控體系。通過(guò)現場(chǎng)實(shí)際運用，顯著(zhù)提升了分公司山火風(fēng)險防控水平。

（1）沿線(xiàn)山火風(fēng)險摸排。根據山火風(fēng)險分級方法，對分公司全線(xiàn)919公里管道進(jìn)行摸排，按照途經(jīng)管道山火易發(fā)性、管道易損性、管道高后果區三個(gè)因素進(jìn)行定性分級，綜合判斷沿線(xiàn)管道山火風(fēng)險等級。首次排查完成后，建立沿線(xiàn)山火風(fēng)險臺賬，后續采取春夏季節每季度排查更新一次，秋冬季節每季度排查更新兩次，掌握沿線(xiàn)山火風(fēng)險情況。

（2）山火風(fēng)險削減。對光纜、管道埋深及防腐層情況排查，及時(shí)整改埋深不足和防腐層破損問(wèn)題。在高后果區安裝固定式可燃氣體探測器，在沿線(xiàn)山火高風(fēng)險、中風(fēng)險區域采用手持可燃氣體探測儀排查，實(shí)時(shí)掌握天然氣泄漏情況。

開(kāi)展常態(tài)化管廊帶清理，對雜草、枯木等易燃物進(jìn)行清除，保持管道中心線(xiàn)兩側各5米范圍內的通透性，同時(shí)協(xié)調當地對管道周邊較為繁茂的林木進(jìn)行修整、砍伐，降低山火蔓延的風(fēng)險。

（3）建立聯(lián)動(dòng)機制。各作業(yè)區與地方林業(yè)、消防、社區、志愿者組織等建立交流合作機制，充分利用當地資源開(kāi)展山火處置聯(lián)合演練。分公司與相關(guān)部門(mén)共同制定應對山火的應急行動(dòng)方案，使地方山火撲救工作與管道保護工作有機配合。

（4）山火風(fēng)險宣傳。建立沿線(xiàn)山火風(fēng)險分級宣傳制度，將高風(fēng)險、較高風(fēng)險區域作為重點(diǎn)，通過(guò)短信等方式向沿線(xiàn)群眾經(jīng)常性告知管道保護、林區火災防范、緊急撤離方向等內容。聯(lián)合消防部門(mén)、林業(yè)部門(mén)在途經(jīng)林區的管道上方設立防火宣傳牌，提醒公眾遵守有關(guān)規定，保護管道安全。

4  結語(yǔ)

利用數值模擬方法摸清山火對管道、光纜的影響機制，基于山火易發(fā)性、管道易損性和管道失效后果，建立天然氣管道山火風(fēng)險定性分級，進(jìn)而構建山火風(fēng)險防控體系，通過(guò)山火風(fēng)險排查、風(fēng)險削減、與地方政府建立聯(lián)動(dòng)機制、開(kāi)展沿線(xiàn)防火宣傳等措施，將山火風(fēng)險的被動(dòng)處置轉換為主動(dòng)預控，有效降低了天然氣管道山火風(fēng)險。本文主要針對埋地天然氣管道進(jìn)行分析，下一步將站場(chǎng)、閥室、跨越設施做為研究主體，深入分析山火對暴露地表管道的影響，進(jìn)一步完善山火風(fēng)險防控體系。

作者簡(jiǎn)介：魏宇，1993年生，碩士研究生，三級工程師，中級工程師，主要從事管道保衛管理。聯(lián)系方式：13385116592，963844776@qq.com。