摘　要：闡述國內(nèi)外城市燃氣管道完整性管理的研究進展，介紹國外城市燃氣管道完整性管理的法規(guī)和標準，提出燃氣管道完整性管理體系，探討了管理體系中的技術(shù)體系。

關(guān)鍵詞：城市燃氣管道  完整性管理  法規(guī)標準  管理體系  技術(shù)體系

Researcg on City Gas Pipeline Integrity Management and Technology System

Abstract：The researeh progress in city gas pipeline integrity management at home and abroad is described．Foreign regulations and standards for city gas pipeline integrity management are introduced．A city gas pipeline integrity management system is proposed and the technical system in the management system is discussed．

Key words：city gas pipeline；integrity management；regulations and standards；management system；technical system

1　概述

城市燃氣管道完整性管理(Distribution Integrity Management Program，簡稱DIMP)是指燃氣運營企業(yè)根據(jù)不斷變化的管道因素，對管道運營中面臨的風險因素進行識別和技術(shù)評價，制定相應的風險控制對策，不斷改善識別到的不利影響因素，從而將管道運營的風險水平控制在合理、可接受的范圍內(nèi)，最終達到持續(xù)改進、減少和預防管道事故發(fā)生，經(jīng)濟合理地保證管道安全運行的目的^[1-2]。

2　城市燃氣管道完整性管理研究進展

國外油氣管道安全評價與完整性管理始于20世紀70年代的美國，至90年代初期，美國的許多油氣管道都已應用安全評價與完整性管理技術(shù)來指導管道的維護工作。美國油氣管道完整性管理較早在長輸油氣管道開展。為指導長輸油氣管道完整性工作，美國機械工程師協(xié)會制定了ASME B31.8S《天然氣管道完整性管理系統(tǒng)》，美國石油學會制定了API ll60《危險液體管道完整性管理系統(tǒng)》^[3-4]。

城市燃氣管道完整性管理的研究從2000年左右開始。2005年，美國國家管道和危險材料安全管理局(Pipeline&Hazardous Materials Safety Adminis-tration，簡稱PHMSA)、燃氣輸配工業(yè)協(xié)會和國家管道安全協(xié)會共同發(fā)布了《燃氣管道完整性管理第一階段調(diào)研報告》。該報告指出，PHMSA實施的危險液體管道和輸氣管道完整性管理并未對城市燃氣管道提出要求，但是針對燃氣輸配管道的完整性管理非常必要。開展完整性管理最有效的方法是制定高層次的法規(guī)和標準，由聯(lián)邦政府發(fā)布，指導全國完整性管理工作開展。該報告強調(diào)，應當在2年內(nèi)制定針對城市燃氣管道的完整性管理法規(guī)，這樣燃氣運營企業(yè)可以在2008年時參考法規(guī)要求制定完整性管理方案，2009年推行完整性管理。該報告還指出美國部分州的燃氣企業(yè)在防止第三方損壞和開挖方面的做法對于降低管道事故是有效的，應當納入完整性管理的范疇^[5]。

近年來，我國城市燃氣行業(yè)開始開展城市燃氣管道完整性管理的研究與實踐工作。2012年，Gl3／T 50811—2012《燃氣系統(tǒng)運行安全評價標準》發(fā)布，推動了完整性管理的發(fā)展。國內(nèi)大型燃氣企業(yè)如北京燃氣集團、深圳燃氣集團、中國石油昆侖燃氣公司等也開展了完整性管理研究工作。

3　國外燃氣管道完整性管理法規(guī)和標準

燃氣管道完整性管理法規(guī)和標準是實施管道完整性管理的重要指導性文件。為了有效推進燃氣管道完整性管理工作，美國、加拿大等國家燃氣管理和研究機構(gòu)制定了相關(guān)的法規(guī)和標準，主要的法規(guī)和標準見表l。表l中APGA是美國公共燃氣協(xié)會的簡稱，GPTC是美國燃氣協(xié)會(簡稱AGA)的下屬機構(gòu)燃氣管道技術(shù)委員會的簡稱。

2009年，美國聯(lián)邦法規(guī)中增加燃氣管道完整性管理的內(nèi)容，其CFR l92的P部分明確指出，2011年8月2日以前所有燃氣企業(yè)必須實施管道完整性管理，并提出了燃氣管道系統(tǒng)(包含液化石油氣系統(tǒng))開展完整性管理的最低要求。隨后，美國的城市燃氣管理機構(gòu)和研究機構(gòu)發(fā)布了一系列規(guī)范性文件，提出了完整性管理的操作方法。同時，美國燃氣相關(guān)研究機構(gòu)研發(fā)了完整性管理商業(yè)軟件，這些軟件可以幫助燃氣企業(yè)制定完整性管理方案。其中影響力較大的軟件有美國新世紀軟件公司(New Century)根據(jù)聯(lián)邦法規(guī)條例要求開發(fā)的燃氣管道完整性管理軟件系統(tǒng)。以上法規(guī)和標準及商業(yè)軟件有效地促進了美國燃氣管道完整性管理技術(shù)的發(fā)展。

4　城市燃氣管道完整性管理體系

燃氣管道完整性管理體系是針對燃氣管道完整性管理的計劃、實施、效能、質(zhì)量、評審、培訓、改進等內(nèi)容，建立具有規(guī)定性、強制性、科學性的可執(zhí)行、可操作、可遵循的管理文件、技術(shù)文件及技術(shù)標準。該體系劃分為管理體系和技術(shù)體系，其中管理體系包括法規(guī)標準、管理手冊、體系文件及管理方案等；技術(shù)體系包括對燃氣管道運營中各種問題的發(fā)現(xiàn)、分析、解決、改進等^[6]。

根據(jù)國外城市燃氣管道完整性管理研究成果，結(jié)合我國長輸管道完整性管理成功經(jīng)驗，提出城市燃氣管道完整性管理流程和主要內(nèi)容。城市燃氣管道完整性管理的順利開展需要建立總體框架，明確完整性管理的方針、工作內(nèi)容、實施流程，以解決國內(nèi)相關(guān)工作不夠系統(tǒng)全面的問題，提升管道管理水平。城市燃氣管道完整性管理的6個關(guān)鍵環(huán)節(jié)為數(shù)據(jù)管理、泄漏管理方案、風險評價、完整性評價、維修維護和效能評價，這6個環(huán)節(jié)涵蓋了管道完整性管理工作的各個階段，指明了開展燃氣管道完整性管理的主要內(nèi)容和工作順序。

5　完整性管理技術(shù)體系

管道完整性管理的技術(shù)體系主要由數(shù)據(jù)管理、風險評價、管道檢測與完整性評價、監(jiān)測、管道修復、完整性管理技術(shù)平臺、泄漏管理等技術(shù)構(gòu)成。

①數(shù)據(jù)管理技術(shù)

管道完整性管理首先是對管道數(shù)據(jù)進行管理，數(shù)據(jù)是管道完整性管理的重要基石。燃氣管道完整性管理涉及的數(shù)據(jù)可分為3大類：a．管道空間數(shù)據(jù)，主要指管道中心線控制點坐標、高程、遙感影像以及重要管道設施(彎頭、閥門、調(diào)壓站)坐標和埋深。b．管道屬性數(shù)據(jù)，主要指管道設施(閥門、彎頭、防腐層、焊縫、鋼管信息、調(diào)壓站)數(shù)據(jù)、管道陰極保護數(shù)據(jù)、管道雜散電流干擾情況、管道基礎地理信息數(shù)據(jù)(公路、鐵路、水文、地震帶、土壤腐蝕性等)。c．管道運行管理數(shù)據(jù)，主要指管道日常巡線、陰極保護、水工保護、第三方破壞、應急搶險、檢測評價數(shù)據(jù)等。針對城市燃氣管道的數(shù)據(jù)管理，應當首先根據(jù)其屬性和特點，制定完善的數(shù)據(jù)采集與處理的規(guī)范性文件。通過建立數(shù)據(jù)管理作業(yè)文件，可有效規(guī)范數(shù)據(jù)采集過程和數(shù)據(jù)保存的格式。

②風險評價技術(shù)

風險評價是指識別出對管道安全運行產(chǎn)生不利影響的風險因素，評價事故發(fā)生的可能性和后果，綜合得到管道風險大小，并提出相應風險控制措施的分析過程^[6]。風險評價是完整性管理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，應根據(jù)評價范圍、復雜程度采用不同的方法和技術(shù)。管道風險評價流程見圖l，其中的幾個主要環(huán)節(jié)一般為風險因素識別、失效概率分析、失效后果分析和風險分級。

③管道檢測與完整性評價技術(shù)

管道在建設和運營過程中，由于各種原因不可避免地會產(chǎn)生凹陷、變形、腐蝕以及由于外力產(chǎn)生的破壞、位移等，造成管道變形、泄漏、爆炸等失效模式，導致輸氣中斷、人員傷亡、財產(chǎn)損失、環(huán)境破壞等失效后果。完整性評價是利用基于風險的燃氣管道安全檢測技術(shù)，評估管道現(xiàn)行狀態(tài)，確定維修維護措施與再評價周期的過程。由于城市燃氣管道與長輸管道在管材、管徑、壓力等級、連接方式等各方面存在較大差異，適用于長輸管道上的完整性檢測方法不可直接移植于城市燃氣管道。目前國內(nèi)外用于燃氣管道的檢測與評價技術(shù)主要有在線檢測、壓力試驗和直接評價3方面，見表2。

④監(jiān)測技術(shù)

監(jiān)測技術(shù)主要包括腐蝕監(jiān)測、內(nèi)外壁壁厚監(jiān)測、沉降變形定量監(jiān)測、一般性監(jiān)測與檢驗、線路監(jiān)測、地質(zhì)位移監(jiān)測和運行參數(shù)監(jiān)測等多方面內(nèi)容。監(jiān)測技術(shù)是完整性管理的重要內(nèi)容，其作用為：為科學管理與決策提供依據(jù)；預防事故發(fā)生；預測設備壽命；改善管道運行狀態(tài)，提高設備的可靠性，對管道安全、保證操作人員安全和減少環(huán)境污染等方面起到有益的作用；有利于分析影響管道完整性的原因，了解失效過程與管道運行工藝參數(shù)之間的關(guān)系，評價技術(shù)方法的實際效果。

⑤管道修復技術(shù)

燃氣管道運營企業(yè)應按照管道內(nèi)外檢測、試壓、直接評估中發(fā)現(xiàn)的危險缺陷的嚴重程度，確定缺陷點維修的時間表。修復方法主要包括：換管，打磨，鋼制修補套筒A型套筒，鋼制保壓修補B型套筒，玻璃纖維修補套筒，焊接維修、堆焊、打補丁，環(huán)氧鋼殼修復技術(shù)，夾具維修等臨時搶修。

⑥完整性管理技術(shù)平臺

城市燃氣管道完整性管理需要根據(jù)燃氣管道完整性管理的特點和運營管理的發(fā)展趨勢，研制一套適合燃氣管道完整性管理的信息平臺。燃氣管道完整性管理信息平臺建設還需要強有力的關(guān)鍵技術(shù)支撐，這些關(guān)鍵技術(shù)主要包括：管道數(shù)據(jù)模型技術(shù)、高分辨率的衛(wèi)星遙感和數(shù)字航測技術(shù)、3S(全球定位系統(tǒng)GPS、遙感系統(tǒng)RS和地理信息系統(tǒng)GIS)一體化技術(shù)等。

⑦泄漏管理技術(shù)

泄漏管理工作主要依靠可靠的泄漏管理方案，燃氣運營企業(yè)在制定泄漏管理方案時，應當包含5個基本要素：泄漏點定位，分析與泄漏點相關(guān)聯(lián)的風險因素，進行泄漏分級，確定泄漏檢測優(yōu)先級，自我評價與記錄保存。

城市燃氣管道分支多，接口和閥門也較多，存在多處動密封和靜密封，管道發(fā)生的泄漏事故遠遠多于長輸管道。因此，完整性管理方案重點應該放在識別造成泄漏的因素和泄漏點的定位，同時加強泄漏發(fā)生時的應急處理。

6　結(jié)語

①美國從2005年左右開始投入較多的力量研究城市燃氣管道的完整性管理方法，PHMSA、GPTC和APGA等機構(gòu)制定了燃氣管道完整性管理相關(guān)法規(guī)、標準。

②城市燃氣管道完整性管理體系包含管理體系和技術(shù)體系，管理體系是指法規(guī)標準、管理手冊、體系文件及管理方案；技術(shù)體系主要由數(shù)據(jù)管理、風險評價、管道檢測與完整性評價、監(jiān)測、管道修復、完整性管理技術(shù)平臺、泄漏管理等技術(shù)構(gòu)成。

參考文獻：

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[6]王婷，鄭洪龍，宋漢成，等．城市燃氣管道的完整性管理[J]．油氣儲運，2012，31(3)：184-187．

本文作者：楊玉鋒  齊曉忠  李楊  魏然然  葛新東

作者單位：中國石油管道科技研究中心油氣管道輸送安全國家工程實驗室

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