國家重大生命線——壓力管道的完整性管理
 

　　□文/何仁洋,黃 輝,楊緒運，蔡景明·中國特種設備檢測研究院壓力管道事業部
 

　　壓力管道分為長輸管道、公用管道、工業管道、動力管道和集輸管道,主要用于原油、成品油、天然氣、人工煤氣、蒸汽和工業用危險介質的輸送,是國民經濟建設的重要基礎設備和人民生活的重要基礎設施,在國民經濟中占有極為重要的戰略地位,被稱為國家重大生命線。
 

　　以長輸管道為例,就全球而言,目前已建成的230多萬公里管道中,輸氣管道占60%,原油管道和成品油管道各占15%,化工和其他類管道不足10%。
 

　　目前,世界長輸管道總長度已超過世界鐵路總里程,成為能源運輸的主要方式,世界上100%的天然氣、85%以上的原油運輸是通過管道輸送實現的。發達國家的成品油遠距離運輸主要靠管道。歐美國家和中東產油區的油品運輸現已全部實現了管道化。
 

　　我國現有長輸管道10萬公里,集輸管道30萬公里,公用管道20萬公里,工業管道約28.72萬公里。
 

　　由于壓力管道輸送的多為易燃易爆或有毒有害介質,一旦發生事故,往往并發火災、爆炸、環境污染,各國政府對其都采取了比較嚴格的安全管理措施,并納入強制性、法制化軌道。為了有效確保管道安全運行,世界各國針對壓力管道,建立了以完整性管理為核心的技術,逐步完善壓力管道的安全完整性技術法規與標準體系。
 

中美兩國壓力管道安全完整性法規與標準體系
 

　　美國長輸管逍安全法規標準體系
 

　　自1865年美國建成世界上第一條輸油管道至今,管道運輸業已有近146年的歷史。美國擁有危險液體管道27.6萬公里、天然氣輸送管道47.5萬公里,配氣管線306萬公里,管道總長度位居世界第一,也是世界上管道技術最為先進的國家。
 

　　美國2002年頒布了《管道安全改進法》(HR3609)、2006年頒布了《管道檢測、保護、執法安全法令》(s.3961),它們既是對美國《管道安全法》(49- USC-601)的補充,同時也大力推行了完整性管理的法令。
 

　　按照法律的要求,美國運輸部頒布了聯邦規章(Code of Federal Regulations ，CFR),49-CFR-190～198系列?；诖罅繄詫嵉募夹g研究與工程實際經驗,形成了一套體系完善的法規與標準體系。包括:管道完整性管理標準、管道安全檢測標準、管道安全評價標準、管道維修與維護標準、管道完整性檢測評價人員資質標準等內容,它完全支撐了美國法律、法規要求。
 

　　我國壓力管道安仝法規標準體系
 

　　隨著我國經濟持續、快速發展,特別是石油化工、能源、電力、冶金、城市建設的發展,人民生活水平的提高,社會對壓力管道的需求也迅速增加,壓力管道安全逐步成為了國家公共安全的重要組成部分。
 

　　以長輸管道為例,我國自1958年建設第一條長輸管道以來,經歷了三個建設高峰期,第一個高潮在20世紀70年代,源于大慶、遼河、勝利等東部大型油田的開發,共建成陸上油氣管道6500km,其中輸油管道占73%,輸氣管道占27%;第二個高潮出現在20世紀80～90年代,是服務于新疆塔里本及吐哈、四川、長慶等西部油氣田的開發,2001年底有長輸油氣管道23000km,其中,輸油管道占44%,輸氣管道占56%;第三個高潮出現在20世紀末,當時是為了滿足我國東部和西部地區油氣田的進一步開發、國外油氣資源的引進以及天然氣工業的快速發展,2010年長輸管道累計10萬公里。
 

　　2001～2010年,我國平均每年建設油氣管道超過5500km，而實際上,國內管道建設能力約為12000km/年(中石油系統8000km/年,中石化系統4000km/年),管道建設能力進入鼎盛時期。根據《國民經濟和社會發展第十二個五年規劃綱要》,“十二五”期間,我國將建設中哈原油管道二期、中緬油氣管道境內段、中亞天然氣管道二期以及西氣東輸三線、四線工程,輸油氣管道總長度達到15萬公里左右。
 

　　鑒于國家高度重視壓力管道的重大戰略地位，我國相繼出臺了有關法律、法規、標準,如:《中華人民共和國石油天然氣管道保護法》、《特種設備安全監察條例》、《危險化學品安全管理條例》,部門規章《中央企業安全生產禁令》、《壓力管道安全管理與監察規定》、《石油天然氣管道安全監督與管理暫行規定》，安全技術規范《壓力管道定期檢驗規則:長輸(油氣)管道》(TSG D7003-2010)、《壓力管道定期檢驗規則:公用管道》(TSG D7004-2010),相關文件《特種設備安全發展戰略綱要》(埋地管道部分),標準《埋地鋼質管道腐蝕防護工程檢驗》、《基于風險的埋地鋼質管道外腐蝕性檢測評價方法》,以規范和規劃壓力管道行業的發展, 關于壓力管道全過程安全完整性監管體系的基本框架也已經建立。
 

　　設計、制造、安裝、檢驗與維修改造等方面的行政許可工作已有序開展,長輸管道與公用管道的使用登記、作業人員等環節的許可工作正在展開。
 

　　由于該項工作起步較晚`管理薄弱,現在仍然面臨諸多法規與管理方面的問題和困難,主要表現在：(1)立法不完善，《特種設備安全監察條例》將壓力管道納入特種設備范圍,明確了安全監管主體,但由于客觀原因,沒有對壓力管道設計、安裝、使用的安全監督管理提出具體規定,因此壓力管道安全監察工作難以全面、有效開展。(2) 歷史欠賬多、基礎薄弱,，由于安全管理基礎差,安全投入不足,檢驗工作不到位,存在很多事故隱患。(3) 主體責任難以有效落實。因此,以安全完整性為基礎的壓力管道全過程監管體系，尚需進—步完善。
 

　　除此之外,我國壓力管道的技術基礎薄弱也是重要因素。法規只解決了“做什么”的問題,但是“如何做”的問題,需要標準來解決,我國現階段針對在用環節的檢測評價標準缺失,即使有部分行業標準,但基本上是照抄國外的指標體系,不符合中國國情。
 

全過程安全完整性標準體系
 

　　針對上述問題,配合已出臺的管道安全法規,需要提出適合我國國情的壓力管道全過程安全完整性標準體系。同時,針對法規中的具體技術問題,需要開展具體的技術研究,解決實踐中的問題。在檢測評價方面,已經頒布的《壓力管道定期待檢驗規則:長輸(油氣)管道》(TSG D7003-2010)、《壓力管道定期待檢驗規則:公用管道》(TSG D7004-2010),正在修訂的《在用工業管道定期檢驗規程》,均提出了要求檢驗與評價的項目,但針對具體項目,則需要以技術研究成果為基礎,提出具體實施辦法,并在具體的檢測評價標準中予以體現。尤其是TSG D7003和TSG D7004兩部安全技術規范中,明確提出了基于失效模式的檢測評價理念。
 

　　因此,針對不同的失效模式,基于風險評價理念,開展腐蝕控制、檢測評價與維護搶修,建立相應的方法標準體系,是確保壓力管道安全的基礎。以管道全過程安全完整性為基礎,需要建立并完善安全完整性全過程技術標準體系。本文結合作者實際工作經驗和需求提出了基于失效模式的全過程安全完整性標準體系(圖l)。
 

　　總體上,關于安全管理與維護搶修的標準體系不完善,國家標準方面還存在較大的缺失現象,而已經頒布的行業標準,可操作性不強,尚不能支撐國家法律、法規、部門規章、安全技術規范。具體特點如下：
 

　　(1)關于腐蝕控制方面:國內已參照國外的相關標準,結合我國工程實踐,建立了較為完善的腐蝕控制體系,但是隨著高強度管線鋼的使用、管道輸送壓力增大、管道直徑的增大,環境應力腐蝕導致的失效案例將越來越多,這方面的控制標準還是空白。
 

　　(2)基于失效模式的檢測評價,在國家十五、十一五科技支撐課題、科技支撐計劃項目以及國家行業公益科技項目的資助下,已制定了較完善的外腐蝕檢測評價方面的標準,但在內腐蝕、應力腐蝕(含介質與環境)方面的檢測評價標準,基本上是空白。
 

　　(3) 合理使用評價方面,缺少關于彎頭、三通、特殊結構管等管件以及含扭矩的管道腐蝕性缺陷安全評定,關于裂紋與材料失效評估方面的標準也缺失,，并需要完善埋地管道在特殊工況與地表條件下的力學分析與安全評定標準。
 

　　(4)在維搶修方面,缺少補強方面的技術標準。
 

　　(5)在站場類,安全控制標準基本沒有。
 

　　(6)安全運行過程監控(診斷)方面,基本是空白。
 

　　(7)目前,大量的電磁(漏磁、低頻電磁、渦流、磁記憶、電磁超聲、磁致伸縮、脈沖渦流)、聲(超聲波、超聲導波)、紅外、射線技術在管體腐蝕檢測工程上得到的一定的應用,但缺少相關標準。
 

　　(8)已有的少部分國家和行業標準基本照搬國外的相關規定,缺少實驗數據支撐,進而存在不適合中國國情,可操作性差等問題。
 

結束語
 

　　十二五期間,我國壓力管道將取得長足的發展，但與美國相比,我國壓力管道安全完整性全過程監管的法規與標準體系不完善。本文參照國內外法規標準體系,梳理了中國在壓力管道安全完整性技術方面的法規與標準,提出了應建立或完善的壓力管道全過程安全完整性技術法規與標準體系,從而真正做到讓“法規解決了‘做什么’的問題,標準解決‘如何做’的問題”。并具體分析了建立我國的法規與標準體系所面臨的幾個技術難點。