长输天然气管道危险因素探析

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摘要：天然气长输管道是输送天然气能源的重要方式，对市场能源需求发挥重要作用。由于天然气气体易燃易爆性质及多种因素影响，天然气长输管道安全运行面临严峻形势。掌握天然气管道运行中的危险因素，采取有效的管理措施预防机制对天然气管道安全运行具有重要意义。分析天然气长输管道风险形势，详细阐述天然气管道主要危险因素，对不同管道风险建立应急管理方法提出对策。

关键词：天然气管道；危险因素；安全管理

前言

天然气是清洁低碳高效能源，提高天然气在我国能源消费中的占比，对促进民生发展具有重要意义。确保天然气管道安全运行是推动天然气行业发展的基础，目前我国已建成主干线。联络线构成的全国管网，进口通道包括西南中缅管道、东南LNG通道等。天然气管道构建东西南北纵横格局，2020年我国天然长输管道长度突破10.4万公里，国家经济发展对天然气管道建设提出迫切要求，对确保长输管道安全运行提出更高的要求。长输天然气管道项目是系统性工程，日常供气是关系到国计民生的大事，安全供气是天然气管理的重点。天然气管道安全运行受到多方面因素的影响，研究天然气长输管道危险因素，加强管道安全管理具有重要意义。

1.天然气管道安全管理概述

天然气组成成分主要是甲烷，含有乙丙丁烷及异构物等，天然气输气管道是向用户输送天然气的干线管道。天然气长输管道长度通常在25公里以上，输气压力超过4MPa，天然气长输管道由单根钢管逐根连接组装经电焊技术焊接。具有运输成本低、建设快等特点，长输管道运输天然气对环境污染小，天然气长输管道工程包括站场工程等工程内容。管道运输是油气资源向用户配送的主要方式，油气管道运行中由于腐蚀等原因，存在发生泄漏事故的风险，发生泄漏事故会影响城市正常运行，油气管道安全对社会稳定发展至关重要。随着我国经济社会发展对天然气管道供应迫切需求，要求加强长输管道安全监管。天然气管道高危性对其安全运输提出更高的要求，目前政府部门在长输管道安全监管中存在许多问题，对天然气管道运输危险因素分析，研究加强天然气管道运输安全管理具有重要现实意义。当前我国油气管道建设进入飞速发展时期，天然气管道项目是涉及众多单位工程的系统性工程，包含业务有长输管道铺设、压气站建设到下游用户开发、LNG槽车运输等，系统是联通的运行管理模式，天然气日常供气出现问题会影响居民与动力能源企业。天然气管道安全得到相关方重视，管理部门出台有关政策，国家颁布压力管道安全管理规定，做好天然气长输管道项目施工安全管理，需要规范实施措施。如做好各类应急预案编制，根据公司情况进行预案调整完善。公司安全环境监察部负责各种安全事宜，每年分析天然气年度事故类型，形成正式调查报告后进行全员学习，保证项目建设安全控制。

2.长输天然气管道危险因素分析

随着天然气气田的开发，各国天然气管道建设得到迅速发展。我国天然气管道始建于60年代，近年来随着柴达木气田勘探开发，建设西气东输等长距离输气管道，目前有许多长输管道项目逐步建设实施。长输天然气管道涉及到输气站场及下游用户，任何环节出现问题都会影响系统运行，天然气管道安全管理尤为重要。长输管道建设项目危险因素分析依据为《危化品名录》《关于开展重大危险源监管工作的指导意见》等。石油天然气管道输送介质为易燃易爆物质，含有硫化氢、游离水等杂质，地质环境与水温灾害，操作失误等因素对管道安全造成威胁。管道发生泄漏爆破等事故造成巨大财产损失。输气管道事故主要原因包括腐蚀、材料缺陷及不良环境影响。腐蚀是造成天然气管道事故主要原因，内腐蚀是主要事故原因，输送含硫天然气管道内腐蚀类型包括化学腐蚀等形式，天然气中含有硫化氢，硫化氢电离后形成S2-，使金属离子解析形成斑点造成管道穿孔。硫化物质应力腐蚀加速管道腐蚀，硫化物应力腐蚀产生拉应力发生于高强度钢管道，钢管与硫化氢水溶液接触发生电化学腐蚀，氢原子在钢材中扩散使材料开裂。长输天然气管道输送的天然气属于易燃气体，天然气与空气混合后，能迅速形成易爆气体，易爆气体遇热源即会发生燃烧、爆炸。因此，长输天然气管道潜藏着一个重要的危险因素——火灾、爆炸。根据统计，造成长输天然气管道火灾、爆炸的主要原因，是长输管道发生天然气泄漏且遇到明火火源。长输管道发生天然气泄漏的主要原因，则包括多个方面：（1）长输天然气管道线路设计走向不合理；（2）长输天然气管道强度不达标、连接方式不合理、管道密封性差；（3）管道材料或管道附件选材不当；（4）管道防腐蚀设计不合理；（5）管线布置考虑不周；（6）管道结构设计不合理；（7）天然气管道发生腐蚀，或疲劳失效；（8）施工人员在连接管道时使用强力进行组装；施工人员在连接管道时不重视焊接施工，导致管道出现焊接缺陷；（9）施工人员没有做好管道的补口、补伤；（10）长输天然气管道电气装置防爆性能不好，或电气装置发生短路、出现漏电、接地不良，或电气装置过负荷、静电导入不良，仪表失灵；（11）线路截断阀无法按要求操作；（12）长输天然气管道附近发生重大地质危害，如地震、地面沉降、土地沙化、水土流失；（13）长输天然气管道附近发生重大气候危害，如雷电、洪水、低温，等等。施工材料缺陷是导致事故的主要因素，由于管道材质选择不合理，管道事故操作维护不良等造成，反映出管道事故水平较低。由于我国生产螺旋缝钢管历史较长，螺旋焊钢管具有焊缝长度大等缺点，引发事故概率较高。螺旋焊缝钢管制管由于焊接造成焊缝内焊等缺陷处应力集中是诱发事故的主要原因。局部腐蚀可逐渐扩展成裂纹，沿焊缝将管道撕裂。断裂原因为严重的焊接缺陷导致，具有缺口效应的缺陷引起严重预应力集中。管道内运输介质为原油天然气，随着人类活动增加，不遵守石油天然气管道保护法行为对管道造成破坏，如管道沿线修筑道路，人为打孔偷油等破坏活动引起原油意外泄露。包括有意与无意破坏。有意破坏是为某种目的蓄意破坏；无意破坏危害体现在河道取砂土损伤管道，建设工程施工损伤管道，违章建筑占压管道等。

3.天然气长输管道安全管理问题

长输天然气管道输送距离长，担负向工业企业提供大量原料的任务，必须保证安全可靠供气。建国后我国天然气管道建设快速发展，新世纪后天然气消费市场不断增加，促进我国加快天然气管道工程建设，随着川气东送等工程建设投产，我国长输油气管道里程达15万公里，一次输气能力达5200亿立方米。天然气长输管道是我国能源大动脉，由于输送介质特殊性，受到企业及政府部门的关注，管道主管部门忽略安全监管，在管道安全协同治理方面研究较少。当前我国天然气管道安全管理存在政府监管责任落实不到位，安全监管法律体系不健全，长输管道企业安全管理技术应用不足等问题。石油天然气运营企业分属中石油与中石化下属公司，企业建立完善的安全管理制度，推行HSE管理体系，由于企业特点在管理中存在不利于安全生产的问题。包括企业使用较多当地农民巡线工，各区段站点人员流动性大，对显著隐患不能及时发现，维护救援力量分散。天然气长输管道安全监管缺乏具体责任，管道保护法律执行力度不足，对危害安全行为处罚力度较小。天然气长输管道项目现场同时作业单位多，甲乙方共同组建安全管理组织机构层级众多，相同指令下发得到反馈不同，安全管理指令得不到有效执行影响管理效果。天然气管道项目安全管理中缺乏有效评价，现场采用激励措施主要针对项目进度设立，公司领导更关注工程进度，作业人员忽视安全工作。天然气管道项目未关注人员心理健康安全，人的不安全行为原因有多种，由于长期在外不能回家等不良心理因素导致人的状态不佳，增大不安全行为发生率。未制定危险源识别制度，大多数安全管理人员未认真通过分析研究每个工序，多数安全管理人员根据惯例指导工作，未根据实际情况差别管理，导致管理缺失。

4.天然气管道安全管理对策

天然气管道对城市运行具有重要意义，监管部门在管道安全管理中存在许多问题，导致长输管道安全事故频发，造成巨大的经济财产损失与严重人员伤亡事故。影响天然气长输管道的因素较多，要针对天然气长输管道安全管理中的问题，通过完善安全监管法律体系，保障安全管理责任落实，提升天然气长输管道管理效能。根据已有法规制定适合地方特点的天然气管道保护实施办法，明确政府部门的权利义务，为监管部门提供监管依据。对国外天然气管道管理体制等进行专题研究，由市政府牵头制定管理办法，强化企业安全管理责任。对地方政府天然气管道设施保护监管作出规定，根据监管内容等对管道分类，分段时期进行有效监管。造成管道事故的主要原因是外力影响，自然因素采取相应的防护措施，外力影响因素中工程施工等非故意因素为主要因素，管道占压问题复杂，涉及地方利益，需要针对不同情况制定相应处理办法，使管道占压清理工作顺利进行。为防止长输天然气管道发生天然气泄漏，设计人员在进行设计时，必须严格执行《输气管道工程设计规范》，并结合长输天然气管道工程的实际情况，以及管道工程沿线地形地貌的实际情况进行合理设计。在长输管道工程实际施工中，施工人员必须应用技术成熟可靠的阴极保护，并为管道选用适用的防腐涂料。管道的所有防腐作业，都必须在防腐厂内进行，绝不能在现场进行。在工程现场，还要对管道进行补口、补伤，并且要保证补口、补伤的质量。必须保证管道电气接地设施及防雷、防静电设施完好。必须定期对管道在线仪表进行检测。必须在管道工程全线的各个节点合理设置若干个线路截断阀室，线路截断阀室的阀门要选用气液联动紧急截断阀。这样，一旦管道发生意外破损，可紧急切断上游来气并关闭阀门，以避免对供气的瞬时影响。管道工程应尽量避免穿越存在地质灾害风险的地区，要根据管道穿越区域的具体情况，以及各个区域潜藏的各种风险隐患，为管道工程采用相应的防护措施。管线生产调度中心应采用SCADA电力监控系统，对全线天然气输送工艺过程进行实时的监督和调度管理。为防止管道发生疲劳失效，在输送天然气时，必须对天然气的流量、压力进行合理的调节，在运行中必须严格执行相关操作规程。管道沿线必须严禁出现任何明火火源。管道质量与管道使用寿命息息相关，目前国家对长输管道施工单位未统一管理，天然气管道长输企业要对管道工程外包遴选建立完备制度，确保工程施工符合质量要求。企业要建立隐患排查制度，对违章建筑物占压管道，管道腐蚀等情况排查，对不能解决隐患报告行业主管部门。加大对企业单位管道设施安全保护宣传力度，强化管道安全保护意识，使周边单位了解天然气管道保护法相关内容。企业要建立对管道完整性管理理念，生产中推广GIS系统管理。长输管道地形复杂特点决定管道集中监控耗费大量人力财力，天然气管道长输企业要积极开展先进技术研发，依靠自动化技术对管道运行参数监控，建立覆盖场站的泄露检测预警系统，通过技术手段发现管道存在的安全问题。应急处置是风险管理的重要环节，天然气管道输送企业设施设备分布呈现线状，单纯按照管道建立应急处置队伍而不能及时达到应急处理力量，各管道运输企业统筹考虑，能保证应急处理力量对管线全覆盖，降低总体应急力量保持成本。

5.结语

天然气长输管道建设促进我国社会经济的发展，天然气管道安全运行需要政府部门与社会共同参与。近年来天然气管道安全事故频发，加强对天然气长输管道危险因素分析，研究长输天然气管道安全管理措施具有重要意义。本文概述天然气长输管道安全管理的内涵意义，总结天然气管道危险因素，分析我国天然气管道运输安全管理现状问题，提出长输天然气管道安全管理措施，有效保障天然气管道安全运行。

作者:彭健锋 单位:国家管网集团川气东送天然气管道有限公司