长输油气管道风险评价及防腐探讨

李利

【摘要】管道运输是石油天然气的主要运输方式，在我国石油工业中占有举足轻重的地位。随着时间的推移，我国许多现役长输管道已进入了“老龄期”。由于管道本身的老化、腐蚀等因素存在，事故时有发生，严重影响了管道的正常运行和周围的自然环境。因此需要对整个管道系统进行风险评价，以了解管道现状并采取防腐措施，为管道的运行管理、检测、维修和更换提供全面、可行的科学依据，提高现役管道运行的安全性和经济性。

【关键词】长输管道 风险评价 防腐措施

1 长输油气管道风险评价分析1.1 管道运营安全性分析

超期服役的管道或多或少都存在事故隐患，当今在全球范围内，有超过一半的管道已经进入老龄阶段，服役在20-25年以上，由于这些管道大多埋设于地下，穿越地区广，地形复杂，土壤性质差别大，输送介质工作压力高，而且容易受到环境腐蚀和各种自然灾害的影响，日常检测比较困难，因此事故发生有其隐蔽性，加上油气介质具有易燃、易爆和易扩散的特性，油气管道一旦发生泄漏或断裂将有可能引发爆炸、中毒等重大事故，使社会生产和国家经济遭受严重破坏，人民生命财产蒙受重大损失，甚至造成严重环境污染，直接影响社会生活的安定。因此，长输管道的安全可靠性和风险性评价是一项非常重要的工作，发展和完善风险评价技术刻不容缓。对于同一管道系统的不同管段的风险评价，应准确了解其各薄弱环节，分别轻重缓急，掌握减少风险工作的最佳时机，将事故隐患消灭在萌芽状态，做到防患于未然。

1.2 油气管道风险评价方法

总的说来，油气长输管道风险评价研究可以分为三类：定性风险评价、半定量风险分析和定量风险分析。

定性风险评价的主要作用，是找出管道系统存在哪些事故危险，诱发管道事故的各种因素，这些因素对系统产生的影响程度以及在何种条件下会导致管道失效，最终确定控制管道事故的措施。其特点是不必建立精确的数学模型和计算方法，评价的精确性取决于专家经验的全面性、划分影响因素的细致性、层次性等，具有直观、简便、快速、实用性强的特点。传统的定性风险评价方法主要有安全检查表、预先危害性分析、危险和操作性分析等。定性法可以根据专家的观点提供高、中、低风险的相对等级，但是危险性事故的发生频率和事故损失后果均不能量化。因此，它是在风险管理过程中需要识别潜在危险事故时的重要一步。如，确定管道维修的优先次序时，就可按定性风险分析法提供的资料确定系统中哪条管道最需要维修，哪种维修措施最合适。这种方法为合理分配管道维修资金提供了依据。

半定量分析是以风险的数量指标为基础，对管道事故损失后果和事故发生概率按权重值各自分配一个指标，然后用加和除的方法，将两个对应事故概率和后果严重程度的指标进行组合，从而形成一个相对风险指标。最常用的是专家打分法，其中最具代表的是海湾出版公司出版的《管道风险管理手册》。目前，该书所介绍的评价模型已为世界各国普遍采用，国内外大多数管道风险评价软件程序都是基于它所提出的基本原理进行编制的。

定量评价法是管道风险评价的高级阶段，是一种定量绝对事故频率的严密数学和统计学方法，是基于失效概率和失效结果直接评价的基础上的。其预先给固定的、重大的和灾难性的事故的发生概率和事故损失后果都约定一个具有明确物理意义的单位，所以其评价结果是最严密和最准确的。通过综合考虑管道失效的单个事件，算出最终事故的发生概率和事故损失后果。定量法给面临风险的管道经营者提供了最大的洞察能力。定量法的评估结果还可以用于风险、成本、效益的分析之中，这是前两类方法都做不到的。

1.3 在役长输管道不同时期可靠性安全评价

引起在役管道事故的主要可能因素，一是管材质量的主要强度降低。二是制管质量。主要针对螺旋焊管的制管缺陷。三是内外腐蚀，主要指造成管道腐蚀穿孔或应力腐蚀开裂。四是超压。主要是由于下游站的误操作和水击造成管内压力超过设计允许压力。五是第三方破坏。主要指第三方在管道附近从事其它活动可能造成管道意外损伤。六是施工质量。主要是施工中的焊接缺陷和施工损伤。七是环境自然灾害。主要有地震、滑坡和洪水等。在这些原因中，除了第三、四、五类因素是变化、发展的以外，其余事故因素都是在管道建成后就已经存在，并且一般没有太大的变化，可以称之为不变因素，这些不变因素容易诱发初期的事故，可变因素则主要在管道使用的中、末期诱发事故。因此针对不同时期管道，也就是说对于不同管龄的管道要运用不同的分析方法，这样才能提高管道实际评价的准确性和实用性。

2 钢质输油管道腐蚀因素及管理

埋地钢质输油管道是现在长距离石油运输的主要方式。而腐蚀是钢质管道主要的破坏形式。为了保证输油管道的正常使用和寿命，应研究埋地钢质输油管道发生腐蚀破坏的机理，从而找到输油管道防腐的技术措施。管道的腐蚀环境主要有：大气腐蚀、土壤腐蚀和水腐蚀等。

首先谈大气腐蚀，在大气中的水、氧、二氧化碳等物质作用下而引起的腐蚀，叫大气腐蚀。在工业大气中，液膜常常程酸性，这时可能产生氢去极化腐蚀，由于氧极易达到阴极，所以氧的去极化作用仍然是主要的。

其次谈土壤腐蚀，土壤中含有水份和能进行离子导电的盐类存在，使土壤具有电解质的特征；由于外界漏电的影响，土壤中有杂散电流通过地下金属管道，因而发生电解作用。电解电池的阳极是遭受腐蚀的部位；土壤中细菌作用所引起的腐蚀称为生物腐蚀。

最后谈水腐蚀，水是石油的天然伴生物。水对金属设备和管道会产生严重的腐蚀，尤其是含有大量杂质的油田水腐蚀性更大，其中重要的是氢化物，常见的腐蚀物质是水中溶解的氧气、二氧化碳、硫化氢等气体，以及硫酸盐还原菌等微生物。

在防腐管理方面主要有以下几点：如化学表面处理，除油、酸洗、磷化、除锈以及三层的PE防护技术等。长输管线的腐蚀主要是电化学腐蚀。用电火花检漏仪检查时，若有打火花现象，表明该处绝缘不佳，有漏电现象。如不处理日后将在此处发生电化学腐蚀，影响长输管线的使用寿命。阴极保护技术就是通过向被保护的钢质管道通以足够的直流电流，使管道表面产生阴极极化，减小或消除造成钢质管道土壤腐蚀的各种原电池的电极电位差，使腐蚀电流趋于零，进而达到阻止管道腐蚀的目的。此方法广泛应用于保护小型或处于低土壤电阻率环境下的金属结构，如城市管网、小型储罐等，特别适用于天然气管道。外加电流阴极保护是通过外加直流电源以及辅助阳极，迫使电流从土壤中流向被保护金属，使被保护金属结构电位低于周围环境。该方法适合于长距离、大口径的天然气管道，不受管道沿线地形限制。