危险化学品长输管道危险性分析

张苗(广东省安全生产技术中心)

危险化学品长输管道危险性分析

张苗(广东省安全生产技术中心)

在对国内外危险化学品长输管道事故的统计资料基础上，综合分析危险化学品长输管道所面临的各种可能的危险因素，认为危险化学品长输管道的危险性可归纳为三个方面：外力破坏、管道腐蚀和管道本体缺陷，进而分别探讨三大危险因素对管道安全运行的影响，并从理论和工程角度提出了有针对性的预防和控制危险化学品长输管道事故的对策措施和建议。

危险化学品长输管道外力破坏腐蚀材料缺陷

原油、汽油、柴油、天然气等危险化学品的输送过程中，管道占有极其重要的地位，近十年来得到快速发展，目前我国陆上石油天然气管道总长近12万km，这些管道已成为我国输送能源的大动脉。但近年来，我国危险化学品管道事故频发，造成大量人员伤亡和财产损失。2009年12月30日，中石油兰郑长成品油管道渭南支线发生泄漏事故，造成约100m3柴油外泄，致使赤水河、渭河及黄河遭到污染；青岛“11·22”中石化东黄输油管道泄漏爆炸特别重大事故再一次敲响了长输管道安全警钟。因此，长输管道尤其是危险化学品长输管道的安全问题不容忽视[1]。

在对国内外长输管道事故类型进行统计基础上，对长输管道可能存在的危险性进行分析，从而采取有针对性的措施，是危险化学品长输管道安全运行的重要需求。

1 国内外长输管道事故统计

长输管道的事故类型主要是第三方破坏、自然灾害、管道本体缺陷、腐蚀等导致输送物料泄漏、泄漏物料遇火源引起的火灾和爆炸。近年来国内外的长输管道事故统计及事故分析见表1。

2 长输管道危险性分析

长输管道危险性主要表现为3个方面：一是在管道施工时，由于施工缺陷或材料缺陷，造成管道本身不能满足设计要求，在使用过程中不能承受正常的运行压力，称为管道本体缺陷；二是管道在运行过程中由于内部输送介质或外部环境的腐蚀作用，管壁减薄，不能承受管道正常的输送压力，造成管道穿孔破裂，称为管道腐蚀；三是外部因素施加于管道之上，造成管道损坏，称为外力破坏[2]。

2.1 管道本体缺陷

管道本体缺陷常见于因焊缝或管道母材中的缺陷在带压输送中引起管道破裂。管道若钢管板材或钢管焊缝质量不合格，则会造成钢管承压能力不足。管道施工中如管口组对偏差大、焊接工艺与材料不匹配，使得环焊缝质量差；如焊缝内应力较大，焊缝中存在超标缺陷等，也会造成管道的承压能力不足。管道运行中，若受到频繁的较大温度波动、振动等作用，其焊缝处存在缺陷，易于引发裂纹的扩展、其它缺陷的增大，造成管道的破裂事故。

另外，管道的施工温度与输送温度之间存在一定的温度差，造成管道沿其轴向产生热应力，这一应力因土壤约束力不足从而产生热变形，弯头内弧向里凹，形成折皱，外弧曲率变大，管壁因拉伸变薄，也可能形成破裂。

一般危险化学品长输管道跨径多个地区，管线长，地形复杂，所经地区有平原、浅丘、山地陡坡、河流、水田、池塘、果林等，地形复杂，有水网、河流穿越、铁路穿越、公路穿越等，焊接施工的难度大，如果施工质量不好，更易出现各类焊接缺陷。常见焊缝缺陷类型为：未熔合、夹渣、未焊透、裂纹和气孔等。表2列出了国内某管道建设中抽查的约2000道焊口中出现的焊接缺陷统计分析结果。

表1 长输管线突发环境污染事件典型案例

表2 几种常见焊缝缺陷的出现几率(%)

2.2 管道腐蚀

管道腐蚀分内腐蚀和外腐蚀，内、外腐蚀最终均可能造成管道泄漏。内腐蚀主要指管道输送介质中的水分、硫化物等杂质对管道内壁的腐蚀；外腐蚀指土壤中的酸碱物理腐蚀、电化学腐蚀、微生物腐蚀、植物根系破坏等，也包括并行管线引起的干扰和杂散电流对管线的腐蚀。

(1)内腐蚀

输送介质自身的性质是管道腐蚀的根本原因，即内腐蚀，介质成分不同会导致其性质区别很大。一般来说，化学性质稳定，且属于中性的介质对管道的腐蚀性较小，而化学性质为氧化性或酸性较强的介质对管道的腐蚀性就较严重，常见的有硫化氢、二氧化碳、二氧化硫等。例如，输送含硫的管道的内腐蚀就包含电化学腐蚀，硫化物应力腐蚀开裂等。

(2)外腐蚀

管道外腐蚀与管道所采用的防腐材料性能及防腐施工质量好坏有直接的关系。20世纪90年底后期敷设的长输管道基本采用了阴极保护加3PE外防腐层相联合的保护方法，管道防腐技术有了显著提高。但这种保护措施在较强杂散电流的干扰下会失效，杂散电流一旦流入埋地管道，再从埋地管道的另一端流出，进入大地或水中，则在电流流出部位发生激烈的腐蚀，电流流出部位成为电化学腐蚀的阳极，将流入或流出埋地金属导体的杂散电流成为干扰电流[4]。杂散电流源主要由于、电解工厂直流电源、电气化铁道、阴极保护设施、交直流高压输电系统接地极。

2.3 外力破坏

第三方施工破坏是管道外力破坏的一个重要原因。随着城市建设的发展，如修筑房屋建筑、道路、敷设电缆等，势必对地表及浅层地下造成改变，如果与相关部门缺乏沟通，施工时可能造成管道破坏，这种是无意的破坏，但可能引发的事故却是灾难性的。

打孔盗油也是管道破坏的一个重要原因。长输管道具有野外隐蔽性的特点，管道沿线不法分子为了自身利益或谋取暴利，偷盗管道中的油品或对管道附属设施破坏。在我国管输系统中偷盗油品的事例很多，而且随着经济利益的驱使有愈演愈烈之势，对管道屡屡进行破坏或偷盗油品使管道安全受到严重威胁。

占压是管道外力破坏的另一原因。据了解，管道占压主要是民房占压和工矿企业占压，特别是珠三角经济发达地区，工矿企业占压较多。

此外，长输管道与公路、铁路的穿越，及其附近高压线比较密集，和其他单位的油气管线、市政公共管线交叉、并行，这些因素也对管道存在外力破坏。

不良自然条件也是管道外力破坏的一个影响因素。管道工程的局部管段所处的恶劣自然环境影响引起的管道事故，主要指山体滑坡、地质崩塌及管道穿越江河段受洪水冲刷等因素造成的事故[3]。

3 对策及建议

3.1 加大监察力度，严控外力破坏

长输管道运营单位应加强管线周边群众的普法教育，在管道集输系统安装先进的报警装置，做到全时段实时动态监控；对于有第三方施工的现场要求施工全部为人工挖掘，施工方案经专家论证可行，并且现场专门派人值守，尽可能降低无意破坏的概率和风险；与当地公安执法部门密切配合，加大执法力度，严厉打击打孔盗气的违法行为。对占压管道的建构筑物进行拆除或迁建，同时也要制定占压隐患事故应急抢修预案，加强管道巡线，在占压隐患周边设立管道警示标志。最后，长输管道避开崩塌、滑坡、泥石流、沉陷等不良地质区，若管道必须通过此区时，应尽可能减少穿越距离，并采取成熟可靠的工程保护措施，加强水工保护设计，降低不良自然条件侵害的概率。

3.2 加强科学检测，防治管道腐蚀

应在管道运行期间内定期对管道防腐层进行有效性检测，以确保管道安全运行。对于有杂散电流影响的管段要采取阴极保护措施，开展阴极保护系统完整性评估工作。一旦发现地铁建设、高压输电线路敷设等活动，应开展风险评估，采取措施降低杂散电流对管道的影响。

3.3 重视源头管理，提高安全管理质量

管道建设中应重视源头管理，严格要求管道及其关键设备，如管子、管件等的施工质量，确保配件材料、焊接质量、防腐材料等都符合规范要求。特别要严格管控压力管道的法兰垫片施工、法兰螺栓的长度及安装质量、压力管道短管焊接等方面的质量要求。同时抓好管道建设全过程的安全监理工作，严格执行管道有关法规、技术标准规范，建立管道安全管理制度并且有效实施，确保管道的制造、安装和调试，以及工程交工时的资料完整性，对压力管道的承压焊口应全部做探伤检查，使设备投产后不发生质量安全事故。

[1]赵远飞.危险化学品长输管道重大危险源辨识问题研究[J].工业安全与环保，2013，39(11):49-51

[2]刘胜，马修云.油品长输管道泄漏事故原因分析及防范措施[J].安全、健康环境，2015，15(6):7-9

[3]张启波，贾颖，闫晓静。石油天然气长输管道危险性分析[J].《中国安全科学学报》，2008，18(7):134-138

[4]孙政，李振悦，陈健。轻轨杂散电流干扰对管道腐蚀影响的检测与判定[J]《中国石油化工标准与质量》，2013(8):18-18