天然气输气管道安全运行风险因素分析及管理措施

叶昊(国家管网集团山东天然气管道有限公司，山东 济南 250000)

0 引言

能源产业在国家的经济发展和基础建设中发挥着重要作用，我国近年来一直都在推动油气并进的能源发展战略，天然气作为一种新型绿色能源也成为了国家经济中的一个新增长点。由于社会生产生活的需要，天然气需求量骤增，而为了进一步推动国内经济的可持续化发展，必然要确保天然气运输工作的安全运行。国际上对天然气首选输送方式多是管道运输，但是由于天然气本身具有易燃易爆的特点，而且管网常年都是处于一种高压、持续作业的情况，管道铺设的线路长、覆盖区域广，所以管道的安全运行十分重要。一旦由于管理不当导致管道出现破损引发泄漏，不仅会影响到上游产地的日常天然气采集，还会影响到后续的生产加工，已经下游民众的使用，严重的可能还会因为环境问题导致出现火灾、爆炸等安全问题。所以从多方面角度来看，保证天然气输气管道的安全运行意义重大。

1 天然气输气管道安全保障不到位的危害

天然气是作为一种天然深藏在地层之中的一类混合物气体，在地质学方面来说，一般都是指的油田气和气田气。人们生产生活中常用的天然气多数都是来自于油田或者天然气田开采、加工而来的。天然气当前主要的用途是作为燃料使用，同时也会被化工企业用于制作化学品、炭黑等工业原料。

虽然天然气种类较多，但是性质上基本没有差别。天然气作为一种无色无味的气体，主要成分为甲烷以及其他少量可燃气体组成。日常生活中所使用的天然气带有气味，是为了预防泄漏，所以添加了适当的硫醇，帮助检测气体是否发生泄漏。含有硫化氢的天然气对人体有害，但是在采集加工过程中一般会去除其中的硫化氢，对人体基本上没有多大的危害。但是如果天然气处于高浓度的状态，依然会致人窒息死亡。而最为主要的是天然气属于一种易燃易爆的气体，如果保存和运输方式不恰当，容易引发火灾爆炸等事故，这也是在输气管道在建设运行中要格外重视的原因。

通常情况下，天然气的极限爆炸范围影响较广，一般可以达到5～15 m 的范围，所引发的火灾危险性属于甲级范围。不过经过加工处理之后的天然气一般含有的毒性很低，基本不会引发人员中毒反应，但是在浓度过大的区域依然可能引发人员窒息死亡。天然气管道一旦泄漏发生一般都是属于急性危害，泄漏的天然气如果没有建筑物遮挡的情况下，气云一般会逐渐上升扩散，危险性也会随之下降。如果泄漏的气体处于到密闭环境就可能发生聚集，如果再遭遇到火源，则会发生火灾爆炸事故，导致人员和财产伤亡。高压天然气输气管道如果发生管道破裂，均可能发生着火现象、爆炸[1]。如果不能及时的扑救险情，或者管道泄漏的两端阀门不能及时关闭，将可能持续增大泄漏量，导致火灾会继续蔓延，扑救更加困难。而且天然气持续燃烧下的温度和火焰也会对周边的环境产生巨大危害。

2 影响天然气输气管道安全运行的风险因素

国内多数城市已经建成了天然气输气管网，其中包含到集气、输气、分配等多种工艺体系，输气管道的覆盖面积广，铺设环境较为复杂。因此，总体影响到输气管道的因素也是多种多样的，不过当前总体将其划分为运行风险、管道破损风险、自然灾害风险还有人为破坏等类型。

2.1 场站方面的运行风险

在整体的天然气运输网络当中，是从上游的采集，输送到中游的气体加工厂，再到下游的城市用户。气体的输送会经过很多的处理站点，如果站点方面不能安全平稳运行，必然也会导致风险因素，所以就需要考虑到设备运行和人员操作方面。场站的自动控制系统、监控仪表等设备一旦失灵，就可能会导致管道输气过程中安全隐患难以被发现；另一方面，如果技术人员操作管理不规范、责任心不强，出现违规操作，可能就会导致运输风险。

2.2 输气管道破损风险

管道在设计建设的过程中，质量工艺没有达到安全要求。主要是因为在管道在最初的设计过程中，没有全面的考虑到上中下游三方面影响因素，对于工艺流程和建设环境考虑不到位，管道在温度、管径、壁厚等参数方面，以及所使用的管道走向、铺设方式等设计不够合理，从而导致了管道在焊接的过程中存在一定缺陷，进而影响到了管道的安全运行。另外，管道在常年的使用过程中，管道本身的材质出现了性质变化[2]。一方面是由于内部的输送介质对管道产生了腐蚀；另一方面是外部自然环境对管道产生风化腐蚀，导致管道最终出现穿孔、破损等问题。

2.3 自然灾害导致风险

自然灾害方面导致的风险往往是不可抗力，具有一定的突发性和不可控性，如出现的地震、洪涝、暴雨、暴风、暴雪天气等恶劣的自然灾害天气，会对输气管道产生较大的危害，同时也会影响到后续的管道维护工作。

2.4 人为破坏导致的风险

国内的天然气管道被不法分子破坏、偷盗等问题也是时常发生且不容易防范的，因为输气管道的涉及范围十分广泛，无法安排监管人员大规模的监督管控，从而让很多不法分子有了可乘之机。还有在管道沿线处违章修筑房屋建筑的，在冬季天气严寒时节，一些不法分子就会在管道上打孔盗气，有的会盗窃管道阀门或者相关的一些附属设备，给管道的整体安全运行带来了极大的安全隐患。此外，随着很多城市、村镇在不断地加大基础设施的修筑维护，一些老城区的改造等，也导致了天然气管道屡屡遭到破坏。

3 天然气输气管道的安全运行管理对策

3.1 加强天然气管道的完整性管理

无论从安全或者是经济方面来看，天然气管道的安全运行都是十分重要。而随着天然气逐渐在国内广泛普及，应用领域也在增加，天然气管网开始在城市地区大范围的铺设，所以针对天然气管道方面的完整性管理就显得尤其重要。而天然气管道的完整性管理，是指天然气管道能否处于一个完备、可靠的服役状态中，这主要涉及到管道在物理功能方面的良好状态，保证管道的情况一直处在受控和稳定状况，相关的运营商和监管部门需要及时保证管道的维修监督工作。

要进一步加强对于场站方面的运行管控，真正实现管理操作标准化、流程化。场站要根据管道的运行状态，定期合理的制定管道清理、维护、组织管道检查的工作，尤其在投资建设的初期更应该重视管控。重点加强场站周边的基础设备、通信装置、自动控制系统的管理维护，要保证管网可以在正常的操控下，可以对出现的事故状况进行及时限制管控，保证设备的可靠性和稳定性。场站内部还需要不断优化QHSE 监管体制，规范内部的操作流程，做好相应的额事故预案等。同时还应该加强对于场站工作人员的安全知识教育培训，制定好相应的奖惩做事，通过全方面的规划来保证无论是在管道抢修、检查方面都能及时地做到标准化的操作管理。此外，要严格设计控制好管道的建设质量，利用工业完整性的管理方法来对高压输气管道进行定期的风险性评估，将QHSE 管理体系融入到日常的标准化管理工作当中，辅助做好日常的质量、安全、环境方面的分析管理工作，然后以此来构建标准化的管理系统[3]。

通过可靠的事故预案处理方法来应对可能出现的突发事故；比如，安全管理部门可以在日常通过使用无人机侦查的方式，对处于野外的管线进行探查，定期拍摄分析管道周遭的环境变化情况，同时也有利于防止出现盗气等问题的发生。通过及时的分析影响输气管道的相关因素，如可能引发管道破损、泄漏因素，定期做好高风险地区的排查工作，及时对有问题的部分进行修补。最后，对于城市区域中的天然气管道，需要人员全面分析管道与建筑物之间的安全距离，及时拆除一些违章建筑，保证天然气管道的输送效率。因此，应该在管道附近布置围栏以及警示牌，提醒群众自觉远离输气管道。

3.2 加强管道质量监控，完善防腐工作

在管道设计建设的初期，建设团队就应该积极针对管路沿线区域进行地理气候的相关监测，对管道沿线的地质、地形情况、社会环境等因素进行全方面的调查了解，并且生成影响管道安全的相关调查报告。同时，加强建设单位与施工单位的沟通交流，最大限度地保证管道设计建设方面的科学性。

在管道质量方面，引起管道泄漏的常见因素就是因为管道腐蚀破损或者是人为因素的破坏穿孔。首先针对管道自身质量方面导致的破损，就应该在建设初期派遣专业部门来对管道质量进行严格审查，选取质量合格的管材，保证施工建设质量。同时大力推行QHSE 管理体系的完善，落实工程监理制度，在建设的前中后期，都应该积极地跟踪检查输气管道的铺设过程，对出现的安全质量问题及时查明情况并整改。在管材的选择方面，应该选用新型的防腐、绝缘、综合性能较高的管道材料，并且在铺设完毕之后应该覆盖上涂层材料，采用阴极保护、线上腐蚀检测系统等技术来预防管道可能发生的腐蚀破损情况。后期还需要做好输气管道的竣工验收和试运行工作，保证管道的防腐蚀工作落实完好[4]。管道在投入运行之后，还需要制定相应的防腐层周期性排查工作，并且安排好相应的负责人落实好工作，以便可以及时地发现和处理管道腐蚀问题。

3.3 应用信息化智能化技术提升输气管道管理水平

通过信息化、电子化手段等来不断强化技术防范工作，提高管道的日常检验维护工作的科技手段。首先是针对管网方面的泄漏确认工作，很多输气管道的破损泄漏问题，多数情况下都是从微漏情况发生的，所以针对地下管线的线路巡查工作应该保持常态化。除了定期巡检之外，更应该关注的是管道的自动化监测水平，通过智能化仪器设备来实时的对管道的状态进行检测，可以及时发现泄漏段。管理部门还可以通过建立GIS 地理信息系统，同时配合无人机侦察和卫星摄影技术来关注野外区域的天然气管道，做好对管线网络的日常普查工作，定期对图档资料进行核实、更新、补充等。其次通过计算机、云储存等管理方法，保证资料的完整性和连续性，可以方便监管人员快速、及时对相应区域的管线进行观测、调查，提升了管线的安全管控。

3.4 完善巡检和应急处置方案

天然气作为一种易燃易爆的气体，输气管道一旦出现泄漏就可能引发火灾和爆炸事故。所以，各部门提前做好相关准备工作，制定相应的应急抢险预案，对突发事故的出现需要做到及时、有效的抢险和救援，才能最大程度防止人员和财产损失。

针对管道因为腐蚀、外力破坏导致泄漏问题时的抢险方案：首先要关闭泄漏点两侧阀门，控制气源量，减少泄漏量；其次，安排人员设定相应的危险区域，一般都是在管道周边沿线的200 m 处，区域内要严禁烟火，使用各类电气设备等；再次，排险人员需要按照天然气带气作业的安全规章来进行作业，减少意外发生；最后检查漏洞处的焊口是否合格，并进行试压、置换和防腐的测试，确保无误后可以恢复通气。

在对天然气管道整体安全运行的整改和防护方案中，应该总结以往的事故特点、原因、后果等，做好分析和报告，制定类似问题的应对预案。同时为了进一步防止泄漏问题，还应该在高压管道线路的截断阀门井中加设压力变送器，该装置可以将管道的压力信号数据及时地传送到监管部门系统当中，相关工作人员就可以根据管道的压力变化情况及时地发现管道的泄漏问题。此外，还可以将高压管道线路的手动截断阀门改造为手动、气动或者电动阀门共用的情况，并将开关信号设置到管理部门，一旦发生管道泄漏，可以通过系统来直接对泄漏处管道两侧阀门进行控制关闭。

4 结语

天然气输气管道的安全稳定运行是一个综合性的课题，因为影响管道的风险因素是多方面的，需要管理人员通过全方面的风险防控，防范可能发生的事故，并且采取一系列相应的预案，才能有效保证管道的安全运行。输气管道多数都是隐蔽工程，管线长、范围广，要加强安全监控还需要进一步加大对现代化科技技术的使用，以确保可以利用信息化、电子化技术来及时发现隐患风险，将事故的苗头扼杀在摇篮中。