国内外管道地区等级升级安全管理标准分析

华 兰 安 超 索富强 张绍鹏 张宏亮

（1. 四川利能燃气工程设计有限公司，四川 成都 610500；2. 中国石油塔里木油田分公司油气工程研究院，新疆 库尔勒 841000；3. 中油管道检测技术有限责任公司，河北 廊坊 065000；4. 中国石油长庆油田分公司第十一采油厂，陕西 西安 710016；5. 国家管网集团西南管道有限责任公司兰州输油气分公司，甘肃 兰州 730060）

0 引言

截至2021年我国长输管道里程达到15万公里。地区等级划分是管道线路设计、壁厚计算和阀室间距的重要依据。我国经济快速发展，城镇化、城市化进程加快，管道建设期一般地区发展为人口密集城市区域，管段地区等级由一级/二级地区升级为三级/四级地区；地区等级升级使得管道设计等级与实际状况不符，不能保证系统安全性；加之风险等级提高，必须予以重视[1]。研究国外管道地区升级问题相关的法规标准，提出了适用于我国管道地区等级升级的风险管理措施。科学应对管道地区等级升级引起的风险隐患，对于保证管道公共安全和提升管道管理水平具有重要意义。

1 管道地区等级划分方法

国内外标准关于地区等级划分方法基本相同，根据管道通过地区用于居住的建筑物密集程度进行划分。国家标准GB 50251-2015《输气管道工程设计规范》规定沿管道中心线两侧各200m、任意划分成长度2km范围内，按能包括最大聚居户数划分为四个等级（户数≤15户；15-100户；≥100户；四层楼房及以上城市）。美国标准ASME B31.8-2018《输气和配气管道系统》规定地区等级评估区域长度1.6km，宽度400m，按照评估区域内开发情况划分为4个等级（10户以下；11～45户；≥46户；四层及以上多层建筑区域）。计算国标地区等级1级/2级和2级/3级对应的户数密度界限是18.75户/km2和125户/km2；美标地区等级1级/2级和2级/3级对应的户数密度界限是15.6户/km2和70.3户/km2。我国人口稠密国情，国标严于美标。从方便管道运行维护角度，建议国标将户数提高上限值至200左右；采用分级管理策略，针对环境敏感区、人口密集区和规划发展区等特定区域提高设计等级。

2 国外管道地区等级升级安全管理标准

加拿大标准CSA Z662-2015《油气管道系统》规定由于人口密度增加或地区发展导致管道地区等级改变时，管道系统应进行工程评估是否满足更高等级要求，包括管道设计、施工和试压程序与标准要求的符合性；通过现场操作、检测或者经过验证的方法检查管道状况；确定导致管道地区等级变化的因素类型，例如附近区域发展、人口聚集以及新建学校、医院、工商业单位和娱乐场所。管道工程评价结果如满足地区等级变化要求，管道最大允许操作压力可不改变；如不满足，应考虑换管或者修正管道操作压力。

美国联邦法规 CFR 49 Part192《天然气管道最低安全要求》规定管道地区等级升级时，核实管道最大允许操作压力（Maximum Allowable Operating Pressure，MAOP）及环向应力与新的地区等级是否相符。2004年美国运输部管道安全办公室（Office of Pipeline Safety，OPS）提出CFR 49 Part192关于“天然气管道地区等级升级后换管或降低MAOP的豁免权”。豁免权分为3个等级：允许、不允许和需核实。授权豁免的管道公司根据管道完整性计划实施风险控制措施，替代换管或者降低MAOP。

美国标准ASME B31.8-2018《输气和配气管道系统》规定管道运行压力超过40%SMYS的管段应重点监测周边人口密度变化情况。管道地区等级变化考虑采取以下措施：分析地区等级变化导致的第三方损坏管道、巡线、阴极保护系统和人员的风险，调整管道泄漏检测和巡线方案；管道设计遵循的标准是否变更；与政府部门沟通，采取物理隔断或者限制人口密度增加。如管道地区等级变化导致MAOP与地区等级要求不符，管道物理状况良好，则管道MAOP应在18个月内按照下列准则进行酌减确定。如管道建设期试压压力偏低不满足表1中MAOP或者不可接受较低的MAOP，推荐管道进行2h高压力试压，管道可保持当前MAOP，或者采用较低的MAOP。如果不能在18个月内进行新的压力试验，应减低MAOP；反之MAOP可以采用表1中规定的应力水平。如运行工况要求维持现有MAOP，地区等级变化管段应进行换管。

表1 管道地区等级变化MAOP酌减确定准则

国标GB 50251-2015《输气管道工程设计规范》规定地区发展规划会改变地区现有等级，应按照发展规划划分地区等级。国标针对地区等级变化仅为原则规定，缺少具体管理措施。国外标准针对管道地区等级升级的关注焦点在于审查MAOP，加拿大标准针对地区等级变化提出管道系统工程评估的做法，但针对MAOP修正仅为定性要求。美国标准关于地区等级变化情形更加细化，不仅根据建筑物数量，还与升级前地区等级有关，例如规定了仅建筑物数量增加但地区等级未做调整的情形。同一地区等级MAOP不完全相同，不同地区等级MAOP可能相同，这是考虑了新的地区等级和建筑物数量因素的综合影响。美国标准给出每种地区等级变化情形对应MAOP调整确定方法，并考虑在役管道建设期试验压力不足时通过重新试压确定允许降低MAOP的方法，理念更为合理，具有借鉴指导意义。

3 管道地区等级升级安全管理策略

基于上述国外标准规范规定，结合我国管道失效因素和工程实践，为科学、有效管控风险隐患，管道地区等级升级宜采用分级管理策略。新建管道且管道施工运行维护良好，同时满足下列条件，可以维持现状，无需采取换管、改线或者降压运行措施：

（1）管道沿线地区无地质灾害风险，1级地区管段埋深0.762m；2～4级地区管段埋深0.941m；

（2）管道环焊缝检测记录完整，不存在焊接缺陷；

（3）管道设计压力小于72%SMYS；强度试验压力高于90%SMYS，强度试验无泄漏；

（4）输送气体为干气，且水、H2S等腐蚀性成分满足输气管道气质标准；

（5）管道采用3PE防腐层，防腐层绝缘等级优良，阴极保护电位正常；

（6）管道服役期间压力波动不显著，未发生泄漏失效事故；

（7）制定针对管道高后果区的完整性管理计划，制定预防第三方破坏的措施；

（8）2年内进行内检测，即高分辨率的金属损失内检测和几何变形内检测。

在役管道地区等级升级存在以下任一情形，必须采取换管、改线或者降压运行措施：

（1）输气管道在1996年之前建成，管材化学成分和机械性能参数记录不完整；

（2）建设期环焊缝未进行100%探伤；强度试验压力低于1.25倍MAOP，水压试验记录不全；

（3）管道地区等级升为4级；管段位于3级地区，且运行压力超过72%SMYS；

（4）管段裸管或存在皱折，管段3年内未进行内检测；

（5）管段4年内未测试阴极保护电位以及外防腐层检测（DCVG或ACVG法）；

（6）管段未按照规定期限内修复管体缺陷或防腐层破损点。

管道地区升级应制定完整性管理计划，加强第三方监控和巡线频率，涵盖下列检测内容：

（1）密间隔电位测量（CIPS）。管段地区等级升级1年内应进行CIPS，定期对地区等级升级管段进行CIPS，检测周期不超过7年；

（2）涂层状况检测。管段地区等级升级1年内应进行直流电压梯度测试（DCVG），确定防腐层状况，完成防腐层破损点修复；

（3）应力腐蚀开裂直接评估。管段地区等级升级1年内应进行应力腐蚀开裂直接评估（SCCDA）或者裂纹检测评估。按照完整性管理程序进行内检测，检测周期不超过8年；

（4）风险评估。编制CIPS、DCVG、ILI、SCCDA书面报告。地区等级升级管段每5年开展1次风险评估，提出风险减缓措施。

4 结语

管道地区等级升级安全管理涉及历史和现实因素，是油气管道行业面临的难题，还未制定相关的法规标准。国外标准推荐做法是综合目前地区等级和建筑物数量密度，酌减确定管道最大允许操作压力。根据我国国情和经济性因素，管道地区等级升级宜采用分级管理策略，综合分析管道建设运行维护状况，确定是否维持现状或者采取换管、改线或者降压运行措施。此外应深化实施管道完整性管理，加强管道巡线等日常管理，定期开展防腐层检测和内检测，建立推行事故前预防的管道管理理念。