李利

【摘要】管道運輸是石油天然氣的主要運輸方式，在我國石油工業(yè)中占有舉足輕重的地位。隨著時間的推移，我國許多現(xiàn)役長輸管道已進(jìn)入了“老齡期”。由于管道本身的老化、腐蝕等因素存在，事故時有發(fā)生，嚴(yán)重影響了管道的正常運行和周圍的自然環(huán)境。因此需要對整個管道系統(tǒng)進(jìn)行風(fēng)險評價，以了解管道現(xiàn)狀并采取防腐措施，為管道的運行管理、檢測、維修和更換提供全面、可行的科學(xué)依據(jù)，提高現(xiàn)役管道運行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

【關(guān)鍵詞】長輸管道 風(fēng)險評價 防腐措施

1 長輸油氣管道風(fēng)險評價分析1.1 管道運營安全性分析

超期服役的管道或多或少都存在事故隱患，當(dāng)今在全球范圍內(nèi)，有超過一半的管道已經(jīng)進(jìn)入老齡階段，服役在20-25年以上，由于這些管道大多埋設(shè)于地下，穿越地區(qū)廣，地形復(fù)雜，土壤性質(zhì)差別大，輸送介質(zhì)工作壓力高，而且容易受到環(huán)境腐蝕和各種自然災(zāi)害的影響，日常檢測比較困難，因此事故發(fā)生有其隱蔽性，加上油氣介質(zhì)具有易燃、易爆和易擴(kuò)散的特性，油氣管道一旦發(fā)生泄漏或斷裂將有可能引發(fā)爆炸、中毒等重大事故，使社會生產(chǎn)和國家經(jīng)濟(jì)遭受嚴(yán)重破壞，人民生命財產(chǎn)蒙受重大損失，甚至造成嚴(yán)重環(huán)境污染，直接影響社會生活的安定。因此，長輸管道的安全可靠性和風(fēng)險性評價是一項非常重要的工作，發(fā)展和完善風(fēng)險評價技術(shù)刻不容緩。對于同一管道系統(tǒng)的不同管段的風(fēng)險評價，應(yīng)準(zhǔn)確了解其各薄弱環(huán)節(jié)，分別輕重緩急，掌握減少風(fēng)險工作的最佳時機，將事故隱患消滅在萌芽狀態(tài)，做到防患于未然。

1.2 油氣管道風(fēng)險評價方法

總的說來，油氣長輸管道風(fēng)險評價研究可以分為三類：定性風(fēng)險評價、半定量風(fēng)險分析和定量風(fēng)險分析。

定性風(fēng)險評價的主要作用，是找出管道系統(tǒng)存在哪些事故危險，誘發(fā)管道事故的各種因素，這些因素對系統(tǒng)產(chǎn)生的影響程度以及在何種條件下會導(dǎo)致管道失效，最終確定控制管道事故的措施。其特點是不必建立精確的數(shù)學(xué)模型和計算方法，評價的精確性取決于專家經(jīng)驗的全面性、劃分影響因素的細(xì)致性、層次性等，具有直觀、簡便、快速、實用性強的特點。傳統(tǒng)的定性風(fēng)險評價方法主要有安全檢查表、預(yù)先危害性分析、危險和操作性分析等。定性法可以根據(jù)專家的觀點提供高、中、低風(fēng)險的相對等級，但是危險性事故的發(fā)生頻率和事故損失后果均不能量化。因此，它是在風(fēng)險管理過程中需要識別潛在危險事故時的重要一步。如，確定管道維修的優(yōu)先次序時，就可按定性風(fēng)險分析法提供的資料確定系統(tǒng)中哪條管道最需要維修，哪種維修措施最合適。這種方法為合理分配管道維修資金提供了依據(jù)。

半定量分析是以風(fēng)險的數(shù)量指標(biāo)為基礎(chǔ)，對管道事故損失后果和事故發(fā)生概率按權(quán)重值各自分配一個指標(biāo)，然后用加和除的方法，將兩個對應(yīng)事故概率和后果嚴(yán)重程度的指標(biāo)進(jìn)行組合，從而形成一個相對風(fēng)險指標(biāo)。最常用的是專家打分法，其中最具代表的是海灣出版公司出版的《管道風(fēng)險管理手冊》。目前，該書所介紹的評價模型已為世界各國普遍采用，國內(nèi)外大多數(shù)管道風(fēng)險評價軟件程序都是基于它所提出的基本原理進(jìn)行編制的。

定量評價法是管道風(fēng)險評價的高級階段，是一種定量絕對事故頻率的嚴(yán)密數(shù)學(xué)和統(tǒng)計學(xué)方法，是基于失效概率和失效結(jié)果直接評價的基礎(chǔ)上的。其預(yù)先給固定的、重大的和災(zāi)難性的事故的發(fā)生概率和事故損失后果都約定一個具有明確物理意義的單位，所以其評價結(jié)果是最嚴(yán)密和最準(zhǔn)確的。通過綜合考慮管道失效的單個事件，算出最終事故的發(fā)生概率和事故損失后果。定量法給面臨風(fēng)險的管道經(jīng)營者提供了最大的洞察能力。定量法的評估結(jié)果還可以用于風(fēng)險、成本、效益的分析之中，這是前兩類方法都做不到的。

1.3 在役長輸管道不同時期可靠性安全評價

引起在役管道事故的主要可能因素，一是管材質(zhì)量的主要強度降低。二是制管質(zhì)量。主要針對螺旋焊管的制管缺陷。三是內(nèi)外腐蝕，主要指造成管道腐蝕穿孔或應(yīng)力腐蝕開裂。四是超壓。主要是由于下游站的誤操作和水擊造成管內(nèi)壓力超過設(shè)計允許壓力。五是第三方破壞。主要指第三方在管道附近從事其它活動可能造成管道意外損傷。六是施工質(zhì)量。主要是施工中的焊接缺陷和施工損傷。七是環(huán)境自然災(zāi)害。主要有地震、滑坡和洪水等。在這些原因中，除了第三、四、五類因素是變化、發(fā)展的以外，其余事故因素都是在管道建成后就已經(jīng)存在，并且一般沒有太大的變化，可以稱之為不變因素，這些不變因素容易誘發(fā)初期的事故，可變因素則主要在管道使用的中、末期誘發(fā)事故。因此針對不同時期管道，也就是說對于不同管齡的管道要運用不同的分析方法，這樣才能提高管道實際評價的準(zhǔn)確性和實用性。

2 鋼質(zhì)輸油管道腐蝕因素及管理

埋地鋼質(zhì)輸油管道是現(xiàn)在長距離石油運輸?shù)闹饕绞?。而腐蝕是鋼質(zhì)管道主要的破壞形式。為了保證輸油管道的正常使用和壽命，應(yīng)研究埋地鋼質(zhì)輸油管道發(fā)生腐蝕破壞的機理，從而找到輸油管道防腐的技術(shù)措施。管道的腐蝕環(huán)境主要有：大氣腐蝕、土壤腐蝕和水腐蝕等。

首先談大氣腐蝕，在大氣中的水、氧、二氧化碳等物質(zhì)作用下而引起的腐蝕，叫大氣腐蝕。在工業(yè)大氣中，液膜常常程酸性，這時可能產(chǎn)生氫去極化腐蝕，由于氧極易達(dá)到陰極，所以氧的去極化作用仍然是主要的。

其次談土壤腐蝕，土壤中含有水份和能進(jìn)行離子導(dǎo)電的鹽類存在，使土壤具有電解質(zhì)的特征；由于外界漏電的影響，土壤中有雜散電流通過地下金屬管道，因而發(fā)生電解作用。電解電池的陽極是遭受腐蝕的部位；土壤中細(xì)菌作用所引起的腐蝕稱為生物腐蝕。

最后談水腐蝕，水是石油的天然伴生物。水對金屬設(shè)備和管道會產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕，尤其是含有大量雜質(zhì)的油田水腐蝕性更大，其中重要的是氫化物，常見的腐蝕物質(zhì)是水中溶解的氧氣、二氧化碳、硫化氫等氣體，以及硫酸鹽還原菌等微生物。

在防腐管理方面主要有以下幾點：如化學(xué)表面處理，除油、酸洗、磷化、除銹以及三層的PE防護(hù)技術(shù)等。長輸管線的腐蝕主要是電化學(xué)腐蝕。用電火花檢漏儀檢查時，若有打火花現(xiàn)象，表明該處絕緣不佳，有漏電現(xiàn)象。如不處理日后將在此處發(fā)生電化學(xué)腐蝕，影響長輸管線的使用壽命。陰極保護(hù)技術(shù)就是通過向被保護(hù)的鋼質(zhì)管道通以足夠的直流電流，使管道表面產(chǎn)生陰極極化，減小或消除造成鋼質(zhì)管道土壤腐蝕的各種原電池的電極電位差，使腐蝕電流趨于零，進(jìn)而達(dá)到阻止管道腐蝕的目的。此方法廣泛應(yīng)用于保護(hù)小型或處于低土壤電阻率環(huán)境下的金屬結(jié)構(gòu)，如城市管網(wǎng)、小型儲罐等，特別適用于天然氣管道。外加電流陰極保護(hù)是通過外加直流電源以及輔助陽極，迫使電流從土壤中流向被保護(hù)金屬，使被保護(hù)金屬結(jié)構(gòu)電位低于周圍環(huán)境。該方法適合于長距離、大口徑的天然氣管道，不受管道沿線地形限制。