化工装备技术 第３６卷第４期 ２０１５年８月 长输管道安全技术浅析 秦迪 郝翊彤 （中国石油大学（北京）） 摘要长输管道系统是一个复杂的系统工程，涉及上游的气田、输气站场、管道、储气库 和下游的各个用户，其任何一处出现问题都将影响整个系统的安全运行。天然气具有易燃、 易爆和毒性等特点，一旦管道系统发生事故，将很容易引发重大火灾，甚至产生爆炸、中 毒、污染环境、人员伤亡等恶性后果，不仅会造成严重的人员伤亡及重大经济损失．同时也 会造成非常恶劣的社会影响。因此对长输管道的安全技术进行分析具有重要的意义。 关键词 长输管道中图分类号安全 事故 成品油 输油泵 ＴＱ ０５５．８ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｌ０ｎｇ—ｄｉｓｔａｎｃｅ Ｐｉｐｅｌｉｎｅ Ｑｉｎ Ｄ Ｈａｏ Ｙｉｔｏｎｇ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｌｏｎｇ－ｄｉｓｔａｎｃｅ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ａ ｃｏｍｐｌｅｘ ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃ ｐｒｏｊｅｃｔ，ｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ ｔｈｅ ｕｐｓｔｒｅａｍ ｇａｓ ｉｆｅｌｄ， ｇａｓ ｓｔａｔｉｏｎｓ，ｐｉｐｅｌｉｎｅｓ，ｇａｓ ｓｔｏｒａｇｅｓ ｔｏ ｔｈｅ ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ ｕｓｅｒｓ．Ｔｈｅ ｍａｌｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ ａｎｙ ｐａｒｔ ｃｏｕｌｄ ａｄｖｅｒｓｅｌｙ ａｆｆｅｃｔ ｔｈｅ ｅｎｔｉｒｅ ｓｙｓｔｅｍ，ｃａｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｉｎ ｇａｓ ｓｕｐｐｌｙ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｓｉｎｃｅ ｔｈｅ ｎａｔｕｒａｌ ｇａｓ ｉｓ ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ ａｎｄ ｔｏｘｉｃ，ｏｎｃｅ ｔｈｅ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｓｙｓｔｅｍ ｂｒｅａｋｓ ｄｏｗｎ，ｉｔ ｗｉｌｌ ｃａｕｓｅ ｓｅｖｅｒｅ ｃｏｎｓｅｑｕｅｎｃｅｓ，ｌｅａｄｉｎｇ ｔｏ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｈｅａｖｙ ｃａｓｕａｌｔｉｅｓ ａｎｄ ｓｅｒｉｏｕｓ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｌｏｓｓｅｓ ｂｕｔ ａｌｓｏ ｎｅｇａｔｉｖｅ ｓｏｃｉａｌ ａｎｄ ｐｏｌｉｔｉｃａｌ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ．Ｈｅｎｃｅ，ｔｈｅ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｌｏｎｇ—ｄｉｓｔａｎｃｅ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｉｓ ｏｆ ｇｒｅａｔ ｖａｌｕｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｌｏｎｇ－ｄｉｓｔａｎｃｅ ｐｉｐｅｌｉｎｅ；Ｓｅｃｕｒｉｔｙ；Ａｃｃｉｄｅｎｔｓ；Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ ｐｒｏｄｕｃｔｓ；Ｆｕｅｌ ｓｕｐｐｌｙ ｐｕｍｐ 油气长输管道具有管径大、运输距离长、压力 笔者认为，所谓安全，是指在人们的生产生活 高和输量大的特点。逐渐成为油气输送的主要途 径。随着建设量的增大，老管线服役时间的增长， 长输管道事故的增多，管道安全问题越来越受到人 们的重视。 中．所有的生产活动对环境的污染、对人身的伤 害、对财产造成的损失以及对设备的损坏，均在人 们可以接受的范围内。也就是说，没有绝对的安 全．所谓的安全是相对的，而危险是绝对的。人们 谈及长输管道的安全技术，首先要思考何为安 全。通俗地讲，没有绝对的安全，所谓的安全是指 人们可以接受的危险状态。在ＨＳＥ管理体系中， 安全是这样定义的：在劳动过程中，努力改善劳动 条件，克服不安全因素，使劳动生产在保证劳动者 为保证安全生产所采取的一系列措施，只能尽力将 危险控制在可以接受的范围内，而不能从根本上消 除危险。 １国内长输管道安全现状 健康、企业财产不受损失、人的生命得到安全保障 的前提下顺利进行。 秦迪，男，１９９０年生，硕士研究生。北京市，１０２２００。 国内的压力管道安全监察工作起步较晚，安全 监察机构和建立较迟，从而造成多年来长输管 ２０１５年８月 秦迪等：长输管道安全技术浅析 ３５ 道一直处于部门各自管理的局面，没有统一的管 理。与先进国家相比，国内在标准法规体系建设、 设计技术水平、设备设计性能、施工安装质量、检验 检测能力及运行管理水平等方面存在较大差距【ｌ１。 ２国外长输管道安全现状 国外经济发达国家在长输管道的安全管理上起 步较早。目前已形成了较为完善的安全管理体系。 这主要体现在安全管理职责明确，安全管理法规、 标准体系完善科学，企业安全管理行为规范等方 面。 西方国家对长输管道的安全问题非常重视。美 国、加拿大、英国等国家的管道公司正在讨论管道 完整性管理问题。美国早在３０年前就为严防管道 破坏颁布了《管道安全法》，２００２年又颁布了《管 道安全改进法》；美国管道安全局也颁布了《天然 气管道完整性管理条例》。一些国家很重视过程控 制的研究。国外比较注重研究开发和提高管道监控 系统和计算机网络管理系统的自动化水平。应用较 多的是长输管道监控与数据采集系统（ＳＣＡＤＡ）。 该系统包括传感器、控制器、远程终端、通讯连 接、主ＳＣＡＤＡ计算机。该系统可以实现长输管线 全线集中监控、密闭输送和优化运行。沿线各站场 可以达到无人操作的水平，还可以提供最低费用下 运行的最优化程序。 美国华盛顿Ｂｅｌｌｉｎｇｈａｍ的Ｏｌｙｍｐｉｃ（６４４ ｋｍ长） 输送炼油产品的管线都是采用ＳＣＡＤＡ系统，实现 全线监控。从调研情况看，国外长输管道安全管理 的特点是将整体优化运行技术应用于输送管道上， 与安全管理、节能降耗、降低成本有机结合，实现计 算机批量跟踪、界面位置确定和运行状况检测［２１。 ３长输管道系统简介 长输管道，系指产地、储存库、使用单位间的 用于输送商品介质（如油、气等），并跨越省市， 穿越江河道路等，中间有加压泵站的长距离（一般 大于５０ ｋｍ）的管道。 输道分类：按照长度和经营方式分为企业 内部的输道（不是的经营系统）、长距离 输道（是的经营系统。如输送合格原油至 炼油厂、码头、铁路转运站的管道）。按照输送的 油品种类分为原道、成品道。 长距离输道通常包括两大组成部分，即输 油站（调节、控制、加压、加热）和线路（承载原 油）。 长输管道的特点：其特点首先在于运行平稳， 且为不间断输送；二是管道密闭输送，具有极高的 安全性；三是保质．管道在密闭状态下运输，油气 质量不受影响；四是经济，管道运输损耗少、运费 低、占地少、污染低。 成品道的顺序输送，在同一管道内，按一 定顺序连续地输送几种油品，能够提高管输的经济 效益。在发达国家管道顺序输送是成品油的主要输 送方式。我国管道顺序输送技术相对落后，成品油 主要靠铁路、公路运输。 同时，油气长输管道系统是一个复杂的大系 统．它的不安全因素及引发事故的因素很多，涉及 到系统本身、人、环境及其相互关系，与管道工程 的规划、设计、施工、运营、维护和维修等方面都 有关系。油气工业具有高风险性，职工健康、公众 安全与环境保护紧密相联、密不可分。 往复式输油泵具有效率高、使用前不需要加 油、液体黏度对泵的工作性能影响不大等优点，但 是常造成液流波动，这种液流脉动作用在管道内形 成一种不稳定流状态。当系统开（关）阀门或者停 泵操作时．这种不稳定液流在管道内产生压力波 动，严重时形成水击，造成系统超压，甚至造成管 道、设备以及其他设施的损坏。 离心式输油泵具有操作简单、液流无波动、工 作状况易于调节、易于自动化等优点。但是在泵人 口处液体压力过低的情况下，会发生汽蚀现象，表 现为泵体产生噪声和振动．严重时会使泵叶片遭受 “剥蚀”，导致扬程下降、效率降低、设备基础螺栓 松动以及管道与设备连接处损坏。 离心式压缩机效率低，而且偏离工作点越远， 效率越低，当流量降至某一数值时会发生喘振现 象。喘振发生时机组剧烈振动，并伴随着异常的吼 叫声，管道和仪表也随之振动。严重的喘振会破坏 压缩机的封闭系统，损坏止推轴承，叶轮有可能被 打坏，造成严重的事故。 ４储存设施的危险有害因素 （１）支撑问题。地上平底储罐或球罐都是支 撑在混凝土基础上的，如果混凝土基础设施或建造 化工装备技术 第３６卷第４期 强度不能满足承重要求，或者是建在不良地质上． 在使用过程中将出现混凝土基础不均匀沉降。这种 不均匀沉降将使储罐倾斜，导致平底储罐底板开 裂，球罐支座处壳体开裂，连接管道断裂，引起介 质泄漏。 （２）地层影响。地下ＬＮＧ（液化天然气）储 存设施基础设计不良、建造强度不足或处于不良地 质层时，也会造成容器破坏，引起介质泄漏。 （３）安全附件。储罐的温度、压力和液位等 安全附件或相应控制系统发生故障。 （４）正压保护失效。平底结构的ＬＮＧ储罐氮 气正压保护失效，或真空结构夹层内真空降低，绝 热保温材料吸水失去绝热作用，引起罐内温度、压 力急剧升高。 （５）保护层失效。ＬＮＧ储罐的绝热保温材料 性能差，在使用一段时间后会出现老化、变质，难 以起到绝热保温的效果。 （６）呼吸阀、阻火器失效。油罐的呼吸阀被 冻结、阻火器被堵塞，或进出油量过大而超过呼吸 阀的能力时．引起油罐内外压力不平衡，造成胀罐 或瘪罐事故。 由于长输管道久埋于地下．不可避免地受到自 然环境的侵蚀。此外，受沿线地区开发的影响和各 自利益的驱动，也会发生侵害管道的事件。因此， 存在着一系列威胁管道安全的隐患［３１。 ５长输管道安全隐患 长输管道的安全隐患主要来自环境的影响、人 为因素的破坏和输送工艺变化的影响，包括管道设 施的不合理因素、施工质量问题、腐蚀失效、管道 水击、疲劳失效、储运设备与设施危险有害因素、 管子管件危险有害因素等，主要有以下几个方面。 （１）腐蚀 腐蚀是长输管道的大敌。长输管道的使用寿命 主要取决于腐蚀状况。因此，无论是设计、施工部 门，还是运营管理部门，都十分重视长输管道的腐 蚀与防腐问题。 研究显示的腐蚀状况，只说明已经发现的腐蚀 区域分布状况，并不能完全说明管道实际的腐蚀状 况。然而，腐蚀是一种客观存在，它威胁长输管道 的安全运行．并且这种威胁将随着管道使用年限的 延长而增大。 （２）三穿管道 三穿是指长输管道穿越河流、公路和铁路。在 三种穿越中，对长输管道安全威胁比较大的是河流 穿越。因为河流穿越的长度比公路、铁路大得多． 而且穿越河流时的变化因素也多。例如。挖沙取土 会造成河床下降，防护不当会造成河道滚动等。为 了防止河道滚动和河床下降对管段造成危害，管理 部门通常对可能裸露的穿越部分采取打桩固管的方 式进行加固。 由于穿越公路、铁路的部位一般都采用水泥套 管或钢管防护，使用阴极保护受到屏蔽，目前又没 有相应的检查手段，如果防腐层出现缺陷，腐蚀穿 孑Ｌ或漏油将是不可避免的。 （３）违章建筑 所谓违章建筑，就是指那些不符合国家有关法 律、法规以及国家或行业有关设计、安全规范．未 经地方部门或管道企业同意而在管道上方或在管道 带内兴建的各类建筑物［４］。 违章建筑的发展主要经历了三个阶段，即萌发 阶段（约在１９７０～１９７９年）、成长阶段（约在 １９８０～１９８９年）和发展阶段（约在１９９０年至今）。 进入２０世纪９０年代之后，我国经济飞速发展，违 章建筑的势头也来势凶猛。１９８０年３月颁 发了《石油、天然气管道保护条例》，但是由于各 种原因又无法执法。 《石油天然气管道保护条例》 得不到贯彻，大量违章建筑出现在管道沿线。 （４）盗油及低输量 据２０００年统计，管道公司所辖范围内共发生 盗油案件３０多起。运行３０年从未发生过打孔盗油 的东北管道．在２０ｏ０年７月１１日～１１月３日期 间。发生了６起打孔、开阀盗油案件，严重干扰了 管道的正常运行，给企业造成了重大的经济损失。 对东北管道而言．受上游来油量和沿途分输点 较多的影响．下游管道常处于低输量的运行状态。 在这些管段上打孔盗油，一旦发生跑油事故，如果 抢修不及时．将会危及管道的安全运行。 ６治理隐患的基本对策 长输管道安全隐患的形成原因十分复杂，要彻 底解决这个问题，必须从多方面人手，持之以恒， 才能取得好的效果。对于长输管道安全隐患的治 理，目前应采取以下措施。 ２０１５年８月 秦迪等：长输管道安全技术浅析 ３７ （１）理顺管理机制 要遏制管道安全隐患。达到逐步消除的目的。 首先要理顺管理机制，建立起一支适应当前形势的 管道管理队伍，推出一套能适应长输管道复杂情况 的管理机制。 （２）加大多方投人 在建设阶段，长输管道固定资产份额约占 ６０％ ７０％。但在运行过程中，无论是人力、物力 还是财力上的投入都不能与它所拥有的投资份额相 比。造成了投资比例的严重失调。 要扭转这种失调现象。决策层首先应从思想观 念上改变重站轻线的思想，强化“站停可越站，线 停停一片”的理念。根据目前形势，应加大对管道 管理的人力投入．选派文化技术素质高、事业心强 的人从事管道的运营管理。 ７结论与建议 我国长输管道建设正处于蓬勃发展时期，包括 原道、天然气管道和成品油输送管道的建设越 来越多，如拟建的较大工程有中俄输气管道工程、 中俄原道工程等，不久的将来，我国将建成７ 个大的区域性管网。针对我国管道建设情况和目前 在役管道安全现状，借鉴国外做法，提出几点建议。 （１）加大立法力度。我国管道运输已经成为第 五大运输业，目前只有《石油、天然气管道保护条 例》、 《海底电缆保护管道保护规定》等条例，还 应该借鉴国外做法加大立法力度。建立管道方面的 专门法规，将管道安全作为一项重要的公共安全工 程来抓，以进一步加大对油气管道的安全管理。 （２）加强管道安全方面的科研工作。对管道腐 蚀失效机理进行研究，建立管道及涂层寿命模型， 为防腐措施的制定及判废标准的建立提供理论基 础，指导生产实际和减少腐蚀措施。 （３）提高过程控制水平。我国油气长输管网的 自动化总体水平较低，而新建管线自动化控制水平 都比较高，如２０世纪９０年代建设的陕一京输气管 线，现在建设的“西气东输”管线等，ＳＣＡＤＡ系 统逐步在国内应用。而对在役管线如何提高自动化 管理水平，需要深人研究。 （４）建立我国油气管道事故数据库。建议针对 我国油气管道事故特点进行全面调研，建立全国性 的或者是区域性的管道事故数据库，有利于指导新 建管线以及在役管线的安全管理。 （５）建立ＨＳＥ管理体系，重视风险评估工作。 建立实行ＨＳＥ管理体系是规范管理、提高油气管 道整体安全管理水平的有效途径。在ＨＳＥ管理体 系中，风险辨识与评估工作尤为重要。风险分析方 法应用于油气管道的工作在我国刚刚起步．有关风 险管理分析方法研究、评判尺度、油气泄漏后危险 评估，都需要结合我国实际开展风险评估工作．逐 步应用定量分析模型和方法。建议建立油气管道安 全评价数据库，为管道系统的统计分析、可靠性评 价、抗震评价、腐蚀预测、剩余寿命预测等提供基 础数据和依据 （６）重视泄漏诊断方法的研究开发。开发长输 管道自动监测系统，提高在役管线安全控制水平， 能及时跟进管线压力波动等趋势，快速判断输油状 况、管道泄漏状况，确定泄漏位置。在目前情况 下，我国长输管道若发生泄漏，主要还是通过人工 巡检方式查找泄漏位置，进行维护，工作效率低， 准确性差。国内也有人开始研究泄漏诊断专家系 统，以解决管道泄漏诊断难题。 （７）提高管道检测水平和能力。我国已经明确 规定了油气管道全面检测和一般性检测的周期。随 着我国油气管道总长度的增加和管道服役年限的增 长，管道检测将越来越受到人们重视．加快检测手 段和方法现代化的研究，提高检测准确性和精度势 在必行。国产“管道猪”已经问世，这对提高我国 管道检测水平将起到重要作用。 （８）建立长输管道防腐、检测维护专业化队 伍。根据国外经验，逐步建立专业化的消防管道防 腐队伍、检测队伍，以专业化的水平对管线进行定 期检测维护。要切实做到“人、机、物、法、环” 各个方面对于安全的要求，保证油气运输过程中的 危险处于人们可接受的范围内。 参考文献 ［１】 生产监督管理局．危险化学品安全评价『Ｍ１． 北京：中国石化出版社．２００３． ［２】 范贵隆，张利荣．ＨＳＥ管理体系在输道工程施工 中的应用［Ｊ］．人民长江，２００６，３７（６）：４１—４２． 【３】 杨祖佩，高爱茹．我国天然气管道的现状与发展［Ｊ］． 城市燃气，２００１（１０）：１９—２２． ［４］ 冯伟章，王克强．长输管道腐蚀分析及控制『Ｊ］．管道技 术与设备，２ｏ０１（１）：３３—３４． ｆ收稿日期：２０１５—０３—１７）
