原油管线风险及灾害评价技术研究.doc

I 用管道长距离输送原油是一种经济的运输方式 但由于原油易燃 毒性等特点 一旦发生事故 容易引起火灾 中毒 污染环境等恶性后果 特别在人口稠密地区 此类事故往往会造成严重伤亡及重大经济损失 同时带来恶劣的社会及政治影响 影响埋地原油管道系统安全性的风险因素众多 关系错综复杂 因此首先采用故 障树分析方法对原油管线进行定性分析 理顺各风险因素之间的关系 找出管道系统 常见的失效形式和最重要的风险因素 在对原油管道系统进行定性的危害辨识之后 本文对目前普遍应用的半定量风险 评价技术 管道风险评分法进行了深入研究 通过广泛的调研 结合我国陆上原油管 道的具体情况对该方法进行了改进 新增加了自然灾害 人为导致 保护工 设计合 理性等风险因素 并重新分配各风险因素的权重 使管道风险评分法更全面 更合理 更适用于原油管道系统的风险评价 对原油管道系统各管段相对风险可接受性评估理 论进行研究 采用正态分布的性质计算判断准则 给出计算方法 其次 考虑到输油管道一旦发生失效泄漏可能造成非常严重的后果 文中对管输 产品的泄漏规律 扩散规律和灾害评估理论进行总结分析 建立起输油管道泄漏扩散 灾害评估理论体系 并在此基础上开发出 输油管道泄漏灾害评估系统 利用该系统 可以做事故前模拟和事故后评估 以模拟评估结果为依据制定相应的应急预案 在泄 漏事故发生时可迅速判断灾害范围和程度 为减少事故损失 降低事故影响提供帮助 最后 利用前面研究的理论成果对 马 广 长输原油管线进行风险评价 找出四 大指数高风险管段 高失效风险管段 高泄漏后果管段和综合风险最高的管段 并对 各管段的风险可接受性进行评估 通过将风险评价结果与 马 广 长输原油管线事故统计资料和日常运行维护经验 进行对比 本文所研究的改进原油管道风险评价方法能找出高风险管段 确定出重大 风险及其主要影响因素 评价结果能够满足工程要求 因此 该方法可以适用于长输 原油管线系统的风险评价 可以为管道经营者制定降低风险措施和管理决策提供理论 依据 关键词 原油管线 风险评估 灾害评估 评估系统 故障树分析 II Abstract Long distance pipeline transportation of crude oil is a economical mode of transport but because of the flammable toxic characteristic once the system has an accident it is easy to cause malignant consequences such as fire poisoning environmental pollution Particularly in densely populated areas and such accidents often cause serious injuries and significant economic losses also brought adverse social and political influence Risk factors of influence buried oil pipeline system security is numerous theirs relations is intricate Firstly we adopts the method of fault tree analysis to qualitative analyse crude oil pipeline in this paper and straighten out the relationship between the various risk factors and find out common failure form of pipe system and the most important risk factors After hazard identify crude oil pipeline system this paper studied semi quantitative risk assessment techniques which acquire widely applied pipeline risk score method Through extensive investigation and in combination with the specific conditions of onshore oil pipeline we made improvement of the method Made pipeline risk evaluation method is more comprehensive more reasonable and more applicable for crude oil pipeline system risk evaluation Studied theory of risk acceptably assessment of the crude oil pipeline system calculated using normal distribution criterion given calculation Secondly considering the event of failure of pipeline leak can cause very serious consequences In this paper we analyzed the leak rules conveying diffusion rule and hazard analysis theory establish the theory system of leak diffusion and disaster assessment And on this basis to develop pipeline leak disaster assessment system Using this system can do simulation before the accident and evaluation after the accident Based on simulation assessment results to formulate the corresponding emergency plans which can rapidly judgment disaster s scope and extent when leaking accident occurs reduce accident loss of accident Finally we made risk assessments on the Ma Guang long distance crude oil pipelines by using the theoretical results of previous researches to find out the high risk section of the four indices the high likelihood section of pipe failure the section of the most serious consequences of leakage and high risk pipe then put forward measures to reduce risks Through the comparison of the risk assessment results with the accident statistics and the daily operation and maintenance experience of Ma Guang long distance crude oil pipelines the method which is studed in this paper can accurately find out high risk pipe and determine significant risks and main factors Therefore it can show that this method can meet long distance oil pipeline risk assessment requirements the result is reasonable and accurate and can provide a theoretical basis for pipeline operators to formulate risk reduction measures and management decisions Key words Crude oil pipeline Risk assessment Disaster assessment Assessment system Fault tree analysis III 目目 录录 第 1 章 绪论 1 1 1 课题来源 1 1 2 研究的目的及意义 1 1 2 1 增加管道系统运行的安全性 1 1 2 2 提高管道公司运营的经济性 1 1 3 国内外研究现状 2 1 3 1 国外研究现状 2 1 3 2 国内研究现状 2 1 4 主要研究内容及技术路线 3 1 4 1 主要研究内容 3 1 4 2 技术路线 4 第 2 章 原油管线危害辨识故障树分析研究 5 2 1 基本概念 5 2 2 陆上原油管线失效故障树分析 5 2 2 1 陆上原油管线失效故障树的建立 6 2 2 2 陆上原油管线失效故障树的定性分析 8 第 3 章 输油管线相对失效风险计算方法研究 9 3 1 管道风险评分法概述 9 3 1 1 管道风险评分法的基本模型 9 3 1 2 管线分段 9 3 2 输油管线相对失效风险的计算 10 3 2 1 第三方破坏指数评分 10 3 2 2 腐蚀指数评分 14 3 2 3 设计指数评分 22 3 2 4 误操作指数评分 27 3 2 5 输油管线相对失效风险 31 第 4 章 输油管线相对失效后果及相对风险研究 32 4 1 概述 32 4 2 泄漏后果指数的评定 32 4 2 1 产品危害 32 4 2 2 扩散系数 35 4 2 3 泄漏后果指数 37 4 3 输油管线相对风险 38 4 4 输油管线相对风险可接受性评估 38 4 4 1 输油管线相对风险可接受标准的含义 38 4 4 2 ALARP 区域的确定 39 第 5 章 输油管道泄漏扩散灾害评估体系及系统的开发 41 5 1 概述 41 5 2 输油管道泄漏扩散灾害评估理论体系 41 5 2 1 引言 41 5 2 2 泄漏规律分析 41 5 2 3 扩散规律分析 49 5 2 4 灾害评估 63 5 3 输油管道泄漏灾害评估系统开发 67 5 3 1 引言 67 5 3 2 软件的开发环境及工具 67 5 3 3 系统模块化结构 67 5 3 4 主要操作界面介绍 70 第 6 章 马广长输原油管线风险及灾害评价 73 6 1 概述 73 6 2 管线分段 73 6 3 评价结果分析 74 6 3 1 管道失效风险评价结果分析 75 6 3 2 管道失效后果评价结果分析 78 6 3 3 管道相对风险评价结果分析 79 6 3 4 相对风险可接受性评价 79 第 7 章 结论与建议 81 7 1 结论 81 7 2 建议 81 致 谢 83 参考文献 84 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果 87 西南石油大学硕士研究生学位论文 1 第 1 章 绪论 1 1 课题来源 本文来源于中石化惠州市大亚湾华德石化有限公司项目 在役输油管线风险及灾 害评价技术研究 的部分研究内容 1 2 研究的目的及意义 长输管道风险评价是以实现长输管道安全为目的 应用安全系统工程原理和方法 对长输管道中存在的危险因素进行辨识和分析 判断长输管道发生事故和职业危害的 可能性及严重程度 为制定防范措施 优化管理体制等提供科学依据 1 通过风险评价 可以达到最低事故率 最少损失和最优化投资效益 具体说来有以下几方面的意义 2 1 2 1 增加管道系统运行的安全性 截止到 2000 年 我国长输管道有 82 的管龄己经超过 20 年 66 的超过 25 年 爆管 断管 腐蚀 泄漏等重大事故呈上升趋势 1976 年 1984 年因地震 山洪暴发 分别使秦京 铁秦输油管线断裂跑油 经济损失巨大 环境污染严重 2003 年 12 月 19 日 兰成渝成品油管线广元段因不法分子打孔盗油 造成汽油喷射泄漏 油雾高达 20 多米 损失 90 汽油 400 余吨 宝成电气化铁路中断运行 7 小时 清江河 500m 河面 受污染 清江河水石油类超标 7951 倍 3 因此 对长输管线进行风险评价是保证管道安全平稳运行的重要措施 对在役管 线进行风险评价 能够对各管段风险进行排队 制定出减小风险的最佳对策 将事故 隐患消灭在萌芽状态 避免事故的发生 对于新建管道 根据风险评价理论制定风险 小的方案 能够节省投资 方便管理 减少新建管道风险 具有非常重要的经济意义 与社会意义 1 2 2 提高管道公司运营的经济性 由于管道运营公司追求的目标始终是在保证管道正常运行 不对公众 环境和管 道管理者本身造成危害的前提下 谋求最大的管道经济效益 而通过风险评价可帮助 管道公司达到目的 4 1 减少事故损失 2 节约维修维护费用 3 带来实在经济效益 原油管线风险及灾害评价技术研究 1 3 国内外研究现状 1 3 1 国外研究现状 国外关于压力管道的风险评价已进行了近 30 年的研究 起始于 20 世纪 70 年代美 国 管道国际研究委员会 PRCI Pipeline Research Committee International 对欧 洲和美国的输气管道事故数据进行了分析和分类 总结归纳出 22 种引起管道失效的 基本因素 20 世纪 90 年代 美国制定出管道风险评价的基本模型 以油气长输管 道为研究对象 创造性的提出了管道风险评价的评分系统 随后欧洲一些发达国家也 开发并且推广了油气管道风险管理技术 1992 年 W Kent Muhlbauer 对美国 20 余年的 压力管道研究工作进行总结 编撰了 管道风险管理手册 Pipeline Risk Management Manual 一书 详细的叙述了管道风险评估模型和各种评估方法 将管 道的失效因素归结为第三方破坏 腐蚀 设计错误 操作不当四类 目前 它已成为 世界各国开展油气管道风险评价研究工作的指导性文献 5 世界各国在半定量风险评价技术领域引进管道风险评分法 并对该方法中的各风 险因素改进 得到适用于本国管线情况的改进管道风险评分法 1993 年 加拿大引进 该方法 就 开发管道数据库 开发管道风险评价准则 建立可接受的风险水平 开 展风险评价教育和开发风险评价工具包 等方面的问题的研究制定计划 英国健康与 安全委员会研制出 MISHAP 软件包 用于计算管线的失效风险 6 国外应用管道风险评价技术已取得了巨大的经济效益和社会效益 如美国 Amoco 管道公司从 1987 年采用风险评价技术管理所属的油气输送管道和储罐 到 1994 年为 止 已使年泄漏率由原来的工业平均数的 2 5 倍下降到 1 5 倍 同时使公司每次发生 泄漏的支出降低 50 取得了明显的经济效益 7 该公司的应用实践表明 完善的风 险管理手段可降低用于泄漏修理和环保措施的费用 对腐蚀管线采用合理使用原则可 明显降低维修费用 1 3 2 国内研究现状 国内管道风险评价技术于 1995 年由潘家华教授引进 8 引起了广泛的关注 国内 其它学者在此基础上针对不同的油气管线情况进行了更加深入的研究和改进 1994 天 津大学从先后完成了中国石油天然气总公司管道局 淮河管桥的安全性及残余寿命的 评估 原油长输管道风险评估与风险管理研究 等项目 2000 年西南石油大学和西 南油气田分公司联合研制开发的 输气管线风险评价软件 在重庆气矿达 卧输气管 道进行全线风险分析与评价获得成功 9 目前来说 国内油气管道风险技术还处于研究阶段 属于半定量风险评价 还没 有达到定量的水平 由于该方法最早是由美国提出并开始应用的 加之国外与国内管 西南石油大学硕士研究生学位论文 3 道所处的自然条件和社会条件均有所不同 因此 管道风险因素及其评分法则 每个 风险因素所占的权重均需要根据我国管道的实际情况进行调整 如果不加改进的盲目 应用则很难保证评价结果的准确性 原风险评分法中没有的因素而在我国管线实际运 行中确实对管线的安全性会造成影响的因素 本文经过对我国陆上长输管线特别是 马 广 长输原油管线的调研后 进行了适当的调整 例如 设计合理性因素 自然 灾害 认为导致 恶意破坏等等 目前各国在管道半定量风险评价方面所做的研究工 作集中在如何使 Pipeline Risk Management Manual 中建立的管道风险评价指标体系 更加符合本国油气管道的实际情况 10 对于引进的风险评价技术 虽然我国学者已经对其进行多方面的改进 但是均是 针对不同管线的需要而做的更改 整个评价体系中还是有很多的风险因素并不符合我 国大部分管道系统的实际情况 特别是本文所要研究的长输原油管线系统 需要增减 风险因素 并对众多风险因素所占的权重进行重新调整 对于泄漏后果来说 原评价 体系只是半定量的打分来判断泄漏后果的严重程度 首先 专家打分存在一定的主观 因素 其次 不能准确判断泄漏后果的危害 因此 在专家打分法的基础上需要对油 品泄漏规律 扩散规律和灾害评估等方面进行研究 并开发管线泄漏灾害评估系统 这都是本文所需要解决的问题 1 4 主要研究内容及技术路线 1 4 1 主要研究内容 本文主要对以下几方面内容进行研究 1 原油管道危害辨识故障树分析 介绍了故障树分析的基本模型 采用故障树分析方法对陆上原油管道进行故障树 分析 识别出系统存在的主要风险因素并提出改善措施 2 输油管道失效风险计算方法研究 在借鉴国内外管道风险评分法的基本思想和最新研究进展的基础上 对管道风险 评分法进行深入研究 通过调研 结合我国原油管道具体情况 得到适合我国管道工 业情况的改进的管道风险评分法法则 利用该评分法对各事故诱因进行打分可得到管 道的相对失效风险 3 输油管道相对失效后果和相对风险研究 对原油管道系统失效后果主要影响因素进行分析 确定相对失效后果指数的计算 方法 并结合管道失效风险 确定综合风险相对风险值的计算方法 研究管道相对风 险可接受性评估相关理论 得到相对风险可接受标准的计算方法 4 输油管道泄漏扩散灾害评估体系及系统的开发 对管输产品泄漏 扩散规律及灾害形成相关理论进行研究 根据研究成果开发 原油管线风险及灾害评价技术研究 输油管道泄漏灾害评估系统 5 马 广 长输原油管线风险及灾害评价 在完成 马 广 长输原油管线现场调研和资料收集之后 利用本文的研究理论对 其进行风险评价 找出四大指数高风险管段 高失效可能性管段 泄漏后果最严重的 管段和综合评价出的高风险管段 并对各管段相对风险可接受性进行判断 1 4 2 技术路线 原油管道相对失效后果 和相对风险研究 原油管道相对失效风险计算方法研究 原油管道危害辨识的故障树分析 广泛进行现场调研 广泛查 阅国内外风险评价相关资料 输油管道泄漏灾害评估系统开发 泄漏规律 分析 扩散规律 分析 火灾灾害 分析 爆炸灾害 分析 马 广 长输原油管线风险及灾害评价 输油管道失效泄漏扩散灾害评估理论体系相对风险可接受性评估 相对风险可接受性 标准的计算 相对风险可接受性 标准的含义 图 1 1 技术路线 西南石油大学硕士研究生学位论文 5 第 2 章 原油管线危害辨识故障树分析研究 因为导致原油管线发生失效的因素多种多样 并且原油管道多为埋地管线 因此 对原油管线进行失效分析就很困难 采用故障树分析方法是对原油管线进行可靠性与 评价非常有效的方法 找出管线主要失效形式与薄弱环节 从而制定管线运行与维护 方面相应的措施以保证原油管线能够安全稳定的运行 延长使用寿命 11 2 1 基本概念 故障树分析 是一种评价复杂系统可靠性和安全性的方法 采用故障树分析方法 对原油管道进行危害辨识 能够找出导致事故发生的初始因素 发现和查明系统内各 种潜在的危险因素 为管理者制定预防措施提供依据 12 一般情况下 故障树分析主要可分为以下八个步骤 如图 2 1 所示 确定系统 建立故障树 简化故障树 定性分析 确定顶事件 调查原因事件 熟悉系统 调查事故 制定防范措施 图 2 1 故障树分析流程 2 2 陆上原油管线失效故障树分析 由于导致管线发生失效的因素较多 加之陆上原油管线一般为埋地管线 因此对 原油管线系统进行失效故障树分析 找出原油管线的主要失效形式 失效机理就非常 必要 从而制定相应的措施 以提高原油管线的可靠性和使用寿命 13 原油管线风险及灾害评价技术研究 2 2 1 陆上原油管线失效故障树的建立 根据顶事件确定原则 故障树的顶事件为 原油管线失效 引起的最直接原因为 穿孔与开裂 二者中只要有一个出现 就会引起原油管线失效的发生 以此类推 逐 渐向下分析 建立原油管道失效故障树 11 14 17 如图 2 2 所示 图中各符号所代表的 意义见表 2 1 图 2 2 原油管线失效故障树 西南石油大学硕士研究生学位论文 7 表 2 1 原油管线失效故障树中的符号与相应事件 符号事件符号事件 P 管线失效 f13 土壤含盐量较高 A1 管线穿孔 f14 土壤 pH 值低 A2 管线开裂 f15 土壤中含有 SRB B1 管线腐蚀严重 f16 土壤氧化还原电位高 B2 管线存在缺陷 f17 土壤含水率高 B3 管线承压能力低 f18 阴极保护失效 B4 管线腐蚀开裂 f19 防腐绝缘层老化 C1 管线外腐蚀 f20 原油中含有硫化氢 C2 管线内腐蚀 f21 原油中含有 O2 C3 施工缺陷 f22 原油中含有 CO2 C4 初始缺陷 f23 原油中含水 C5 管线存在裂纹 f24 缓蚀剂失效 C6 管材力学性能差 f25 管道内涂层变薄 D1 管线内腐蚀环境 f26 管道衬里脱落 D2 管线应力腐蚀严重 f27 管线清管效果差 E1 第三方破坏严重 f28 管沟质量差 E2 土壤腐蚀 f29 管道焊接方法不当 E3 管线外防腐措施 f30 焊接材料不合格 E4 管线内防腐措施 f31 管段预处理质量差 E5 酸性物质 f32 管段焊缝表面有气孔 E6 管道焊接 f33 管段未焊透部分过大 E7 材质存在缺陷 f34 焊接区域渗碳严重 E8 管线承载大 f35 焊接区域存在过热组织 f1 结蜡严重憋压 f36 焊接区域存在显微裂纹 f2 管材抗腐蚀性能差 f37 焊缝表面有夹渣 f3 管线强度设计不够 f38 管段焊后未清渣 f4 违章建筑物 f39 管线安装质量差 f5 管道附近土层运移 f40 管材中含有杂质 f6 管线标志桩不明 f41 管材金相组织不均匀 f7 沿线压管严重 f42 管材晶粒粗大 f8 管道上方违章施工 f43 管材选择不当 f9 外界较大作用力 f44 管材加工质量差 f10 管线内应力较大 f45 管段存在残余应力 f11 土壤根茎穿透防腐层 f46 管段存在应力集中 f12 土壤中含有硫化物 f47 管材机械性能差 原油管线风险及灾害评价技术研究 2 2 2 陆上原油管线失效故障树的定性分析 2 2 2 1 原油管线失效故障树最小割集 利用下行法和事件逻辑运算法则求出图 2 2 中原油管线失效故障树的所有最小割 集 将故障树转化为等效的布尔代数方程 见式 2 1 2 1 17 11 44 28 10 1 184719 lji flffffjfiP 464510923 22 20 fffffnf n 27 24 22 20 232fqfpff p 由上式可知 原油管线失效故障树共由 60 个各阶割集组成 其中一阶最小割集 29 个 二阶最小割集 7 个 三阶最小割集 12 个 四阶最小割集 12 个 29 个一阶最小割 集 即 f1 f10 f19 f28 f44 f47 直接影响着系统的可靠性 是原油管线系统中的 薄弱环节 要提高管线的可靠性与使用寿命 应首先从这 29 个一阶最小割集着手 2 2 2 2 主要影响因素与改善措施 通过原油管线故障树定性分析我们找出了影响系统可靠性的薄弱环节 经过整理 和总结主要有以下几个方面 1 第三方破坏 包括 管线上方人口密度 地质灾害 穿河管线水流对管道的冲 刷 管道路由桩和标识牌残缺 管道上方的违章施工 违章建筑物等等 还应包括线 频率 员工责任心等 2 管线外腐蚀 对于埋地管道主要是由土壤腐蚀 防腐绝缘层失效引起 土壤中 的含盐量 PH 值 含水率与电阻率造成防腐层的破坏 特别是存在其它麦迪金属电流 交流干扰的情况下更为严重 应加强阴极保护系统的检查 3 管材初始缺陷 包括管材在制造加工 运输不当造成缺陷 如管道厚薄不均 椭圆度大 防腐绝缘涂层质量差 存在外部损伤等 管材出事缺陷将降低管线整体强 度 为管线失效提供条件 西南石油大学硕士研究生学位论文 9 第 3 章 输油管线相对失效风险计算方法研究 3 1 管道风险评分法概述 3 1 1 管道风险评分法的基本模型 管道相对失效风险包括四大风险指数 分别是 第三方破坏 腐蚀 设计因素和 误操作 每项 100 分 共 400 分 每方面风险指数又包含了若干风险因素 通过对以 上四方面因素的分别评分 求得其指数和 即可得到管道的相对失效风险分值 18 管道相对失效后果由泄漏后果指数来表征 主要影响因素有两个 介质危害和扩 散系数 通过相对失效风险和相对失效后果即可得到管道的相对风险分值 图 3 1 为管道风险评分法框图 介质危害 扩散系数 泄漏后果指数 误操作指数设计指数腐蚀指数第三方破坏指数 指数和 相对风险评估值 从记录 与操作人 员访谈中搜集数据 确定相对失效风险 图 3 1 管道风险评分法框图 3 1 2 管线分段 管道风险评价之前需要对整条管线进行分段 主要依据以下四点原则 依其重要 程度分别是 19 1 沿线人口密度 DOT 地区人口等级分类法 2 土壤腐蚀性 3 包覆层状况 4 管道使用年限 确定相对失效后果 原油管线风险及灾害评价技术研究 3 2 输油管线相对失效风险的计算 3 2 1 第三方破坏指数评分 所谓 第三方破坏 主要是指由于非管道工作人员的行为而造成的所有的管道意 外破坏 影响第三方破坏风险的因素主要有一下几方面 20 1 管道覆盖层最小厚度 0 20 分 20 2 活动程度 0 25 分 25 3 管道地面设施 0 10 分 10 4 直呼系统 0 10 分 10 5 公众教育 0 10 分 10 6 管道用地标志 0 5 分 5 7 巡线频率 0 15 分 15 8 自然灾害 人为导致 0 5 分 5 3 2 1 1 管道覆盖层最小厚度的评定 不可变因素 20 管道覆盖层风险采用其最小覆盖层厚度做为评定标准 评分可由以下公式计算得 出 管道最小埋深 英寸 3 分数值 3 1 覆盖层的作用是保护管线免遭第三方破坏 因此 采用预防机械性破坏管道的措 施相当于增加覆盖层的等效厚度 2in 厚的混凝土防护层 增加 8in 厚土质覆盖层 4in 厚的混凝土防护层 增加 12in 厚土质覆盖层 混凝土板 加强的 增加 24in 厚的覆盖层 管线套管 增加 24in 厚的覆盖层 警告标志带 增加 6in 厚的土质覆盖层 3 2 1 2 活动程度 不可变因素 25 管线周边地区活动程度频繁必然会增加管线风险 对于管道所经过的地区 美国 运输部 DOT Department of Transportation 按人口密度等因素将地区分为 IV 类 具 体分类办法见泄漏后果指数中人口分值的评定一节 在活动程度风险因素的评分当中 人口密度也是非常重要的一项内容 活动程度风险因素评分细则如下 1 高活动程度地区 0 分 西南石油大学硕士研究生学位论文 11 这类地区具有以下一个或几个特性 DOT 规定的 III 类人口密度地区 高人口密度 建设活动频繁 大量的直呼或巡线报告 每周大于两次 铁路及公路交通造成威胁 附近有许多其它地下敷设的公用设施 来自野生动物的频繁破坏 正常的近海抛锚区域 常见的邻近海底管线的挖掘活动 2 中等活动地区 8 分 这类地区具有以下一个或几个特性 DOT 规定的 II 类地区人口密度 附近人口密度较低 没有可能造成威胁的常规建筑活动 很少量的直呼或巡线报告 每月小于 5 次 附近地下敷设的公用设施很少 野生动物偶尔的破坏 3 低活动程度地区 15 分 这类地区具有以下一个或几个特性 DOT 规定的 I 类地区人口密度 乡村 人口密度很低 实际上几乎没有活动报告 每年小于 10 次 该地区无日常的有害活动 凡机械不能挖深至管线覆盖层 1ft 0 304m 以内 的农业活动可视为是无害的 4 本地区无任何活动 25 分 3 2 1 3 管道地面设施 不可变因素 10 这个参数一般被视为不可变因素 地面上某些设施常常是难以改变的 因此需要 采取保护措施以减少风险 具体评分情况如下 没有地面设施 10 分 拥有地面设施 0 分 加上下列所有适宜的分数值 总分不得超过 10 分 设施距离交通车辆大于 200ft 6 096m 5 分 道路与设施之间有 12in 0 305m 粗的树木 墙 原油管线风险及灾害评价技术研究 或其它一些坚固的构造物等 4 分 防护栏杆 直径 4in 0 102m 的钢管或是更强的 3 分 道路与设施之间设有沟渠 其深及宽不低于 4ft 1 219m 3 分 该区域周围环绕 6ft 1 829m 高的栅栏 2 分 标志 警告 请勿入内 危险 等等 1 分 3 2 1 4 直呼系统 可变因素 10 直呼系统是指在收到在某区域内将要进行挖掘活动的通知后 通知可能会影响到 的地下设施的拥有者 该系统对于减少管线事故有着明显的效果 其评分细则如下 立法 4 分 已经证实的有效性和可靠性记录 2 分 广泛宣传为社会所了解 2 分 满足最低的 ULCCA 美国联邦公共设施协调委员会 标准 2 分 最低标准为 1 操作时间 2 记录报告的一致性 3 通知方法 4 非工作时间的通知系统 5 通知的时机 对呼叫有适宜的响应 5 分 适当的反应包含以下几个方面 1 一个接收和记录计划安排挖掘活动的信息系统 2 调派员工到管道现场设立管道位置详细标志 3 挖掘期间 现场观察检验 4 图纸的修正 校正 5 挖掘后 检查管线设施 没有参与这个系统的管段 0 分 具备上述所有要素特性的就是最佳直呼系统 最高可得 10 分 3 2 1 5 公众教育 可变因素 10 公众教育在减少第三方破坏方面起到非常重要的作用 大多数第三方破坏均是无 意造成的 有可能看不懂地面标志或不知道地下管道的确切位置 或不了解管输产品 的物性及其泄漏后果的严重性 一个行之有效的公众教育程序的评分如下 邮寄广告 2 分 西南石油大学硕士研究生学位论文 13 每年与地方官员会晤一次 2 分 每年与当地挖掘项目承包商或挖掘者会晤 1 次 2 分 对社会团体进行定期教育 2 分 挨门挨户地造访管道毗邻居民 2 分 给承包商或挖掘者邮寄广告 4 分 1 年 1 次在承包商或公共事业出版物上宣传 1 分 将所应用的全部特性的分值相加 最佳的公众教育可得 10 分 3 2 1 6 管道用地标志 可变因素 5 清楚且易于识别的管道标志能减少第三方破坏 同时有助于管道泄漏观察 对于管道用地标志的评分细则如下 优秀 5 分 管道路由 指示牌清晰且无任何遮挡 在管道用地上方每一点均可看到标记及地 下管线走向 管道与铁路 公路 江河及沟渠的所有穿越处皆须设立标记与标志牌 良好 3 分 清晰的管道路由 标志到位 但不是在管道用地或上方的每一点都能看到其标记 管道与公路 铁路 沟渠及江河的所有穿越处均设立标记与标志牌 一般 2 分 管道用地上的某些标志牌周围存在植被 视野不清晰 管道与公路 铁路与水路 穿越并没有全部设立标志牌 低于一般水平 1 分 管道用地上的更多地方被茂盛的植被所覆盖 从地面上沿着管道用地没有一个清 晰的管道用地轮廓线 由一些地方望去 无法识别管道用地 管道线路匮乏标志 劣质 0 分 无法辨认出管道用地 3 2 1 7 巡线频率 可变因素 15 管道巡线是发现潜在风险 减少第三方破坏 降低事故后果非常有效 实用的方 法 评分细则如下 天天巡检 15 分 每周 4 次 12 分 每周 3 次 10 分 每周 2 次 8 分 每周 1 次 6 分 1 次 每月 4 次 4 分 原油管线风险及灾害评价技术研究 每月少于 1 次 2 分 从未巡检 0 分 3 2 1 8 自然灾害 人为导致 可变因素 5 此项是新增风险因素 目的是表征人为活动引起的自然灾害所造成的管线风险 关键是突出非管道工作人员正常的生产活动造成的自然灾害对管道安全带来的影响 原理论设计指数中的地层移动风险因素主要表现形式有两大类 一 滑坡 二 土壤 的膨胀与收缩 主要表征的是管道受到由于土壤移动所产生的应力影响 是纯自然灾 害 与此项不同 对于自然灾害 人为导致 所引发的管道事故风险的评分细则如下 1 高度可能性 0 分 管线存在较多人为导致自然灾害的情况 损害程度可能相当严重 该项风险因素 并没有得到管道运营单位的重视 没有对导致自然灾害的公众人员进行教育或发放管 道风险信息资料 没有与相关单位协商 巡线盲点 2 中度可能性 2 分 管线只存在少数人为导致自然灾害的情况 并且都已经记录在册 管道运营单位 已经与相关人员及单位协商 巡线重点 3 可能性低 3 分 目前还没有发现此类情况 但不排除不存在此类情况 4 不可能 5 分 管道运营单位对管线进行过认真细致的风险辨识工作 并未发现人为导致自然灾 害的情况 建议给予满分 5 不知道 0 分 从未进行过该项风险因素的识别 不知道管线是否存在人为导致自然灾害的情况 3 2 2 腐蚀指数评分 腐蚀是管道最常见的破坏因素 加工过的金属有回复到原来矿物质状态的自然趋 势 管道的任何金属缺失意味着管线结构完整性的降低 必然增大了发生事故的风险 腐蚀风险主要由以下几部分组成 21 1 大气腐蚀 0 10 分 10 2 管道内腐蚀 0 20 分 20 3 埋地金属腐蚀 0 60 分 60 西南石油大学硕士研究生学位论文 15 4 保护工 0 10 分 10 3 2 2 1 大气腐蚀 10 对管道大气腐蚀风险因素的评价一般考虑以下几个因素 1 设施 0 4 分 2 大气类型 0 2 分 3 包覆层 检查 0 4 分 1 设施 不可变因素 对于设施的评分细则如下 空气 水界面 0 分 套管 1 分 绝缘 2 分 支架 吊架 2 分 地面 空气界面 3 分 其他暴露情况 3 分 大气中无暴露 4 分 破坏因素多次出现的情况 1 分 2 大气类型 不可变因素 大气状况主要有以下六种类型 空气中有化学品及海洋气候 0 分 空气中有化学品及高度潮湿气候 0 分 海洋 沼泽及海岸性气候 1 分 高湿度 高温度 1 分 空气中有化学品及低湿度气候 2 分 低湿度气候 2 分 评分时 所评估的环境类型也许不是非常适合以上任何一种 但常常会同其中的 一种类型比较相近 通过比较给出分值 3 包覆层 检查 可变因素 包覆层不可能是完全没有缺陷的 因此它不能完全清除腐蚀的潜在危险 如何能 有效地降低腐蚀的可能性取决于下面 4 个因素 包覆层的质量 包覆层的施工质量 检查程序质量 缺陷修补程序质量 每个因素均可评定为 优良 中等 低劣 缺项等 4 个等级 评分尺度可以这样 原油管线风险及灾害评价技术研究 掌握 优良 4 分 中等 2 分 低劣 1 分 缺项 0 分 包覆层的质量 优良 为目前该环境下设计的高质量包覆层 中等 有适当的包覆层 但不一定是专门为其特殊环境设计的 低劣 有适当的包覆层 但不适合在目前环境下长期工作 缺项 没有包覆层 包覆层的施工质量 优良 应用详细的技术规范 对操作过程的各个方面给予充分注意 建立合适 的质量控制体系 中等 可能操作最合适 但缺少正式的监督检查或质量控制 低劣 操作疏忽 质量低劣 缺项 操作不正确 缺少必要的步骤 且在环境方面失控 检查程序质量 优良 针对大气腐蚀状况 进行特定的彻底的外观检查 由经过专门培训的人 员依据检查清单履行检查 中等 由有资格的人员例行公事地进行非正式性检查 低劣 很少检查 仅依靠对问题区域的偶然发现 缺项 无检查 缺陷修补程序质量 依据其彻底性与及时性 进行缺陷修补程序的评价 优良 所报的包覆层缺陷应立即得到有关文件数据的证实 为得到及时修补制 定进度计划表 中等 包覆层缺陷能得到非正式的通报 且能在方便的时候进行修补 低劣 没有包覆层缺陷报告或没有缺陷修补 缺项 很少或者根本就没有关注包覆层缺陷 3 2 2 2 管道内腐蚀 20 评价管道内腐蚀主要考虑以下两方面因素 1 产品腐蚀性 0 10 分 2 管道内部防护 0 10 分 1 产品腐蚀性 不可变因素 西南石油大学硕士研究生学位论文 17 强腐蚀 0 分 轻微腐蚀 3 分 仅在特殊条件下出现腐蚀性 7 分 不腐蚀 10 分 2 管道内部防护 可变因素 17 无措施 0 分 管内监控 2 分 主要方式有以下几种 用可连续传输电气测量信号的探测器检测管道腐蚀迹象 在输送产品中用取样器进行定期地取样测试其实际的腐蚀程度 清管 注入缓蚀剂 4 分 不需要采取措施 10 分 管内涂层 5 分 运行方式 3 分 管线清管 3 分 3 2 2 3 埋地金属腐蚀 60 对埋地金属腐蚀趋势的评价主要考虑以下几个方面 1 阴极保护 0 8 分 2 包覆层状况 0 10 分 3 土壤腐蚀性 0 4 分 4 系统运行年限 0 3 分 5 其它埋地金属电流 0 4 分 6 交流干扰 0 4 分 7 机械腐蚀效应 0 5 分 8 管 地电位测试桩 0 6 分 9 密间隔测量 0 8 分 10 管道内检测器 0 8 分 1 阴极保护 可变因素 其基本原理见图 3 2 原油管线风险及灾害评价技术研究 图 3 2 用整流器外加电流的管道阴极保护 阴极保护系统正常工作的一般标准 能提供足够大的电动势有效地抵消任何腐蚀电势 用硫酸铜参比电极测量管 地间的电位至少要达到 0 85V 最小负电压偏移 300mV 或者是最小极化电压偏移 100mV 系统正常运转 整流器必须加以维护 每月 1 次或至少每 2 月检查整流器 1 次 应是典型的检查模式 评分原则 满足一般标准 8 分 无法满足一般标准 0 分 2 包覆层状况 可变因素 管道外包覆层通常是由两层或两层以上的材料复合而成 随着管道运行年限的增 加 所有的包覆层系统均会出现失效现象 对包覆层的以下四方面进行评价 包覆层的质量 包覆层的施工质量 检查程序质量 缺陷修补程序质量 每个因素均可评定为 优良 中等 低劣 缺项等 4 个等级 分值大概是相同的 评分尺度可以这样掌握 优良 3 分 中等 2 分 低劣 1 分 缺项 0 分 和大气腐蚀包覆层评价一样 因为满分可能达到 12 分 所以用 10 12 乘以包覆层 西南石油大学硕士研究生学位论文 19 分值 就得到了 10 分换算尺度的评分值 包覆层的质量 根据包覆层目前应用的适当与否来评价包覆层的优劣 根据管线内检测相关资料 或包覆层应力试验的数据鉴定其质量 如果没有条件做这些实验时 可根据经验判断 优良 为目前该环境下设计的高质量包覆层 中等 有适当的包覆层 但不一定是专门为其特殊环境设计的 低劣 有包覆层 但不适合在目前环境下长期工作 缺项 没有包覆层 包覆层的施工质量 优良 逐条按照规定使用说明进行 切实注意施工中有价值的方方面面 建立 合适的质量控制体系 中等 大都有合适的施工 但缺少正式的监督检查或质量控制 低劣 粗糙而劣质的施工 缺项 进行了错误的包覆层施工 缺少必要的施工步骤 检查程序质量 评价检查程序的彻底性与及时性 检测方法有很多 直接观察法 包覆层漏点检 测法 测量阴极保护的需要量等 优良 经过专门培训的人员依据检查清单履行检查 抓住所有直观检查的机会 并应用一个或更多的间接检测技术 中等 由有资格的人员例行公事地进行非正式性检查 可能应用一项间接检测 技术 但可能没有发挥全部的潜能 低劣 很少检查 仅依靠对问题区域的偶然发现 有机会时进行简略的直观检 查 缺项 无检查 缺陷修补程序质量 依据其彻底性与及时性 进行缺陷修补程序的评价 优良 所报的包覆层缺陷应立即得到有关文件数据的证实 为得到及时修补制 定进度计划表 中等 包覆层缺陷能得到非正式的通报 且能在方便的时候进行修补 低劣 没有包覆层缺陷报告或没有缺陷修补 缺项 很少或者根本就没有关注包覆层缺陷 3 土壤腐蚀性 不可变因素 土壤腐蚀性的判断需要考虑土壤的电阻率 湿度 离子浓度 成分 细菌微生物 等等因素 其中土壤电阻率是判断土壤腐蚀性大小的最重要因素 具体评价细则如下 原油管线风险及灾害评价技术研究 低电阻率 高腐蚀电位 10000 cm 4 分 不知道 0 分 特殊情况 1 4 分 特殊情况主要是指存在大量微生物活动迹象 或是具有非常低的 pH 值 4 系统运行年限 不可变因素 依据管道系统使用年限主要分为以下几个等级 投用 0 5 年 3 分 投用 5 10 年 2 分 投用 10 20 年 1 分 运行年限 20 年 0 分 5 其它埋地金属电流 不可变因素 其它埋地金属可能会干扰管道阴极保护系统的正常运行 如果管线与其他埋地金 属直接接触 就与管线争夺电子 如果埋地金属拥有更强大的电负性 那么管线会变 成一个阳极 从而加速腐蚀 对该项的评分是根据管段周围 管线两侧 500ft 152 4m 的范围内 有多少埋地 金属 埋地金属数目分值 没有 4 分 1 10 2 分 11 25 1 分 25 0 分 6 交流干扰 不可变因素 当管道受到交流电传输产生的电场或磁场的影响时 就会发生感应现象 在管道 上产生电流或是电位梯度 见图 3 3 西南石油大学硕士研究生学位论文 21 图 3 3 管道上的交流电流 根据可能出现的风险 假定三种可能发生的情况 管线周围 1000ft 304 8m 以内无交流电 4 分 管线附近有交流电 但管线已采取预防保护措施 2 分 同样适合于这种情况的还有以下 只有 非常低的 低压 AC 虽存在高压 AC 至少在 3000ft 914 4m 以外 管线附近有交流电 但没采取保护措施 0 分 7 机械腐蚀效应 不可变因素 评价机械腐蚀效应主要考虑环