加拿大城镇燃气管网完整性管理及技术进展

张季娜，冯立德，杨玉锋，魏然然

（1.中石油昆仑燃气有限公司燃气技术研究院 昆仑能源有限公司，黑龙江 哈尔滨 150010；2.中国石油管道科技研究中心，河北 廊坊 065000）

1 概述

城镇燃气管网完整性管理（Distribution Integrity Management Program，简称DIMP）是指燃气运营企业根据不断变化的管道因素，对管道运营中面临的风险因素进行识别和技术评价，制定相应的风险控制对策，不断改善识别到的不利影响因素，从而将管道运营的风险水平控制在合理的、可接受的范围内，最终达到持续改进、减少和预防管道事故发生、经济合理地保证管道安全运行的目的。

2 加拿大城镇燃气管网完整性管理

加拿大城镇燃气管网完整性管理主要依据是CSA Z662《Oil and Gas Pipeline Systems》，该标准给出了开展完整性管理的步骤、内容和技术要求。根据标准要求，加拿大燃气公司开展完整性管理工作时应制定“完整性管理方案”，并将各个设施的文件纳入“完整性管理方案”，如果某一部分燃气管网没有被纳入完整性管理方案，需要说明原因。制定方案时需要考虑以下方面因素：（1）燃气公司以前发生过的失效性事故和破坏性事故。（2）以往的完整性审核和相关活动提出的建议。（3）失效事故的诱发条件的出现、潜在增长。（4）行业经验。

完整性管理方案流程图如图1所示。

图1中是加拿大标准中给出的开展完整性管理流程，由于篇幅有限，本文仅对其中的关键环节只做简要介绍。

2.1 范围

完整性管理工作的范围应当包括设计与施工、维护与修理、工作状态、失效性事故及其严重后果、破坏性事故、损坏与老化。

2.2 危害识别与风险评价

图1 加拿大完整性管理流程图

燃气公司应当识别并记录导致失效性事故和破坏性事故的各种危害，以及事故的后果。应当记录危害识别的方法和相关数据，同时还需要记录危害的基本原因、危害可能导致的失效性事故/破坏性事故。

燃气公司应当将风险评价纳入完整性管理计划，燃气公司在选用风险分析方法时，应当考虑到：燃气管网的设计、施工和运行特点；现有的筛选方法和风险分析方法；用于风险分析的各种程序、模型和数据的可用性；风险评估结果的使用方法。

应当反复实施风险分析和风险评估，以便实施风险减缓措施，将预期风险降低到无足轻重的地步。

2.3 方案审核与评估

应当定期审核、评估燃气管网的完整性管理方案，确定计划是否符合标准的要求，是否需要修订，审核应当以失效性事故的根本原因为目标。审核/评估的职责、审核/评估采用的方法、审核/评估得到的结果，均应记入文件。燃气公司还应当考虑是否对本单位的完整性管理计划实施审查。

3 其他国家相关技术的研究进展

风险评价技术作为完整性管理的核心环节，起着关键性的作用。1980年，美国费城燃气公司（PGW）就对市内老城区的铸铁管道进行了风险评价，PGW认为燃气管道面临最大的安全威胁是敷设在建筑物附近的小管径铸铁管道，这些管道运行年限较长，很容易发生泄漏，且泄漏燃气极易进入建筑物内对居民造成伤害。PGW针对铸铁管道距建筑物距离、管道运行年限、管道附近施工情况等方面进行了评价，很好的指导了公司铸铁管道的更换计划的制定，并取得了理想的效果。

1992年，W .Kent. Muhlbauer 编 写 的《Pipeline Risk Management Manual》，将输气管道风险评价指标分为第三方损坏指标、腐蚀指标、设计指标及误操作指标四大类共49个子评价项目，并加入了泄漏指数的影响，建立了输气管道风险评价的指标体系，对每一项评分指标进行了深入分析并制定了具体的评分细则。在其1996年出版的第二版中，新增了一章内容对燃气分配管道的风险评估进行了补充说明，以长输管道风险评价体系为基础，对部分指标和权重进行了修正，对燃气分配管道特有的问题进行了补充，但内容大多与长输管道相同，权重及风险指标的确定方面存在不少问题，该评价方法的应用并未取得其在长输管道上广泛推广的效果。

1997年美国宾夕法尼亚州大学的Ioannis S. Papadakis分析了天然气分配管网的风险，得到了管网所经过的区域的风险分布，并得出了风险地图(risk map)，并利用风险地图对管网维护优化、技术管理进行指导。

20世纪90年代，日本东京燃气公司针对他们使用多年的灰口铸铁管道经常破裂的问题，建立了专门分析灰口铸铁管道风险的模型，其方法是根据管道周边的详细环境情况，分析燃气泄漏的可能性和后果。

进入21世纪后，韩国燃气安全公司(Korea Gas Safety Corporation)也对城市输气管道和配气管道进行了较多的研究，编制了风险评价计算机程序，根据国际上通用的概率和后果两个方面建立了评估模型，并讨论了风险与成本的关系，根据管道的小孔泄漏、大孔泄漏和完全断裂的三种模式分析了后果，后果以死亡、烧伤、对建筑物的破坏和漏气四种形式评估，概率则以引起后果的主要原因进行评估，即：第三方作业开挖、腐蚀、焊接缺陷和地面运动。

挪威的DNV石油开采运输公司通过对全世界范围内多种行业多年来的灾难事故进行统计和分析，建立了完善的泄漏事故数据库，并在此基础上独立开发了政府认可的DNV风险评价软件。该软件拥有多种事故模型，可对各种事故进行准确的模拟计算，并以图表形式输出风险评价结果。

荷兰通过对城市燃气泄漏事故的原因统计和分析，认为针对威胁燃气管道安全的主要因素为第三方施工破坏这一现状（2005年占总事故数的40%），在全国范围内推行KLIC联盟制度：全国的油气管道公司均加入到KLIC联盟，国家颁布实施的相应法规规定国内施工单位在施工前必须向KLIC联盟提交施工位置油气管道确切信息申请，联盟中相应的管道公司根据程序提供管道材料和现场施工指导，并通过针对第三方施工破坏的风险评价来确定巡线制度和重点施工指导区域，以实现管理过程中资源的优化配置。该制度实施后，67000项施工申请项目中，仅有6%的事故率。

2011年美国燃气公共协会下属的安全与完整性办公室（SIF）制定了针对燃气管道的风险评价模型，将对燃气管道产生威胁的因素主要分为8个部分：自然外力、其他外力、开挖损坏、腐蚀、材料和连接故障、误操作、设备失效和其他原因。根据统计的事故率及评估专家组对燃气公司运营者风险因素的询问给每个风险因素赋予不同的分值，每个风险因素又分为几个不同的子因素，用于评价风险，该风险评价方法也作为美国管道及危险材料安全局（PHMSA）的推荐方法。

4 结语

总体来看，国外对相关研究的时间较长，有些国家的研究较为系统并取得了不错的效果，有借鉴意义。但国外燃气管道建设时间更加久远，很多大城市的燃气管道在上世纪40年代就已经敷设了，安装材料比起国内更加呈现多样化，除了钢管、铸铁管、PE管外，还有种类繁多的其他金属管材与塑料管材。风险减缓措施主要是更换旧管道，更换出现质量问题的管材。尽管随着时间的积累，国外的燃气公司建立了失效统计数据庞大、分类详细的数据库，但不能直接应用于我国的燃气管道。所以只能在参考国外风险评价方法的基础上，根据我国燃气管道的特点来研究风险评价方法。国内研究的时间相对较短，虽然研究机构及高校针对燃气管道的风险评价发表了很多文章，但进行实际应用少。燃气公司还主要是应用安全检查表进行风险评价，有些燃气公司尽管开发了自己的风险评估系统，但还未能推广应用。

本文主要研究了加拿大在城镇燃气管网完整性管理方面的法规和标准，分析了关键表做的内容。加拿大城镇燃气完整性管理以CSA Z662为主要依据，该标准中给出了开展完整性管理的步骤、内容和技术要求。