新技術(shù)應(yīng)用第二節(jié)

1、1第二節(jié)第二節(jié) 油氣管道輸送的風(fēng)險管理油氣管道輸送的風(fēng)險管理一、風(fēng)險管理的定義一、風(fēng)險管理的定義v風(fēng)險管理就是綜合考慮事故（失效）的損失和控制事風(fēng)險管理就是綜合考慮事故（失效）的損失和控制事故發(fā)生所需要的費用，以達到在可能接受的風(fēng)險情況故發(fā)生所需要的費用，以達到在可能接受的風(fēng)險情況下，采取最經(jīng)濟最有效的措施控制風(fēng)險的一門學(xué)科。下，采取最經(jīng)濟最有效的措施控制風(fēng)險的一門學(xué)科。風(fēng)險管理包括風(fēng)險評估、風(fēng)險控制和風(fēng)險管理的功能風(fēng)險管理包括風(fēng)險評估、風(fēng)險控制和風(fēng)險管理的功能監(jiān)測三個環(huán)節(jié)。監(jiān)測三個環(huán)節(jié)。v風(fēng)險管理起始于風(fēng)險管理起始于7070年代的核動力工業(yè)，首先推廣于航年代的核動力工業(yè)，首先推廣于航空、航天

2、業(yè)，至空、航天業(yè)，至9090年代逐漸應(yīng)用于石油化工、壓力容年代逐漸應(yīng)用于石油化工、壓力容器和油氣輸送管道。隨著對安全、環(huán)境要求的提高和器和油氣輸送管道。隨著對安全、環(huán)境要求的提高和市場競爭的加劇，各國對油氣輸送管道的風(fēng)險管理都市場競爭的加劇，各國對油氣輸送管道的風(fēng)險管理都越來越重視。越來越重視。2v風(fēng)險管理中風(fēng)險的定義是失效后果和失效可風(fēng)險管理中風(fēng)險的定義是失效后果和失效可能性的乘積，對于某一種可能的失效情況的能性的乘積，對于某一種可能的失效情況的風(fēng)險值可表示為：風(fēng)險值可表示為： sssFCRisk 第第s s種失效種失效的風(fēng)險值的風(fēng)險值第第s s種失效的失效后果種失效的失效后果如何定量計算各

3、種失效情況下的如何定量計算各種失效情況下的C C和和F F，是一個非常復(fù)雜的問題，上式的意義是一個非常復(fù)雜的問題，上式的意義在于闡明風(fēng)險的概念在于闡明風(fēng)險的概念第第s s種失效種失效的可能性的可能性3二、風(fēng)險評估二、風(fēng)險評估1 1、油氣輸送管道的事故原因和事故率、油氣輸送管道的事故原因和事故率v油氣輸送管道的事故原因可分為兩大類，油氣輸送管道的事故原因可分為兩大類，一類是由于外部干擾、人為破壞和自然災(zāi)一類是由于外部干擾、人為破壞和自然災(zāi)害等外部因素引起的，另一類是由于管道害等外部因素引起的，另一類是由于管道腐蝕、結(jié)構(gòu)缺陷原因逐步發(fā)展到極限而引腐蝕、結(jié)構(gòu)缺陷原因逐步發(fā)展到極限而引起的破壞。下表列

4、出西歐（起的破壞。下表列出西歐（1970197019921992年）年）和美國（和美國（1970197019841984年）對油氣輸送管道年）對油氣輸送管道事故發(fā)生原因的統(tǒng)計。事故發(fā)生原因的統(tǒng)計。4v管道事故原因統(tǒng)計管道事故原因統(tǒng)計事故原因事故原因美氣管美氣管西歐氣西歐氣管管西歐油管西歐油管外部破壞等外部破壞等53.353.350505050腐蝕腐蝕16.616.616162121施工缺陷等施工缺陷等21.721.720202020自然災(zāi)害等自然災(zāi)害等8.28.26 64 4誤操作等誤操作等8.28.28 85 55v可以說，有些事故原因?qū)艿赖臐撛谖：?，從可以說，有些事故原因?qū)艿赖臐撛谖：?/p>

5、，從管道投入運行之日就存在并開始發(fā)展了，有些管道投入運行之日就存在并開始發(fā)展了，有些危害在直接或間接的檢查和監(jiān)測中發(fā)現(xiàn)了，有危害在直接或間接的檢查和監(jiān)測中發(fā)現(xiàn)了，有些危害在維修或更換時消除了，風(fēng)險評估的作些危害在維修或更換時消除了，風(fēng)險評估的作用是確定花多大的代價把事故發(fā)生的概率降到用是確定花多大的代價把事故發(fā)生的概率降到什么程度才是值得的和必須的。什么程度才是值得的和必須的。v事故率是每事故率是每1000km1000km管道在一年中發(fā)生事故的次管道在一年中發(fā)生事故的次數(shù)。各國對事故的界定不同，各類事故的危害數(shù)。各國對事故的界定不同，各類事故的危害程度和可能發(fā)生的概率也不一樣。如在西歐，程度和

6、可能發(fā)生的概率也不一樣。如在西歐，只要發(fā)生所輸介質(zhì)的泄漏就認為是事故只要發(fā)生所輸介質(zhì)的泄漏就認為是事故; ;而在美而在美國，不僅要有所輸介質(zhì)的泄漏，還要有人員傷國，不僅要有所輸介質(zhì)的泄漏，還要有人員傷亡，或造成的經(jīng)濟損失超過亡，或造成的經(jīng)濟損失超過5 5萬美元時，才認定萬美元時，才認定為事故。為事故。62 2、風(fēng)險評估模型、風(fēng)險評估模型v風(fēng)險評估的方法很多，這里介紹一種常用的基本風(fēng)風(fēng)險評估的方法很多，這里介紹一種常用的基本風(fēng)險評估模型。該模型把管道風(fēng)險的來源分為四大類，險評估模型。該模型把管道風(fēng)險的來源分為四大類，在每一類中又劃分為若干個不同的指標(biāo)，如表示。在每一類中又劃分為若干個不同的指標(biāo)，

7、如表示。第三方損壞第三方損壞內(nèi)外腐蝕內(nèi)外腐蝕設(shè)計因素設(shè)計因素誤操作因素誤操作因素地表覆蓋層地表覆蓋層大氣腐蝕性大氣腐蝕性管道強度管道強度安全計劃安全計劃人口密度人口密度土壤腐蝕性土壤腐蝕性水擊影響水擊影響對危險識別對危險識別自然災(zāi)害自然災(zāi)害介質(zhì)腐蝕性介質(zhì)腐蝕性靜水壓力靜水壓力預(yù)防措施預(yù)防措施公眾教育公眾教育使用年限使用年限土壤移動土壤移動維修計劃維修計劃檢測情況檢測情況陰極保護等陰極保護等設(shè)計審查設(shè)計審查SCADASCADA等等7v該評估模型設(shè)計了一個賦分系統(tǒng)來半定量地評價失該評估模型設(shè)計了一個賦分系統(tǒng)來半定量地評價失效事故的可能。賦分系統(tǒng)中給每一類失效賦予的總效事故的可能。賦分系統(tǒng)中給每一類

8、失效賦予的總分是分是100100分，根據(jù)失效因素的可能性大小和對管道破分，根據(jù)失效因素的可能性大小和對管道破壞的影響程度對同一類失效中的不同指標(biāo)規(guī)定了不壞的影響程度對同一類失效中的不同指標(biāo)規(guī)定了不同的分值范圍（如同的分值范圍（如0 02020分）。愈是重要的指標(biāo)，其分）。愈是重要的指標(biāo)，其分值范圍越大。若某指標(biāo)不可能發(fā)生，就評定為最分值范圍越大。若某指標(biāo)不可能發(fā)生，就評定為最高分，可能發(fā)生的程度越大，賦分越低，最差的情高分，可能發(fā)生的程度越大，賦分越低，最差的情況為況為0 0分。分。v賦分系統(tǒng)還根據(jù)指標(biāo)的特征將各可能的失效指標(biāo)分賦分系統(tǒng)還根據(jù)指標(biāo)的特征將各可能的失效指標(biāo)分成兩類來分析，一類是客

9、觀條件決定的、人為難以成兩類來分析，一類是客觀條件決定的、人為難以改變的，如土壤的腐蝕性、管道使用年限等改變的，如土壤的腐蝕性、管道使用年限等; ;另一類另一類是人為可以控制改善的，如可以通過增加巡線頻率是人為可以控制改善的，如可以通過增加巡線頻率或檢查周期來減小失效概率。根據(jù)失效指標(biāo)的不同或檢查周期來減小失效概率。根據(jù)失效指標(biāo)的不同特征，有的需要憑經(jīng)驗賦值，有的則可通過計算賦特征，有的需要憑經(jīng)驗賦值，有的則可通過計算賦值，更多的是根據(jù)經(jīng)驗，結(jié)合計算，綜合分析賦值。值，更多的是根據(jù)經(jīng)驗，結(jié)合計算，綜合分析賦值。8v在具體評估某條管道時，評估者首先要根據(jù)在具體評估某條管道時，評估者首先要根據(jù)具體

10、情況將管道分成若干段來分別評估，對具體情況將管道分成若干段來分別評估，對每段管道計算出失效指標(biāo)的總分。該總分值每段管道計算出失效指標(biāo)的總分。該總分值反映了失效可能性的大小，但還不能反映失反映了失效可能性的大小，但還不能反映失效后的危害嚴(yán)重性。效后的危害嚴(yán)重性。v該模型采用泄漏影響因素來衡量失效后果的該模型采用泄漏影響因素來衡量失效后果的嚴(yán)重性。其表達式為：嚴(yán)重性。其表達式為：v泄漏影響因素產(chǎn)品危害泄漏影響因素產(chǎn)品危害/ /擴散因素擴散因素v泄漏影響因素越大，表示其后果越嚴(yán)重。泄漏影響因素越大，表示其后果越嚴(yán)重。9v泄漏影響因素產(chǎn)品危害泄漏影響因素產(chǎn)品危害/ /擴散因素擴散因素產(chǎn)品危害的總分值是

11、急性危害分值和慢性危害分值的和產(chǎn)品危害的總分值是急性危害分值和慢性危害分值的和慢性危害慢性危害急性危害是指突發(fā)性的，直急性危害是指突發(fā)性的，直接危害人員及環(huán)境的情況。接危害人員及環(huán)境的情況。如天然氣泄漏引起的火災(zāi)和如天然氣泄漏引起的火災(zāi)和爆炸，管道介質(zhì)有毒造成的爆炸，管道介質(zhì)有毒造成的危害等。危害等。按被輸介質(zhì)的易燃性（按被輸介質(zhì)的易燃性（NfNf）、）、化學(xué)反應(yīng)性化學(xué)反應(yīng)性(Nr)(Nr)和毒性和毒性(Nh(Nh) )來賦分，來賦分，分值分值NfNfNrNrNhNh。慢性危害是指泄漏的產(chǎn)品在慢性危害是指泄漏的產(chǎn)品在周圍擴散，污染大氣、水流周圍擴散，污染大氣、水流和土壤，隨著泄漏的持續(xù)，和土壤

12、，隨著泄漏的持續(xù)，危害會進一步蔓延。危害會進一步蔓延。按美國關(guān)于環(huán)境保護方面的按美國關(guān)于環(huán)境保護方面的反應(yīng)、賠償和責(zé)任的綜合性反應(yīng)、賠償和責(zé)任的綜合性法規(guī)（法規(guī)（CERCLACERCLA）來賦分的）來賦分的方法。方法。急性危害急性危害10v泄漏影響因素產(chǎn)品危害泄漏影響因素產(chǎn)品危害/ /擴散因素擴散因素泄漏評分泄漏評分/ /人口密度評分人口密度評分根據(jù)人口密度來賦值，根據(jù)人口密度來賦值，人口密度越大，賦值越人口密度越大，賦值越大。大。根據(jù)泄漏程度賦值根據(jù)泄漏程度賦值 ，泄漏越嚴(yán)重，賦值越泄漏越嚴(yán)重，賦值越小。小。11v該模型最終得出的是管道的相對風(fēng)險分值，該模型最終得出的是管道的相對風(fēng)險分值，即

13、：即：相對風(fēng)險分值相對風(fēng)險分值v失效指標(biāo)總分失效指標(biāo)總分/ /泄漏影響因素分值泄漏影響因素分值v風(fēng)險分值越大，管道的安全性越好。風(fēng)險分值越大，管道的安全性越好。v該模型雖然不能直接得出風(fēng)險概率的具體數(shù)該模型雖然不能直接得出風(fēng)險概率的具體數(shù)值，但它給出了油氣輸送管道風(fēng)險評估的基值，但它給出了油氣輸送管道風(fēng)險評估的基本思路，也有助于管道運營人員判斷所管理本思路，也有助于管道運營人員判斷所管理的管道潛在危害的最大區(qū)域在哪里，哪些管的管道潛在危害的最大區(qū)域在哪里，哪些管道需要加強檢測，是否有必要在檢測的基礎(chǔ)道需要加強檢測，是否有必要在檢測的基礎(chǔ)上進行進一步的定量風(fēng)險分析，采取哪些措上進行進一步的定量風(fēng)

14、險分析，采取哪些措施可以降低風(fēng)險，降低風(fēng)險的代價多高等。施可以降低風(fēng)險，降低風(fēng)險的代價多高等。12三、風(fēng)險控制三、風(fēng)險控制v風(fēng)險評估的目的是為了降低風(fēng)險，針對風(fēng)險風(fēng)險評估的目的是為了降低風(fēng)險，針對風(fēng)險的最大情況，預(yù)防失效是降低風(fēng)險的根本措的最大情況，預(yù)防失效是降低風(fēng)險的根本措施。管道的管理部門，首先要根據(jù)風(fēng)險評估施。管道的管理部門，首先要根據(jù)風(fēng)險評估的結(jié)果對各管段進行排序，找出最危險的管的結(jié)果對各管段進行排序，找出最危險的管段段; ;再對危險管段的各個失效指標(biāo)進行排序，再對危險管段的各個失效指標(biāo)進行排序，確定需進一步檢測的失效指標(biāo)和預(yù)防措施。確定需進一步檢測的失效指標(biāo)和預(yù)防措施。通過進一步對失

15、效指標(biāo)進行檢測和定量的風(fēng)通過進一步對失效指標(biāo)進行檢測和定量的風(fēng)險評估，確定該管段的剩余壽命，找出避免險評估，確定該管段的剩余壽命，找出避免風(fēng)險，延長壽命的措施，并比較控制風(fēng)險的風(fēng)險，延長壽命的措施，并比較控制風(fēng)險的費用。下面介紹有關(guān)風(fēng)險控制的幾個概念。費用。下面介紹有關(guān)風(fēng)險控制的幾個概念。131 1、管道的服役壽命、管道的服役壽命v一條長距離油氣輸送管道，是由若干裝備組一條長距離油氣輸送管道，是由若干裝備組成的。管道的服役壽命，是由組成管道的各成的。管道的服役壽命，是由組成管道的各裝備的壽命決定的。裝備壽命是指無故障工裝備的壽命決定的。裝備壽命是指無故障工作的時間，也稱平均壽命。對于不可修復(fù)的

16、作的時間，也稱平均壽命。對于不可修復(fù)的裝備，壽命指失效發(fā)生前的平均工作時間，裝備，壽命指失效發(fā)生前的平均工作時間，用用MTTFMTTF表示，其表達式。表示，其表達式。niitnMTTF11裝備總臺數(shù)裝備總臺數(shù)第第i i臺裝備在失效前的臺裝備在失效前的工作時間，工作時間，h h14v對于可修復(fù)的裝備，壽命指相鄰兩次失效對于可修復(fù)的裝備，壽命指相鄰兩次失效之間的平均工作時間，用之間的平均工作時間，用MTBFMTBF表示，其表示，其表達式為表達式為: : NinjjiNiiitnMTBF11),(11第第i臺裝備的故障率臺裝備的故障率第第i i臺裝備從第臺裝備從第(j-1)(j-1)次失效到第次失效

17、到第j j次失次失效之間的工作時效之間的工作時間，間，h h從整體上講，油氣輸送管從整體上講，油氣輸送管道屬可修復(fù)裝備，但其中道屬可修復(fù)裝備，但其中的部分部件是不可個復(fù)的。的部分部件是不可個復(fù)的。152 2、管道的剩余壽命評估、管道的剩余壽命評估v（1 1）基于腐蝕發(fā)展的計算）基于腐蝕發(fā)展的計算v管道壽命的評估表達式為：管道壽命的評估表達式為：VATf85. 0管道管道的剩的剩余壽余壽命，命，年年管道的壁厚，管道的壁厚，管壁的腐蝕速率，管壁的腐蝕速率，mm/mm/年年安全余量安全余量=失效壓力比失效壓力比/操作壓力比操作壓力比 失效壓力比計算失效壓力失效壓力比計算失效壓力/屈服壓力屈服壓力;

18、操作壓力比最大操作壓力操作壓力比最大操作壓力/屈服壓力。屈服壓力。16v（2 2）基于最大允許風(fēng)險的計算）基于最大允許風(fēng)險的計算v基于最大允許風(fēng)險計算管道的剩余壽命的表基于最大允許風(fēng)險計算管道的剩余壽命的表達式為：達式為： VaTfminPDmin比例系數(shù)，可參比例系數(shù)，可參照有關(guān)資料取值。照有關(guān)資料取值。管道當(dāng)前壁厚，管道當(dāng)前壁厚，管壁的腐蝕速率，管壁的腐蝕速率，mm/mm/年年管道允許的最小壁厚管道允許的最小壁厚管道的運管道的運行壓力，行壓力，N/mN/m2 2管道直管道直徑，徑，mmmm管材的屈管材的屈服強度，服強度，N/mN/m2 217v（3 3）基于實際腐蝕監(jiān)測數(shù)據(jù)的計算）基于實際

19、腐蝕監(jiān)測數(shù)據(jù)的計算 v如果沒有發(fā)現(xiàn)腐蝕，不需要計算剩余壽命，如果沒有發(fā)現(xiàn)腐蝕，不需要計算剩余壽命，剩余壽命按新管道取值。剩余壽命按新管道取值。v維修中發(fā)現(xiàn)的最大殘余缺陷尺寸看作和未維修中發(fā)現(xiàn)的最大殘余缺陷尺寸看作和未開挖管道中最嚴(yán)重的缺陷尺寸相同。開挖管道中最嚴(yán)重的缺陷尺寸相同。v使用實際測量數(shù)據(jù)或快速評估方法估計腐使用實際測量數(shù)據(jù)或快速評估方法估計腐蝕增長速率，以此計算管道壽命。蝕增長速率，以此計算管道壽命。v考慮安全系數(shù)，在許多國家的標(biāo)準(zhǔn)中推薦考慮安全系數(shù)，在許多國家的標(biāo)準(zhǔn)中推薦維修周期取作管道剩余壽命的一半。維修周期取作管道剩余壽命的一半。183 3、管道的維修、管道的維修v（1 1）管道維修的分類）管道維修的分類v管道的維修可分為三類：管道的維修可分為三類：v事后維修，即出現(xiàn)事故后才進行維修。事后維修，即出現(xiàn)事故后才進行維修。v預(yù)防維修，即在事故出現(xiàn)前就進行維修。預(yù)防維修，即在事故出現(xiàn)前就進行維修。它又可分為定期維修和視情維修兩種。定期它又可分為定期維修和視情維修兩種。定期維修按固定間隔時間維修，視情維修根據(jù)實維修按固定間隔時間維修，視情維修根據(jù)實際需要維修。際需要維修。v可靠性維修，按可