城市燃氣管道風(fēng)險評估和控制

1、浙江大學(xué)化工機械研究所 浙江大學(xué)化工機械研究所 鄭津洋教授浙江大學(xué)化工機械研究所所長高壓過程裝備與安全教育部工程研究中心主任2009年10月12曰t-UBM.jsirf.!11r主要內(nèi)容1、概述2.風(fēng)險辨識3.事故類型和原因分析風(fēng)險評價5.若干建議:I浙江大學(xué)化工機械研究所 浙江大學(xué)化工機械研究所 1.1城市燃氣管道的發(fā)展概況HI2004年我國城市燃氣年供氣量已達980億立方米（以人工煤氣計），其中天然氣供氣量已經(jīng)打破城市燃氣（人工煤氣、LPG、天然氣）三足鼎立的局面,達到42%的供氣比例；用氣人口2.78億；燃氣普及率達到815%。在全國660個設(shè)市城市中，己有600多個城市建有城市燃氣設(shè)施

2、，絕大部分城市居民都已使用燃氣。2001年金冋鮭麗世代骨道狀況我曾追燃弋人工煤叫LPG&計564193011971411147W占比例2A-L11.64B.3100RWL鷺1.2我國天然氣管網(wǎng)分類低壓配氣管網(wǎng)P005Mpa中壓配氣管網(wǎng)B0.005Mpap2Mpa中壓配氣管網(wǎng)A0.2Mpap4Mpa高壓配氣管網(wǎng)B04Mpap8Mpap31.4(7500kcal/m3)B組14.66314(35007500kcal/m3總硫（以硫計）含量mg/m3=150=270480硫化氫含童mg/n?=6=20實測實測二氧化碳含屋（體積）505020200200100100PH值8.56.56.54.54.5

3、極化電流密度mA/m20.2TOCT9.015-74門:ft4城市燃氣管道風(fēng)險評價風(fēng)險定義為失效（或危險）后果（用c表示）和失效可能性（用F表示）的乘積。失效可能性指失效的概率;失效后果主要有：經(jīng)濟損失、人員傷亡.環(huán)境破壞.對供氣系統(tǒng)的影響、維修費用、對社會影響等。風(fēng)險評價的方法分為定性、定量兩種，二者之間的稱為半定量方法。長按二維碼關(guān)注公眾號每天都能免赍獲取安全刪公眾號:EHS無止境丹示桂雙重預(yù)防機制合賬應(yīng)急預(yù)案安全管理規(guī)劃與總結(jié)消防.錢筑.環(huán)詭公路.礦業(yè)聲各種安全刪加入我們提升自己浙江大學(xué)化工機械研究所 浙江大學(xué)化工機械研究所 #MRUMn4.1定性評價方法:定性評估法是一種典型的模糊分析

4、方法,可對資源、威脅、脆弱性進行快捷的風(fēng)險評估,同時對現(xiàn)有的防范措施進行評估,從主要的角度對風(fēng)向成分進行分析,在實際中已得到廣泛運用。預(yù)先危險分析（PHA）危險和可操作性研究（HAZOP）安全檢查表法事件樹分析矩陣分析法1-浙江大學(xué)化工機械研究所 浙江大學(xué)化工機械研究所 浙江大學(xué)化工機械研究所 矩陣分析法矩陣分析法是將失效可能性和失效后果的嚴重性列入4X4的風(fēng)險矩陣中（下圖），按高風(fēng)險、中等風(fēng)險和低風(fēng)險來分級。（美國石油學(xué)會API581提供）7效可能ABCD果嚴重頻繁發(fā)生很可能發(fā)生有時可能發(fā)生不太可能發(fā)生I災(zāi)難的9864II嚴重的8753皿輕度的6542IV輕微的4321失效后果嚴重性劃分為I

5、、H、皿、IV四個等級I級災(zāi)難的：有人員死亡，引起公眾不能食用的污染事件大面積環(huán)境公害，設(shè)備損壞導(dǎo)致停工90天以上。II級嚴重的：致傷人員喪失工作能力,給公眾造成傷害，設(shè)備損壞導(dǎo)致1090天停工區(qū)域性損失。m級輕度的：人員受到不喪失工作能力的傷害,環(huán)境污染小,停工1io天。IV級輕微的：無人員傷害設(shè)備攝壞輕微。失效可能性劃分為A、B.C.D級A頻繁發(fā)生：風(fēng)險評價前10年發(fā)生1次或1次以上事故，概率P10-1/aB很可能發(fā)生：2X10-2/aV概率P10-1/a心有時可能發(fā)生：2X10-3/aV概率PS2X10-2次/a。不大可能發(fā)生：概率PS2X10-3次/a浙江大學(xué)化工機械研究所 #浙江大學(xué)

6、化工機械研究所 Mi卜；4.2定量評價方法HRU定量風(fēng)險評估方法利用概率結(jié)構(gòu)力學(xué)、有限元方法、斷裂力學(xué)、可靠性與維修技術(shù)和各種強度理論，對管道的風(fēng)險進行定量評價和決策。它必須建立在大量設(shè)計、施工和運行資料的基礎(chǔ)上，建立完善的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，并掌握裂紋缺陷的擴展規(guī)律和管材的腐蝕速率，由此運用確定性或不確定性方法來建立評估的數(shù)學(xué)模型，然后進行分析求解。模擬仿真法排隊論方法定量概率評估方法道化學(xué)公司火災(zāi)、爆炸危險指數(shù)評價法肯特(W.Kent.Muhlbauer)管道風(fēng)險評價法傷害(或破壞)范圍評價法浙江大學(xué)化工機械研究所 浙江大學(xué)化工機械研究所 #肯特管道風(fēng)險評價法肯特管道風(fēng)險評價法是在求取管道相對

7、風(fēng)險數(shù)大小的基礎(chǔ)上，確定管道危險程度浙江大學(xué)化工機械研究所 浙江大學(xué)化工機械研究所 第三方破壞指數(shù)第三方破壞是指非管道營運單位工作人員造成的管道意外破壞，它與管道的最小埋深、管道所經(jīng)地域活動水平、地上管道設(shè)備、公眾教育、線路狀況及巡線頻率等因素有關(guān)，但不包括人為的蓄意破壞。A.最小埋深020B.活動水平020C.地上管道保護設(shè)施010D.巡線頻率015E公眾教育015F.線路狀態(tài)05G.單號呼叫系統(tǒng)015合計0100廠該系統(tǒng)設(shè)置專用電話號碼供即將在管線附近施、工的單位或個人，通知道營運單位、政府管理部門和管線負責(zé)人，以便臨時給岀施工處埋輪鷹工勰熾有關(guān)的管道事故。浙江大學(xué)化工機械研究所浙江大學(xué)化

8、工機械研究所Al管道在空氣中的暴露方式A大氣腐蝕A2大氣類型010A3保護層B.內(nèi)腐蝕B1介質(zhì)腐蝕性010B2內(nèi)腐蝕保護010C1陰極保護010C2保護層C3土壤腐蝕性03C4使用年限C埋地金屬腐蝕C5其他金屬埋地物C6交流電干擾C7應(yīng)力腐蝕C&測試樁C9密間隔管地電位0100C10管道豬合計設(shè)計指數(shù)A鋼管安全指數(shù)020B系統(tǒng)安全指數(shù)020C疲勞指數(shù)015D水擊指數(shù)010E水壓試驗指數(shù)025F.土壤移動指數(shù)010合計0100浙江大學(xué)化工機械研究所 浙江大學(xué)化工機械研究所 錯誤指數(shù)A.設(shè)計A1危險有害因素辨識04C.操作C1.操作規(guī)程07A2達到最大允許工作壓力的可能性012C2.SCADA系統(tǒng)

9、05A3安全系統(tǒng)010C3.藥檢02A4材料選擇02C4.安全管理02A5.設(shè)計檢査02C5.安全檢査02B.施工B1.施工檢驗010C6.培訓(xùn)010B2.材料02C7.機械故障保護裝置07B3.接頭02D.維護D1.維護記錄02B4.回填02D2維護計劃03B5.儲運保護與組對控制02D3.維護作業(yè)指導(dǎo)書010B6保護層02合計0100A.介質(zhì)危險分A1急性介質(zhì)危險分N介質(zhì)可燃性分值04凡介質(zhì)化學(xué)活性分值04Nh介質(zhì)毒性分值04A2.慢性危害分010合計022B.泄漏影響系數(shù)B1泄漏分值06B2人口密度分值04B=B1/B206指數(shù)和二第三方破壞+腐蝕指數(shù)+設(shè)計指數(shù)+錯誤指數(shù)泄漏影響系數(shù)=管

10、道的相對風(fēng)險數(shù):相對鞏險數(shù)=泄鳥霊篇集數(shù)介質(zhì)危險指數(shù)影響系數(shù)相對風(fēng)險數(shù)越大，管道安全性越高Qg=ap亞音速流動的氣體泄漏質(zhì)量流量瞬時排放(1)介質(zhì)泄漏擴散危害程度評價泄漏量估算音速流動的氣體泄漏質(zhì)量流量泄漏危害范圍連續(xù)排放c(x.y,z)=exp(x-ut)2浙江大學(xué)化工機械研究所浙江大學(xué)化工機械研究所(2)爆炸危險程度評價TNT當(dāng)量法AWfQf=nvnooolOOOkgTNT爆炸時的沖擊波超壓距離Rio(x/m567891()1214PMIPa2.942.061.671.270.950.760.500.33距離RMm1618202530354045APiow/MPa0.2350.170.12

11、60.0790.0570.0430.0330.027距離Rio(x/m505560657075AP1005/1風(fēng)險評估Li;.建立燃氣管道的信息數(shù)據(jù)庫豐富燃氣管道運行的歷史數(shù)據(jù)庫，使管道信息數(shù)據(jù)庫具有規(guī)范性和通用性，為風(fēng)險評價體系做好基本數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。數(shù)據(jù)庫內(nèi)容:歷史資料的調(diào)查：包括管道及附件設(shè)計.施工、制造、維修、檢驗和竣工資料等；管道失效事故及技術(shù)處理資料;環(huán)境因素，包括地面.地下設(shè)施、違章建筑、交通、人口以及地貌、土壤、氣象、地下水等資料;人口因素狀況、管理機制、管理模式等數(shù)據(jù);長按二維碼關(guān)注公眾號每天都能免赍獲取安全刪公眾號:EHS無止境丹示桂雙重預(yù)防機制合賬應(yīng)急預(yù)案安全管理規(guī)劃與總結(jié)消防

12、.錢筑.環(huán)詭公路.礦業(yè)聲各種安全刪加入我們提升自己浙江大學(xué)化工機械研究所 浙江大學(xué)化工機械研究所 :管網(wǎng)抽樣檢驗結(jié)合管道材料、氣源性質(zhì)、管道附近地面、地下設(shè)施情況，管道埋深情況,交通情況，居民分布狀況以及地區(qū)位置重要性等，確定地面開挖位置。根據(jù)確定的開挖位置，進行開挖和檢驗。檢驗內(nèi)容為：管道材料、管道尺寸.管道壁厚、接頭類型、接頭結(jié)構(gòu)、可燃氣體檢漏.土壤類型、土壤水份、植物根系.管道埋深、防腐層外觀、防腐層類型、防腐層厚度等。失效可能性預(yù)測根據(jù)大量失效的統(tǒng)計分析，一般認為，埋地管道的失效主要由四個方面的因素構(gòu)成，即第三方破壞、腐蝕破壞、設(shè)計與施工失誤和操作失誤。通過分析以上四個因素，可估算出管

13、道的失效可能性。.失效后果嚴重度預(yù)測預(yù)測失效后果嚴重度涉及的主要因素有：失效造成的人身傷亡、財產(chǎn)損失、對環(huán)境的影響、對供氣系統(tǒng)的影響.維修費用、對社會影響等。確定高風(fēng)險區(qū)域根據(jù)風(fēng)險評價方法確定高風(fēng)險區(qū)域和低風(fēng)險區(qū)域，在此基礎(chǔ)上對管道完整性維護決策進行優(yōu)化，從而科學(xué)的分配維護資源，采取經(jīng)濟合理性的措施提高管道安全性。確定優(yōu)化的檢驗策略即確定檢驗周期、風(fēng)險級別、檢驗方法檢驗方法：檢驗方法需要有針對性和有效性，不同的運行損傷機理和失效模式應(yīng)采用不同的檢驗方法,這主要依賴的是檢驗人員的水平和能力Ommw確定可接受風(fēng)險：由政府的有關(guān)部門和企業(yè)主管單位綜合多方面因素確定。在滿足風(fēng)險降低要求下選擇相應(yīng)檢驗方

14、法可以降低檢驗成本。合理的檢驗周期：要確保在下一次檢驗到來之前，設(shè)備的各種損傷、退化、劣化不致影響安全使用。檢驗周期的確定至少要考慮以下五個因素:同類設(shè)備在國內(nèi)外使用的歷史經(jīng)驗；中國法規(guī)規(guī)范的要求；設(shè)備的風(fēng)險等級；含缺陷設(shè)備完整性評估與壽命預(yù)測結(jié)果;國內(nèi)外權(quán)威機構(gòu)的指導(dǎo)建議。浙江大學(xué)化工機械研究所 浙江大學(xué)化工機械研究所 RUIL一anihnhj確定降低風(fēng)險的措施從兩方面考慮:(D通過降低失效可能性調(diào)整風(fēng)險(2)通過提高檢驗有效性調(diào)整風(fēng)險.完整性管理燃氣管道風(fēng)險評估本身是一項循環(huán)進行、不斷優(yōu)化、自我更新的工程活動，對這些技術(shù)性的工作流程應(yīng)加以詳細規(guī)范化，以利于總結(jié)和經(jīng)驗交流。對風(fēng)險評價的結(jié)果進

15、行認證也是一個總要的環(huán)節(jié)，可以確保評估結(jié)果有效并與實際的操作經(jīng)驗相符。:52降低風(fēng)險的措施A、定期檢測管道工作情況和周圍環(huán)境并確定合理的保護措施檢測內(nèi)容:土壤腐蝕性雜散電流大小三層PE防腐管防腐層在線檢測裝置檢測原理防腐層成型后的鋼管經(jīng)水冷卻后，進入浮動探頭，這時主機輸出高頻高壓放電一級，當(dāng)防腐層耐電壓能力不夠或有漏點、針孔時，導(dǎo)電橡膠環(huán)（板）就會產(chǎn)電，并調(diào)整到按防腐層規(guī)定的檢測電壓，輸送給浮動探頭的導(dǎo)電橡膠環(huán)（板）作為生放電，擊穿空氣與鋼管金屬基體，接地裝置形成閉合回路，漏點處放電打火,漏點處打火時主機內(nèi)高壓電源的變壓器里的線包電壓發(fā)生變化，經(jīng)檢測電路測得的脈沖電壓，經(jīng)放大延時后，使繼電器動

16、作輸出漏點信號，此信號驅(qū)動報警蜂鳴器進行聲、光報警，同時打標(biāo)機動作在管子防腐層漏點處噴涂標(biāo)記。tLIJ、，:!II:土壤腐蝕性檢測包括：土壤含水率、土壤電阻率、土壤酸堿度、氧化還原電位、管地電位等。杭州市土壤測試調(diào)査結(jié)果電阻率（Q-m）氧化還原電位（mv）Ph值極化電流密度城北（8個點15.781.0921965.66.00.100.16城南（7個點）21.4109.51122254.55.80.0070.009城西（4個點）18.277.8981253.96.60.110.23城東（5個點）31.469.9891064.15.90.04（M3市中心（5個點）42.771.01072184.5

17、6.20.080.12下沙、濱江區(qū)（11個點）46.58&41252444.96.80.10（M3參考：杭州市地下燃氣鋼管腐蝕分析及犧牲陽極保護應(yīng)用研究與土壤勘測分析規(guī)程測量結(jié)果比較可得：杭州市土壤的腐蝕程度介于中等腐蝕和弱腐蝕之間，城東、城西.城北某些區(qū)域的腐蝕程度為強腐蝕。浙江大學(xué)化工機械研究所 浙江大學(xué)化工機械研究所 犧牲陽極法與外加電流法比較優(yōu)劣:1外加電流法是將被保護金屬與電源負極相連；犧牲陽極法是將保護金屬與電位更負的犧牲陽極相連。P一、2犧牲陽極法具有不需要外加電源、不會干擾臨近金屬設(shè)施、無需征地或占用其他建構(gòu)筑物.保護電流利用率高等，因此特別適合于城市范圍內(nèi)的埋地鋼管防腐蝕。3

18、外加電流法保護范圍大、適合范圍廣、激勵電勢及輸出電流高、綜合費用低等優(yōu)點，但會產(chǎn)生干擾電流而影響其他管線及建筑物，且還需要征地或占用建筑物，因此在實施時會帶來較大的困難，故適合用于長輸管線或市郊管線的防腐。4各自施工要求不同。r|檢測陰極保護法效果:測量陰極保護系統(tǒng)的保護電位，是否滿足設(shè)計要求。用超聲波檢測管道壁厚，與初始壁厚比較壁厚變化是否滿足要求。測量土壤的導(dǎo)電性，確保陰極保護能建立起連續(xù)的電路。、加強工程材料的質(zhì)量管理城市燃氣工程作為城市基礎(chǔ)設(shè)施之一，是按照30年使用壽命設(shè)計施工的,工程管材、設(shè)備的質(zhì)量直接影響整個工程的使用年限，管材設(shè)備從設(shè)計、選型、招標(biāo)、質(zhì)檢、采購、運輸.庫存到施工的整個過程要按標(biāo)準(zhǔn)進行。D、管道焊接嚴格要求I、管道焊接前必須檢査管子外觀，符合要求才準(zhǔn)使用；=1=1n、焊接前先將管材，管件放置現(xiàn)場一定