天然氣管道驗(yàn)收安全評(píng)價(jià)

1、重慶科技學(xué)院畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）天然氣輸氣管線竣工驗(yàn)收安全評(píng)價(jià)院（系） 安全工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 安技專2006-01 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 趙一姝 高級(jí)講師 2009年 6 月 8 日學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明本人以信譽(yù)聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行的設(shè)計(jì)（研究）工作及取得的成果，設(shè)計(jì)（論文）中引用他（她）人的文獻(xiàn)、數(shù)據(jù)、圖件、資料均已明確標(biāo)注出，論文中的結(jié)論和結(jié)果為本人獨(dú)立完成，不包含他人成果及為獲得重慶科技學(xué)院或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用其材料。與我一同工作的同志對(duì)本設(shè)計(jì)（研究）所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）作者（簽字）：

2、 年 月 日摘 要長輸管道輸送天然氣是最經(jīng)濟(jì)，最安全的運(yùn)輸方式，但由于天然氣的易燃，易爆及毒性等特點(diǎn)，一旦發(fā)生事故，就會(huì)帶來極大的社會(huì)和政治影響?？v觀管道運(yùn)輸行業(yè)多年的發(fā)展，壓力管道事故頻發(fā)，壓力管道安全形勢(shì)嚴(yán)峻，引起了社會(huì)的強(qiáng)烈反響。因此，無事故運(yùn)行已成為當(dāng)今管道運(yùn)輸行業(yè)追求的目標(biāo)。在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，實(shí)驗(yàn)分析的基礎(chǔ)上，合理的建立天然氣管線失效的故障樹，分析管道系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，失效概率，定性定量評(píng)價(jià)天然氣管線的失效危害及損失程度，從而有效的對(duì)天然氣管線進(jìn)行安全評(píng)價(jià)以達(dá)到竣工驗(yàn)收的目的。本文將針對(duì)新的天然氣管道的竣工驗(yàn)收，可靠性分析及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)及后期管理采用一定的分析方法進(jìn)行論述，保證建設(shè)工程項(xiàng)目安全設(shè)

3、施與主體工程同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)施工、同時(shí)投入生產(chǎn)和使用，保證天然氣管道工程安全平穩(wěn)運(yùn)行。關(guān)鍵詞:天然氣管道 事故 故障樹 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià) 目 錄摘 要I1 緒 論11.1國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11.2竣工驗(yàn)收的目的和意義31.3研究內(nèi)容及亮點(diǎn)31.4技術(shù)路線42 天然氣管道風(fēng)險(xiǎn)52.1壓力管道事故多發(fā)的原因52.2影響天然氣管道安全的危害因素分析52.3天然氣管線生產(chǎn)試運(yùn)行期危險(xiǎn)有害因素83 管道竣工驗(yàn)收風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法103.1風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)主要方法103.2 天然氣管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的定性分析法103.3 天然氣管道故障樹的建立123.4 事故樹分析163.5事故樹基本事件結(jié)構(gòu)重要度164 天然氣管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的定量分析19

4、4.1蒸氣云爆炸定量模擬計(jì)算194.2 最大泄漏量的計(jì)算194.3 蒸氣云爆炸的沖擊波的損害半徑計(jì)算公式194.4 蒸氣云爆炸定量模擬計(jì)算結(jié)果分析205 減少天然氣管道安全危害因素的建議及對(duì)策215.1 建議215.2 對(duì)策措施226 結(jié) 論26參考文獻(xiàn)27致 謝281 緒 論天然氣管道運(yùn)輸是一個(gè)國家國民經(jīng)濟(jì)的大動(dòng)脈，管道安全與人民的生活息息相關(guān)。天然氣管道的自投產(chǎn)至使用壽命終結(jié)，其事故率一般遵循浴盆曲線，在投產(chǎn)初期，管道設(shè)計(jì)，施工，管材，設(shè)備等方面的不足就會(huì)慢慢的暴露出來，事故率較高，面臨的安全問題是十分嚴(yán)峻，因此要對(duì)這些新管道的進(jìn)行竣工驗(yàn)收風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。1.1國內(nèi)外研究現(xiàn)狀管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)又稱危險(xiǎn)

5、評(píng)估，它是根據(jù)危險(xiǎn)源評(píng)價(jià)方法確定影響系統(tǒng)發(fā)生事故的各種因素，并對(duì)這些因素進(jìn)行定性和定量分析，評(píng)價(jià)系統(tǒng)發(fā)生危險(xiǎn)的可能性和程度，以尋求最小的事故率、最小的損失和最優(yōu)的安全投資效益。首先了解一下天國內(nèi)外對(duì)天然氣管道竣工驗(yàn)收風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的研究現(xiàn)狀1。1.1.1天然氣管道竣工驗(yàn)收風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)國外研究現(xiàn)狀20世紀(jì)70年代，美國首先開始了管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估分析技術(shù)的研究，即應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的基本原理對(duì)管道的各區(qū)段進(jìn)行評(píng)價(jià)，以風(fēng)險(xiǎn)值的大小來評(píng)定各區(qū)段的安全性。美國的pRCI針對(duì)美國和歐洲的輸氣管道事故數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，歸納總結(jié)出22種引起壓力管道失效的基本因素。其中，只有一種因素的本質(zhì)原因是“未知的”，即不能確定它的本質(zhì)特性。其

6、余的21種失效因素按照與時(shí)間的關(guān)系分為3類，如表1.1所示2。從二十世紀(jì)70年代到90年代，美國一邊研究一邊實(shí)踐應(yīng)用，逐步確定了管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的基本模型，提出了壓力管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的評(píng)分系統(tǒng)。最近10多年，許多工業(yè)發(fā)達(dá)國家相繼開發(fā)這一先進(jìn)技術(shù)來管理本國的長輸管道和燃?xì)夤艿?，開始了建立適合本國國情的管道風(fēng)險(xiǎn)管理系統(tǒng)的研究工作。目前國外的管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)正在向成熟應(yīng)用階段過渡?？傊?，發(fā)達(dá)國家在管道風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究的基礎(chǔ)上，已經(jīng)實(shí)施了對(duì)新建壓力管道進(jìn)行開工前風(fēng)險(xiǎn)論證，對(duì)在用壓力管道進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)管理，并定期向社會(huì)公告風(fēng)險(xiǎn)管理措施的執(zhí)行情況。通過風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，在提高在役管道管理水平、減少管道事故、延長管道使用壽

7、命和提高管道公司的經(jīng)濟(jì)效益等方面取得了顯著效果。表1.1 PRCI針對(duì)輸氣管道總結(jié)出的21種失效“基本因素”發(fā)生變化且變化規(guī)律與時(shí)間關(guān)系密切的因素外腐蝕內(nèi)腐蝕應(yīng)力腐蝕穩(wěn)定存在的失效因素與制造有關(guān)的因素管道焊縫缺陷管體缺陷與焊接，安裝有關(guān)部門的缺陷管道環(huán)焊縫缺陷管道安裝缺陷彎頭起皺管道焊縫(縱焊縫或螺旋焊縫)缺陷與設(shè)備有關(guān)的失效密封圈失效控制/安全泄放設(shè)施故障密封泵體包裝失效雜項(xiàng)發(fā)生變化但變化規(guī)律與時(shí)間無關(guān)的失效因素機(jī)械破壞由第一第二或者第三方引起的破壞誤操作管道先前遭受破壞蓄意破壞與自然和外力有關(guān)失效因素嚴(yán)寒雷電暴雨洪水，地層運(yùn)動(dòng)1.1.2 我國天然氣管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)現(xiàn)狀 在我國，最早由潘家華在1

8、995年全面介紹了美國的管道風(fēng)險(xiǎn)管理手冊(cè)，引起國內(nèi)學(xué)術(shù)界和有關(guān)部門的廣泛關(guān)注4。在工程應(yīng)用上，一方面，國內(nèi)的研究人員對(duì)管道的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估開展了試驗(yàn)性的應(yīng)用，另一方面，在一些重點(diǎn)工程中，聘請(qǐng)國外的公司對(duì)部分管道進(jìn)行了開工設(shè)計(jì)前的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。這些工作的開展，對(duì)推動(dòng)我國管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估水平起到了非常重要的作用?？傮w來看，我國的壓力管道的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)仍處于起步階段，沒有制定出針對(duì)我國壓力管道實(shí)際情況的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，夜沒有相應(yīng)的管道信息數(shù)據(jù)庫作為支持，需要在今后的研究和實(shí)際應(yīng)用中，緊密跟蹤國外的最新研究成果，并不斷進(jìn)行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的積累，結(jié)合我國管道的具體情況，組織多學(xué)科的技術(shù)力量協(xié)同解決。由于我國正處在全面建設(shè)

9、小康社會(huì)的關(guān)鍵時(shí)期，以壓力管道作為基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)項(xiàng)目呈大量增長態(tài)勢(shì)，壓力管道事故頻發(fā)，而新時(shí)期構(gòu)建和諧社會(huì)的客觀需要要求我們要努力杜絕特大事故，降低重大事故，減少一般事故，創(chuàng)造一個(gè)人與自然安全協(xié)調(diào)相處的和諧社會(huì)。 近年來，我國除加大對(duì)壓力管道的安全監(jiān)察力度外，國家相關(guān)部門如國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局、國家科委以及其他相關(guān)部門也加大了對(duì)壓力管道安全科學(xué)技術(shù)的科研經(jīng)費(fèi)投入和人才培養(yǎng)力度。國家已經(jīng)并將繼續(xù)重點(diǎn)依靠壓力管道安全科學(xué)技術(shù)加強(qiáng)對(duì)天然氣管道的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，來保障壓力管道的安全運(yùn)行。1.2竣工驗(yàn)收的目的和意義天然氣管線的施工質(zhì)量直接關(guān)系到人民的生命和財(cái)產(chǎn)的安全，為了加強(qiáng)對(duì)天然氣管線的監(jiān)督管理，認(rèn)真貫

10、徹落實(shí)天然氣管線設(shè)計(jì)規(guī)范和施工，驗(yàn)收規(guī)范，就需要依據(jù)現(xiàn)行的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)對(duì)天然氣管線進(jìn)行驗(yàn)收評(píng)價(jià)5。天然氣管線的竣工驗(yàn)收應(yīng)該是對(duì)工程的綜合，整體的驗(yàn)收，竣工驗(yàn)收有利于弄清天然氣管線的實(shí)際承載能力，失效規(guī)律，危險(xiǎn)有害因素，從而預(yù)測(cè)管線事故和隱患區(qū)段，這對(duì)于管線的可靠性，安全運(yùn)行具有重要的意義?？⒐を?yàn)收也是貫徹“安全第一，預(yù)防為主”方針，有利于提高新建天然氣管線的本質(zhì)安全程度。1.3研究內(nèi)容及亮點(diǎn)研究內(nèi)容根據(jù)天然氣管道的特點(diǎn),對(duì)天然氣管道風(fēng)險(xiǎn)及危險(xiǎn)有害因素進(jìn)行了系統(tǒng)闡釋,并對(duì)天然氣管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的關(guān)鍵技術(shù)的突破和現(xiàn)狀作了介紹；通過安全檢查表，事故樹定性分析天然氣管道的主要危險(xiǎn)有害因素，通過蒸汽云爆炸模型定

11、量計(jì)算天然氣管道泄漏爆炸的危害程度，并在定性定量分析的基礎(chǔ)上針對(duì)主要的風(fēng)險(xiǎn)提出相應(yīng)的對(duì)策措施； 故障樹分析是適用于大型復(fù)雜系統(tǒng)的可靠性和安全分析的一種技術(shù)，本文應(yīng)用故障樹分析的原理嘗試建立基于破裂和泄漏兩種失效形式的天然氣管道故障樹，在故障樹定性模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行管道定量風(fēng)險(xiǎn)分析，達(dá)到竣工驗(yàn)收評(píng)價(jià)的目的7；1.3.2主要亮點(diǎn)選用安全檢查表法，事故樹分析法(FTA)對(duì)管道工程進(jìn)行定性評(píng)價(jià)，采用蒸氣云爆炸定量模擬進(jìn)一步分析氣源管道工程的危險(xiǎn)性；引入故障樹分析法,應(yīng)用故障樹分析的原理建立了基于破裂和泄漏兩種失效形式的天然氣管道故障樹,對(duì)故障樹進(jìn)行定性分析,求出最小割集,識(shí)別了引起管道失效的主要影響因素

12、；引入事故樹基本事件結(jié)構(gòu)重要度，通過重要度分析來確定基本事件的發(fā)生對(duì)頂上事件發(fā)生所產(chǎn)生的影響，認(rèn)為結(jié)構(gòu)重要度能為人們改進(jìn)系統(tǒng)的安全性提供重要信息。1.4技術(shù)路線在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，實(shí)驗(yàn)分析的基礎(chǔ)上，深入分析新建天然氣管線發(fā)生失效的眾多因素，合理的建立天然氣管線失效的故障樹分析管道系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，失效概率，定性定量評(píng)價(jià)天然氣管線的失效危害及損失程度，從而有效的對(duì)天然氣管線進(jìn)行安全評(píng)價(jià)以達(dá)到竣工驗(yàn)收的目的8。主要的技術(shù)路線如下：安全對(duì) 策故障樹建立失效因素分析調(diào)查分析定性，定量評(píng)價(jià)圖1.1 天然氣管線竣工驗(yàn)收安全評(píng)價(jià)技術(shù)路線2 天然氣管道風(fēng)險(xiǎn)2.1壓力管道事故多發(fā)的原因?qū)毫艿罉?gòu)成威脅的因素越來越多，但

13、歸納總結(jié)一下，在役壓力管道事故多發(fā)的原因主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面9:壓力管道周邊安全生態(tài)環(huán)境遭到破壞，如道路改造、河流箱涵改造、管線改造等，使得原來符合安全要求的管道出現(xiàn)安全隱患，特別是違章建筑屢禁基于故障樹分析的長輸管道定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法研究不止;建筑施工等人為因素造成管道斷裂;壓力管道腐蝕嚴(yán)重，未及時(shí)更新和修補(bǔ);缺乏科學(xué)合理有效的壓力管道管理規(guī)章和制度;缺乏科學(xué)嚴(yán)密的風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)預(yù)測(cè)方法和能力;壓力管道檢驗(yàn)手段和方法老化，國家有關(guān)壓力管道的強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)落后;監(jiān)控、決策、調(diào)度、信息共享等監(jiān)控管理水平和層次不高;壓力管道風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警響應(yīng)能力差。2.2影響天然氣管道安全的危害因素分析2.2.1 設(shè)計(jì)長輸管道建

14、設(shè)規(guī)模大，投資高，勘察設(shè)計(jì)是確保工程本質(zhì)安全的第一步，設(shè)計(jì)質(zhì)量對(duì)工程質(zhì)量有著直接的影響。精心設(shè)計(jì)，深入研究，做好多種方案的比選，并遵照有關(guān)的工程設(shè)計(jì)規(guī)范，才能使設(shè)計(jì)方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理而且安全可靠性好。設(shè)計(jì)合理性及其危害主要表現(xiàn)在：管道選線、站場(chǎng)選址管道的路由是設(shè)計(jì)中非常重要的一項(xiàng)工作。線路的走向、長短和通過的難易程度將對(duì)整條管線的投資、施工、運(yùn)行安全都有很大影響。設(shè)計(jì)時(shí)要注意站場(chǎng)選址及站內(nèi)的建筑物布局、分區(qū)、防火間距、防火防爆等級(jí)、消防設(shè)施配套、與周圍及他建筑物的安全距離等問題，以防相互影響，產(chǎn)生安全事故，并危及相鄰設(shè)施。工藝流程、設(shè)備選型長輸管道運(yùn)行安全與系統(tǒng)總流程、各站場(chǎng)工藝流程及系統(tǒng)設(shè)備布

15、置有著非常密切的關(guān)系。工藝流程設(shè)置合理、設(shè)備選型恰當(dāng)，系統(tǒng)運(yùn)行就平穩(wěn)，安全可靠性就高。否則，將給系統(tǒng)安全運(yùn)行造成十分嚴(yán)重的威脅。在進(jìn)行水力、熱力等工藝計(jì)算時(shí)，設(shè)計(jì)參數(shù)或工藝條件確定不合理，將造成站場(chǎng)的位置設(shè)置或壓縮機(jī)等設(shè)備的選型不當(dāng)，從而給系統(tǒng)造成各種安全隱患10。管道強(qiáng)度計(jì)算管道強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，對(duì)管道的受力載荷分析不當(dāng)，或強(qiáng)度設(shè)計(jì)系數(shù)取值有誤，將使強(qiáng)度計(jì)算產(chǎn)生偏差，造成管材、壁厚的選用不恰當(dāng)。例如，輸氣管道是根據(jù)管道所經(jīng)地區(qū)的分級(jí)或管道穿跨越鐵路、公路等級(jí)。河流大小等情況，確定強(qiáng)度設(shè)計(jì)系數(shù)。如果管道沿線勘察不清楚，有可能出現(xiàn)地區(qū)分級(jí)不準(zhǔn)確，造成強(qiáng)度設(shè)計(jì)系數(shù)選取不恰當(dāng)。若這種失誤導(dǎo)致管道壁厚計(jì)

16、算值偏低，將不能滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工況的安全；若偏高，將會(huì)造成管材不必要的浪費(fèi)。因此，管道應(yīng)力分析、強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性校核產(chǎn)生偏差，將會(huì)造成管道變形、彎曲甚至斷裂等嚴(yán)重后果。2.2.2 施工缺陷施工質(zhì)量的好壞不僅關(guān)系到管道的使用壽命，更直接關(guān)系到管道的安全可靠性。管道施工缺陷主要有以下幾方面：焊接缺陷焊接是管道施工中最重要的一道工序。管道焊縫處產(chǎn)生的缺陷常見有裂紋、夾渣、未熔透、未熔合、焊瘤、氣孔和咬邊等，管道一旦建成、投產(chǎn)，一般情況下都是連續(xù)運(yùn)行。因此，管道中若存在焊接缺陷，不僅難以發(fā)現(xiàn)，而且不易修復(fù)，會(huì)給管道安全運(yùn)行構(gòu)成威脅11。影響焊接質(zhì)量或產(chǎn)生焊接缺陷的主要因素有：1）焊接方法的影響。手工向

17、下焊工藝采用多機(jī)組流水作業(yè)，勞動(dòng)強(qiáng)度較低，效率較高，焊接質(zhì)量也較好，但焊接質(zhì)量還取決于焊接環(huán)境和焊工素質(zhì)。2）管口質(zhì)量差。在鋼管運(yùn)輸過程中沒有保護(hù)好管口，造成如橢圓度超差、局部變形等，若采用強(qiáng)力裝配方式進(jìn)行焊接對(duì)口，會(huì)在焊縫內(nèi)產(chǎn)生較高的安裝殘余應(yīng)力，造成較大的應(yīng)力集中。防腐層補(bǔ)口、補(bǔ)傷的質(zhì)量問題 主要表現(xiàn)：表面粗糙度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求；補(bǔ)口時(shí)未按規(guī)定要求與鋼管已有的防腐層進(jìn)行搭接，或搭接長度不夠；補(bǔ)傷時(shí)面積不能滿足標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)要求；補(bǔ)口、補(bǔ)傷的粘接力或厚度不符合要求，造成再次損壞或防腐能力不足等。補(bǔ)口、補(bǔ)傷質(zhì)量較差將會(huì)直接影響管道抗腐蝕性能，從而引起管道的腐蝕。管溝開挖及回填的質(zhì)量問題如果管溝開挖深度

18、或管溝基礎(chǔ)不實(shí)，特別是采用機(jī)械壓實(shí)時(shí)，將造成管道向下彎曲變形；地下水位較高而管溝內(nèi)未及時(shí)排水就敷設(shè)管道，會(huì)使管道底部懸空，如果夯實(shí)不嚴(yán)，極易造成管道拱起變形?；靥钔恋耐临|(zhì)達(dá)不到規(guī)范要求時(shí)，其中的石塊等可能硌傷防腐層?；靥罡叨?、夯實(shí)程度不夠，會(huì)造成管道埋深不夠、管溝基礎(chǔ)不實(shí)等問題12。穿跨越質(zhì)量問題對(duì)于需要穿越公路、鐵路及江河等特殊地段的管道， 由于敷設(shè)完成以后難以實(shí)施再檢修等工作，因此，施工質(zhì)量的優(yōu)劣對(duì)充分保證穿越管道質(zhì)量顯得尤為重要。穿越河流段的管道，當(dāng)河床受水流沖刷而使其深度逐漸減小，將可能造成管道懸空。對(duì)于通航河道，如果進(jìn)行疏?；虼皰佸^時(shí)，將對(duì)管道構(gòu)成危害。河流堤岸防護(hù)工程的施工或公路

19、和鐵路養(yǎng)護(hù)工程的施工也有可能對(duì)管道造成損壞。2.2.3 第三方損傷人為外力損傷已成為天然氣長輸管道泄漏、火災(zāi)、爆炸的主要原因之一。由于長輸管道管廊土地所有權(quán)屬不屬于企業(yè)，而長輸管道線長、面廣、點(diǎn)多，所經(jīng)行政區(qū)域范圍大，因此造成對(duì)管道的管理難度較大，其危害主要表現(xiàn)在以下幾方面：建筑、施工損傷管道當(dāng)管道經(jīng)過經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)或人口稠密的城鎮(zhèn)范圍內(nèi)時(shí)，該區(qū)域內(nèi)的建筑物的施工、道路和橋梁等基礎(chǔ)設(shè)施較多。由于各種施工管理涉及的管理部門眾多，在缺乏有效機(jī)制和觀念淡漠情況下，難以協(xié)調(diào)，所以在施工時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)損壞長輸管道的現(xiàn)象。在河床上作業(yè)損傷管道在河床上進(jìn)行挖沙、取土、航道清淤等作業(yè)時(shí)，如果未充分考慮管線的安全

20、，可能造成管道裸露、懸空或破壞。違章建筑占?jí)汗艿烙幸恍﹩挝缓蛡€(gè)人受經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)使，常常忽視安全生產(chǎn)和管理，在管道附近空地甚至管道上修建公路、房屋、建構(gòu)筑物等，或進(jìn)行開挖溝渠、挖沙、生產(chǎn)、打井等作業(yè)，造成占?jí)郝竦毓艿赖默F(xiàn)象。這種占?jí)含F(xiàn)象，既構(gòu)成了對(duì)管道基礎(chǔ)的破壞，引起下沉，又增加了管道的負(fù)荷，造成管道彎曲變形甚至損壞。 有意破壞一些不法人員為了獲取經(jīng)濟(jì)利益，盜、扒管道防腐層，偷盜儀器儀表、閥門或附屬設(shè)施，并人為蓄意破壞管線其他設(shè)施。特別是無人值守的閥室尤為嚴(yán)重。2.2.4 地質(zhì)災(zāi)害對(duì)管線造成損壞的地質(zhì)災(zāi)害有：山體滑坡、崩塌以及地面沉降。山體滑坡、崩塌山體滑坡、崩塌除直接成災(zāi)外，還常常造成一些次生

21、災(zāi)害，如在滑、崩過程中雨水或流水的參與下直接形成泥石流?；?、崩塌的發(fā)生所形成的巖石或泥石流擠壓管道，造成管道出現(xiàn)拉伸、彎曲、扭曲等變形甚至斷裂。地面沉降作為自然災(zāi)害，地面沉降的發(fā)生有著一定的地質(zhì)原因，也有人為因素，隨著人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人口的膨脹，地面沉降現(xiàn)象越來越頻繁，沉降面積也越來越大，人為因素已大大超過了自然因素。地面沉降會(huì)導(dǎo)致管道下部懸空或產(chǎn)生相應(yīng)變形，嚴(yán)重時(shí)發(fā)生斷裂；造成設(shè)備與管道連接處變形或斷裂。2.2.5 管道腐蝕的危害腐蝕是造成天然氣長輸管道事故的主要原因之一。腐蝕既有可能大面積減薄管道的壁厚，從而導(dǎo)致過度變形或破裂，也有可能造成管道穿孔，或應(yīng)力腐蝕開裂，引發(fā)漏氣事故。站場(chǎng)

22、的地面管道、設(shè)備，由于受到大氣中水、氧氣、酸性污染物等物質(zhì)的作用而引起管道腐蝕。長輸管道主要采用埋地方式敷設(shè)，埋地管道受所處環(huán)境的土壤、雜散電流等因素的影響，容易造成管道電化學(xué)腐蝕、細(xì)菌腐蝕、應(yīng)力腐蝕和雜散電流腐蝕等。2.2.6 誤操作操作失誤的主要原因有：管理、操作人員自身技術(shù)水平、業(yè)務(wù)素質(zhì)不操作人員沒有認(rèn)識(shí)到嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程、遵守安全生產(chǎn)規(guī)定的重要性，有章不循或違章操作。2.3天然氣管線生產(chǎn)試運(yùn)行期危險(xiǎn)有害因素輸氣管線試運(yùn)行期間存在的主要危險(xiǎn)有害因素有管道腐蝕穿孔、管材質(zhì)量、第三方破壞、自然災(zāi)害和穿越因素等。天然氣管道在正常運(yùn)行期間，由于腐蝕穿孔等原因可能引發(fā)的天然氣泄漏，如果泄漏的天然氣

23、遇著火源，將產(chǎn)生噴射火焰，甚至發(fā)生火災(zāi)、爆炸事故，從而引起熱輻射和爆炸沖擊波傷害；若泄漏天然氣為含硫化氫超標(biāo)，可能發(fā)生硫化氫中毒事故14。表2.1在管道生產(chǎn)試運(yùn)行過程中的主要危險(xiǎn)有害因素危險(xiǎn)有害因素原 因后 果腐蝕穿孔防腐措施不當(dāng)或輸送天然氣氣質(zhì)超標(biāo)，腐蝕穿孔引發(fā)天然氣泄漏；可能導(dǎo)致火災(zāi)、爆炸事故；防腐措施不當(dāng)或輸送天然氣氣質(zhì)超標(biāo)，管道腐蝕穿孔引發(fā)含硫天然氣泄漏；可能發(fā)生高濃度H2S致人中毒、死亡；長期接觸低濃度的硫化氫，會(huì)引起神經(jīng)衰弱和神經(jīng)紊亂等癥狀；管材質(zhì)量不達(dá)標(biāo)管材質(zhì)量不合格；管材型號(hào)規(guī)格與設(shè)計(jì)不符；可能引發(fā)管道裂縫、裂紋、砂眼、爆管等事故；自然災(zāi)害山體滑坡、洪水沖刷、泥石流、風(fēng)雹等自然

24、災(zāi)害；可能使管道裸露，嚴(yán)重時(shí)使管道拉裂，引發(fā)事故；第三方破壞在管道投入正式運(yùn)行后，違反管道保護(hù)條例，在管道附近或上層地面亂搭亂建在修建房屋或進(jìn)行其它施工時(shí)，可能造成管道的損傷，嚴(yán)重時(shí)可能發(fā)生爆管事故；管道腐蝕穿孔或人為破壞造成天然氣外泄處理不及時(shí)；對(duì)附近居住人員會(huì)產(chǎn)生很大的危險(xiǎn)，可能造成硫化氫中毒事故發(fā)生。管道受壓穿越公路的管道因車輛通過而受壓，使管道受到影響；嚴(yán)重時(shí)可能致使管道疲勞破裂而引發(fā)天然氣泄漏。3 管道竣工驗(yàn)收風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法3.1風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)主要方法 安全評(píng)價(jià)方法是對(duì)系統(tǒng)的危險(xiǎn)性、危害性進(jìn)行分析評(píng)價(jià)的工具。按照是否運(yùn)用數(shù)學(xué)方法評(píng)價(jià)危險(xiǎn)性(量化危險(xiǎn)程度)，可分為定性評(píng)價(jià)方法和定量評(píng)價(jià)方法。定

25、性的評(píng)價(jià)方法是通過科學(xué)方法，找出系統(tǒng)中存在的危害因素，然后根據(jù)這些危險(xiǎn)危害因素(發(fā)生的可能性及產(chǎn)生的后果嚴(yán)重程度，定性得出危險(xiǎn)的等級(jí)),從技術(shù)和管理上提出對(duì)策，加以控制，達(dá)到系統(tǒng)安全的目的。在天然氣管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中，根據(jù)規(guī)劃資料、現(xiàn)場(chǎng)踏勘，選用安全檢查表法，事故樹分析法(FTA) 對(duì)管道工程進(jìn)行定性評(píng)價(jià)，采用蒸氣云爆炸定量模擬進(jìn)一步分析氣源管道工程的危險(xiǎn)性16。3.1.1事故樹分析(FTA)事故樹分析是一種演繹的系統(tǒng)安全分析方法。它從要分析的特定事故或故障開始，層層分析其發(fā)生原因，一直分析到基本原因；將特定的事故和層層原因(危險(xiǎn)因素)之間用邏輯門符號(hào)連接起來，得到形象、簡潔的表達(dá)其邏輯關(guān)系的邏輯

26、樹圖形，即事故樹。本評(píng)價(jià)方法通過對(duì)事故樹結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡化，得到最小割集，確定各基本事件的結(jié)構(gòu)重要度來進(jìn)行定性分析。3.1.2蒸氣云爆炸定量模擬易燃?xì)怏w泄漏到空氣當(dāng)中，其蒸氣與空氣混合形成可燃性云霧，當(dāng)這種云霧的濃度處于爆炸范圍內(nèi)時(shí)，遇到火源將發(fā)生爆炸，產(chǎn)生沖擊波，對(duì)周圍的人員和設(shè)施造成一定的損傷和破壞。 因此，為了進(jìn)一步說明管道因各種原因發(fā)生泄漏后的危害程度，應(yīng)該對(duì)天然氣管道泄漏蒸氣云爆炸定量計(jì)算。并以此計(jì)算結(jié)果作為定量分析依據(jù)。3.2 天然氣管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的定性分析法3.2.1故障樹分析法簡介故障樹分析(FTA)是適合用于大型復(fù)雜系統(tǒng)的可靠性和安全分析的一種技術(shù) 。它是一種圖形演繹法， 它把系統(tǒng)不

27、希望出現(xiàn)的事件作為故障樹圖的頂事件，通過對(duì)可能造成系統(tǒng)故障的各種因素(包括硬件、軟件、環(huán)境、人為因素)進(jìn)行分析，用規(guī)定的邏輯符號(hào)自上而下的由總體至部分，按樹枝狀結(jié)構(gòu)逐層細(xì)化，分析導(dǎo)致各事件發(fā)生的所有可能的直接因素，及其相互間的邏輯關(guān)系，并由此逐步深人分析，直到找出事故的基本原因，即故障樹圖的底事件為止。從而確定系統(tǒng)故障原因的各種組合方式和發(fā)生概率，并采取相應(yīng)的改進(jìn)措施，提高系統(tǒng)的可靠性。故障樹圖是一種邏輯因果關(guān)系圖，它根據(jù)元部件狀態(tài)(基本事件)來顯示系統(tǒng)的狀態(tài)(頂事件)。一個(gè)故障樹圖是從上到下逐級(jí)建立并且根據(jù)事件而聯(lián)系，它用圖形化”模型”路徑的方法，使一個(gè)系統(tǒng)能導(dǎo)致一個(gè)可預(yù)知的，不可預(yù)知的故障

28、事件(失效)，路徑的交叉處的事件和狀態(tài)，用標(biāo)準(zhǔn)的邏輯符號(hào)(與，或等等)表示。 在建立故障樹時(shí)要用到許多符號(hào)，在建樹之前簡要介紹一下有關(guān)術(shù)語和本文所用的符號(hào)17。主要符號(hào)如表3.1：頂事件:所謂頂事件就是系統(tǒng)不希望發(fā)生的事件，也就是要研究的事件。通常選擇系統(tǒng)最不希望出現(xiàn)的故障為頂事件，它位于故障樹的頂端把它形象地理解為“樹根”。中間事件:又稱故障事件，它位于頂事件和底事件之間 并緊跟一個(gè)輯門表示，可形象地理解為“樹枝”。底事件:位于樹的底部。底事件可理解為“樹葉”。表3.1 事故樹分析所用的主要符號(hào)名稱邏輯符號(hào)描述名稱邏輯符號(hào)描述與門表示僅當(dāng)所有輸入事件發(fā)生時(shí)，輸出事件才發(fā)生或門表示至少有一個(gè)輸

29、入事件發(fā)生，輸出事件才能發(fā)生頂端事件故障樹的頂事件組合事件故障樹的中間事件基本事件故障樹的底事件基本事件如果需要，還可以進(jìn)一步分析的底事件輸入事件轉(zhuǎn)移事件，來自另一個(gè)事故樹輸出事件轉(zhuǎn)移事件， 轉(zhuǎn)移到另一個(gè)事故樹3.2.2 FTA應(yīng)用及其研究現(xiàn)狀1961年美國貝爾實(shí)驗(yàn)室的Watson博士首創(chuàng)了FTA技術(shù)，并成功的運(yùn)用于民兵式導(dǎo)彈發(fā)射控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)之中，60年代初，F(xiàn)TA在航空業(yè)中得到應(yīng)用，推動(dòng)了它的發(fā)展。從60年代初期到70年代，利用FIA定量分析有了迅速的發(fā)展，并且成為原子反應(yīng)堆，化學(xué)工廠等一些單位對(duì)可靠性、安全性有特別要求的系統(tǒng)不可缺少的分析方法之一18。目前，F(xiàn)TA己從宇航、核能，進(jìn)入一般

30、電子、電力、化工、機(jī)械、交通乃至土木建筑等領(lǐng)域，科學(xué)工作者和工程技術(shù)人員愈來愈傾向于采用FTA作為評(píng)價(jià)系統(tǒng)可靠性和安全性的手段，用FTA來預(yù)測(cè)和診斷故障，分析系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)，指導(dǎo)運(yùn)行和維修，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最優(yōu)化。我國的FTA技術(shù)引進(jìn)較晚。 1980年首次介紹了FTA技術(shù)，F(xiàn)TA作為系統(tǒng)可靠性分析的有力工具，在航天、航空、核能、電子、化工等領(lǐng)域被相繼引用，大批學(xué)者和研究人員對(duì)其的開發(fā)，應(yīng)用作了廣泛的研究。經(jīng)過近四十年的發(fā)展，F(xiàn)TA技術(shù)己經(jīng)有相對(duì)成熟的理論，并在許多領(lǐng)域內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。利用FTA，可以對(duì)系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行定性分析和定量計(jì)算，求出系統(tǒng)的所有失效模式組合，確定系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件和重要度，反過

31、來又可以幫助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行系統(tǒng)的可靠度分配等設(shè)計(jì)工作。本文將故障樹分析法應(yīng)用于天然氣長輸管線系統(tǒng)進(jìn)行竣工驗(yàn)收的可靠性分析，首先需要建立長輸管線故障樹。3.3 天然氣管道故障樹的建立3.3.1故障樹的建立的步驟根據(jù)故障樹頂端事件的確定原則:根據(jù)可能發(fā)生事故的危險(xiǎn)程度，把對(duì)系統(tǒng)影響大的災(zāi)害或事故作為分析對(duì)象，即頂事件。頂事件是故障樹分析的起點(diǎn)和主體。確定頂事件應(yīng)針對(duì)分析對(duì)象的特點(diǎn)，抓住主要的危險(xiǎn)(事故狀態(tài))，按照一種事故編制一個(gè)樹的原則進(jìn)行具體分析。FTA分析的過程，是對(duì)系統(tǒng)深入認(rèn)識(shí)的過程，它要求分析人員要把握系統(tǒng)的內(nèi)在聯(lián)系，弄清各種潛在因素對(duì)故障發(fā)生影響的途徑和程度，以便在分析過程中發(fā)現(xiàn)并及時(shí)解決

32、問題，從而提高系統(tǒng)可靠性19。其分析步驟如下圖3.1:故障樹的定性分析（故障樹簡化或者模塊化，求最小割集，最小徑集）選擇合理頂事件，確定邊界定義和故障規(guī)則建造故障樹故障樹定量分析（求頂事件發(fā)生概率，重要度分析）確定薄弱環(huán)節(jié)采取措施提高系統(tǒng)可靠性圖3.1 故障樹建立步驟FTA技術(shù)實(shí)用于:系統(tǒng)的可靠性分析，可靠性特征量的定量計(jì)算;系統(tǒng)的安全分析和事故分析，尋找薄弱環(huán)節(jié)、制定預(yù)防措施;系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià);系統(tǒng)部件的重要度分析;故障診斷和檢修表的制定。3.3.2 建立事故樹 根據(jù)頂上事件的確定原則，天然氣管道的事故樹的頂上事件為“天然氣管道泄漏”。根據(jù)相關(guān)分析，逐層確定各種原因，建立了天然氣管道泄漏事故樹

33、，見下圖3.2所示，20 天然氣管道斷裂屬于泄漏的一種特殊情況，專門建立的事故樹見圖3.3。 圖3.2 天然氣管道泄漏事故樹圖3.3 天然氣管道斷裂事故樹表3.2 事故樹中各符號(hào)含義符號(hào)事件符號(hào)事件符號(hào)事件F1抗腐蝕性能差F16管材加工質(zhì)量差F31人員狀況F2輸送天然氣含水F17金相組織不均勻F32通信、控制F3含H2SF18管材含雜質(zhì)F33設(shè)備F4含CO2F19晶粒粗大F34儀器F5含O2F20安裝質(zhì)量差F35材料機(jī)械性能差F6清管效果差F21焊接質(zhì)量差F36管道處違章施工F7陰極保護(hù)失效F22管溝質(zhì)量差F37地質(zhì)、自然災(zāi)害F8防腐絕緣層質(zhì)量差F23機(jī)械損傷F38管道附近滑坡、塌方等F9材料

34、抗腐蝕性能差F24管線構(gòu)造力學(xué)模型建立F39人為破壞F10土壤氧化還原電位高F25管線設(shè)計(jì)安全系數(shù)選取F40沿線壓管嚴(yán)重F11土壤含水率高F26管線地基土壤參數(shù)確定F41存在應(yīng)力集中F12土壤含硫化物F27管線疲勞強(qiáng)度分析F42存在殘余應(yīng)力F13土壤PH值低F28管線表面缺陷F43內(nèi)應(yīng)力較大F14土壤含細(xì)菌F29管線橢圓度不達(dá)標(biāo)F15土壤含鹽高F30管線壁厚不均勻3.4 事故樹分析事故樹定性分析的任務(wù)是求出事故樹的全部最小割集。所謂最小割集，是指導(dǎo)致頂上事件發(fā)生的所有可能的基本事件的最小限度集合。當(dāng)集合中的全部基本事件都已發(fā)生時(shí)，頂上事件必然發(fā)生。其基本原理是從頂上事件開始，由頂上向下部進(jìn)行，

35、與門增加割集的容量，或門增加割集的數(shù)量。每一步按上述原則自上而下排列，直到全部邏輯門都置換為基本事件，再利用布爾代數(shù)法則，進(jìn)行簡化吸收，得到全部最小割集。圖中事故樹的全部最小割集為：T=T1+T2T1=F1F2F3F6+F1F2F4F6+F1F2F5F6+F7F8F9F10+F7F8F9F11+F7F8F9F12+F7F8F9F13+F7F8F9F14+F7F8F9F15+F8+T2= F9F41+ F9F42+ F9F43+F2F3F9+F2F4F9+F2F5F9+最小割集為：P1=F8 P2=F16 P3=F17 P4=F18 P5=F19 P6=F20P7=F21 P8=F22 P9=F

36、23 P10=F24 P11=F25 P12=F26P13=F27 P14=F28 P15=F29 P16=F30 P17=F31 P18=F32P19=F33 P20=F34 P21=F35 P22=F36 P23=F37 P24=F38P25=F39 P26=F40 P27=F1F，2F，3F6，P28=F1，F(xiàn)2，F(xiàn)4F6P29=F1，F(xiàn)2，F(xiàn)5，F(xiàn)6 P30=F9，F(xiàn)41 P31= F 9，F(xiàn)42 P32= F9，F(xiàn)43 P33=F2，F(xiàn)3，F(xiàn)9 P34=F2，F(xiàn)4，F(xiàn)9P35=F2，F(xiàn)5，F(xiàn)9根據(jù)計(jì)算可知：事故樹的最小割集共有35個(gè)，35個(gè)最小割集表示了天然氣管道失效事故發(fā)生有35個(gè)

37、模式，從求事故樹的最小割集分析可知，最小割集越多，表示系統(tǒng)安全性越低，一個(gè)最小割集代表一種事故模式，因此，最小割集數(shù)目越少，發(fā)生事故的可能性相應(yīng)降低。如P1表示若防腐絕緣層質(zhì)量差就可能導(dǎo)致管道缺陷而發(fā)生泄漏，使管道失效；P27表示若管道抗腐蝕性能差，輸送的天然氣中又含有水、H2S，清管效果差，致使水、酸性氣體聚集在管道中，使管道腐蝕損壞從而導(dǎo)致管道失效。其它最小割集物理意義類推。3.5事故樹基本事件結(jié)構(gòu)重要度結(jié)構(gòu)重要度分析是分析是從事故樹結(jié)構(gòu)上分析各基本事件的重要程度，即在不考慮基本事件發(fā)生概率，或者說假定各基本事件發(fā)生的概率都相的情況下，分析各基本事件的發(fā)生對(duì)頂事件發(fā)生所產(chǎn)生的影響程度，基本

38、事件結(jié)構(gòu)重要度越大，它對(duì)頂事件的影響程度就越大。結(jié)構(gòu)重要度分析方法有兩種：一種是求結(jié)構(gòu)重要系數(shù)，另一種是利用最小割集或最小徑集判斷重要度。前者精確，但煩瑣，后者簡單，但不夠精確?？紤]事故影響模式有輕重緩急，通常在生產(chǎn)中用第二種已經(jīng)能夠滿足工程要求。只從事故樹樹形結(jié)構(gòu)方面分析，各基本事件所處理位置和分布的割集(或徑集)的情況來判定各基本事件的重要程度稱結(jié)構(gòu)重要度。其基本判斷原則有：一階最小割集中的基本事件結(jié)構(gòu)重要度大于所有高階最小割集中基本事件的結(jié)構(gòu)重要系數(shù)。僅在同一最小割集中出現(xiàn)的所有基本事件，結(jié)構(gòu)重要系數(shù)相等幾個(gè)最小割集均不含共同元素，則最低最小割集中基本事件重要系數(shù)大于高階割集中基本事件系

39、數(shù)。階數(shù)相同，重要系數(shù)相同。比較兩基本事件，若與之相關(guān)的割集階數(shù)相同，則兩事件結(jié)構(gòu)重要系數(shù)大小由他們出現(xiàn)的次數(shù)決定，出現(xiàn)次數(shù)大的系數(shù)大。相比較的兩事件僅出現(xiàn)在基本事件個(gè)數(shù)不等的若干最小割集中。若它們重復(fù)在各最小割集中出現(xiàn)次數(shù)相等，則在少事件最小割集中出現(xiàn)的基本事件機(jī)構(gòu)系數(shù)大。因此是：在割集中事件數(shù)量相同時(shí)，出現(xiàn)次數(shù)多的事件其結(jié)構(gòu)重要度大；在出現(xiàn)次數(shù)相等時(shí)，在事件割集中出現(xiàn)的事件其結(jié)構(gòu)重要度大; 也可以根據(jù)簡易法則可判定：所有一階最小割集中的基本事件結(jié)構(gòu)重要度最大；即：F8，F(xiàn)9，F(xiàn)10，F(xiàn)13，F(xiàn)40是管道失效模式事故樹中我們最應(yīng)該必須注意，最重要的參數(shù)指標(biāo)。因此，在設(shè)計(jì)施工中，要按照國家規(guī)范

40、，相應(yīng)的法律法規(guī)，確保質(zhì)量達(dá)標(biāo)。這26個(gè)指標(biāo)同樣重要，必須預(yù)留更多的安全儲(chǔ)備，確保管道經(jīng)久耐用，做到無腐蝕，無泄露，無爆炸，確保人民的生命財(cái)產(chǎn)。F2、F9基本事件結(jié)構(gòu)重要度其次。這就表明天然氣水分含量過高，易引起管道腐蝕，管道的材質(zhì)抗腐蝕性能重要，本氣源工程輸送的是凈化天然干氣，內(nèi)部腐蝕情況輕微，建議本管道工程把防腐注意力集中在管道外防腐。外防腐全部采用三層PE普通級(jí)防腐層，特殊地段采用加強(qiáng)級(jí)防腐層，所有冷彎彎管采用三層PE防腐，熱煨彎頭采用輻射交聯(lián)聚乙烯熱收縮套搭接防腐，環(huán)焊縫補(bǔ)口采用聚乙烯熱收縮套（片）防腐，陰極保護(hù)采用犧牲陽極陰極保護(hù)。結(jié)構(gòu)重要度大的說明最重要，但是從基本事件可以看出，一

41、階割集中的基本事件，屬于設(shè)計(jì)、施工以及人員方面，若在施工、設(shè)計(jì)中把好關(guān)，針對(duì)實(shí)際采取可行的防腐、防應(yīng)力突變、防第三方破壞的措施，在將來的運(yùn)行管理中，加強(qiáng)線路巡查，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理，并依靠先進(jìn)科技監(jiān)測(cè)運(yùn)行參數(shù)，就可以使管道失效的概率大大降低。4 天然氣管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的定量分析4.1蒸氣云爆炸定量模擬計(jì)算當(dāng)天然氣管線發(fā)生爆裂時(shí)，天然氣會(huì)大量泄漏，若在地面形成一個(gè)蒸氣云團(tuán)，遇著火源可能發(fā)生爆炸事故，后果會(huì)十分嚴(yán)重，因此對(duì)其進(jìn)行定量分析評(píng)價(jià)。由于管道所經(jīng)區(qū)域?yàn)楦叩推鸱念惖貐^(qū)，全年靜小頻率風(fēng)較高，若發(fā)生事故時(shí)發(fā)現(xiàn)或處理不及時(shí)，易形成蒸氣云產(chǎn)生較大危害。建議安裝防爆排風(fēng)設(shè)備,一旦發(fā)生天然氣泄漏,強(qiáng)制擴(kuò)散,

42、使其達(dá)不到爆炸濃度。4.2 最大泄漏量的計(jì)算根據(jù)初設(shè)提供數(shù)據(jù)：管道設(shè)計(jì)壓力.MPa，管徑為426mm，日輸氣量為155×104m3/d。氣體泄漏時(shí)，按照5分鐘內(nèi)能夠有效截?cái)噙M(jìn)行后果模擬計(jì)算，由初始條件可計(jì)算出最大泄漏量:V15×104/（24×60）×5=3472m3 (4.1)4.3 蒸氣云爆炸的沖擊波的損害半徑計(jì)算公式R=C5(N×E)1/3 (4.2)式中：損害半徑，m；經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，取決于損害等級(jí)，其取值情況見表4.1；效率因子，此處取100%；爆炸能量，kJ，E=V·HC；其中V為參與反應(yīng)的可燃?xì)怏w的體積（m3）, HC為可燃?xì)?/p>

43、體的高燃燒值（天然氣取為39860kJ/m3）。計(jì)算結(jié)果參見下表4.1。表 4.1 蒸氣云爆炸損害半徑及其結(jié)果對(duì)照表損害等級(jí)設(shè)備損壞人員傷害損害半徑/m1重創(chuàng)1%死亡于肺部傷害；大部分人耳膜破裂，被碎片擊傷74000.032損壞建筑外表，可修復(fù)1%耳膜損壞，1%被碎片擊傷148.000.063玻璃破碎被碎玻璃擊傷370.000.15410%玻璃破碎985.000.44.4 蒸氣云爆炸定量模擬計(jì)算結(jié)果分析以泄漏5分鐘為例，分析計(jì)算結(jié)果：當(dāng)天然氣非正常泄漏發(fā)生蒸氣云爆炸事故時(shí)，距離泄漏點(diǎn)中心位置1000m內(nèi)的人員、設(shè)備將受到不同程度的損害，75m內(nèi)半徑的人和物將受到重創(chuàng)。管線經(jīng)過的地區(qū)，屬天然氣工

44、程四類地區(qū)，當(dāng)天然氣非正常泄漏發(fā)生蒸氣云爆炸事故時(shí)，有可能造成比計(jì)算值更為嚴(yán)重的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，后果十分嚴(yán)重，泄漏時(shí)間越長，危害越大。5 減少天然氣管道安全危害因素的建議及對(duì)策5.1 建議5.1.1 嚴(yán)把設(shè)計(jì)關(guān)，確保設(shè)計(jì)質(zhì)量設(shè)計(jì)工作是保障管道安全的第一個(gè)重要環(huán)節(jié)，站場(chǎng)的設(shè)計(jì)在符合規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的情況下，要盡可能方便運(yùn)行和維修。輸氣站場(chǎng)的位置選擇必須嚴(yán)格按設(shè)計(jì)規(guī)范的要求，考慮與周圍建筑、城市、村莊、公路的安全防火距離，應(yīng)避免在低洼處進(jìn)行選址。站場(chǎng)設(shè)備、設(shè)施的選擇要可靠并考慮合理的備用。要按有關(guān)規(guī)范設(shè)計(jì)必要的安全火防爆設(shè)施。通信、自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要可靠。管道干線設(shè)計(jì)要合理選擇路由、工作壓力、管材的

45、防腐形式，特別是在人口稠密區(qū)及滑坡、地面沉降、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)區(qū)等特殊地段，必須充分考慮相關(guān)因素并采取針對(duì)性的保護(hù)措施。線路截?cái)嚅y選擇要可靠，確保需要時(shí)及時(shí)關(guān)閉。另外，建議要給予設(shè)計(jì)工作充分的時(shí)間保證，設(shè)計(jì)方案要反復(fù)論證取其最優(yōu)，特別是涉及到定向鉆、頂管穿越高速公路、鐵路、特大型河流時(shí)，一定要充分論證，避免由于比選倉促而造成的設(shè)計(jì)缺陷。5.1.2 嚴(yán)格施工管理，確保施工質(zhì)量施工質(zhì)量是關(guān)系到管道能否安全、平穩(wěn)投產(chǎn)和運(yùn)行以及減少事故發(fā)生的關(guān)鍵。施工過程中除了要遵守國家、行業(yè)有關(guān)施工規(guī)范和符合設(shè)計(jì)要求外，還應(yīng)注意以下幾個(gè)方面的問題：根據(jù)管材情況，在經(jīng)過嚴(yán)格的焊接工藝評(píng)定的基礎(chǔ)上，優(yōu)先出適用的焊接

46、材料并制定出嚴(yán)格的焊接工藝規(guī)程，物質(zhì)采辦、工程施工、監(jiān)理等各方面要嚴(yán)格執(zhí)行以確保焊接質(zhì)量。對(duì)地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)地段的護(hù)坡、水工保護(hù)等工程的施工，應(yīng)該嚴(yán)格管理，按照設(shè)計(jì)要求施工并確保施工質(zhì)量。管道焊縫處的防腐補(bǔ)口問題需要引起高度重視，應(yīng)該選用合格的高質(zhì)量的補(bǔ)口材料，在補(bǔ)口作業(yè)時(shí)要嚴(yán)格按照工藝要求操作，保證補(bǔ)口質(zhì)量，防止留下隱患。管道施工過程中，應(yīng)該科學(xué)組織、文明施工，盡量避免管道防腐層的損壞和管體的損傷等，一旦發(fā)生損傷必須采取內(nèi)部的清理，防止泥土、手套、焊條、焊接工具等雜物遺留在管道內(nèi)。5.1.3 強(qiáng)化運(yùn)行管理，杜絕操作失誤一條輸氣管道建成投產(chǎn)后，管理跟不上或操作失誤直接導(dǎo)致事故的發(fā)生或造成事故的擴(kuò)大

47、和損失的增加。因此必須采取有限措施，根據(jù)輸氣管道的特點(diǎn)，建議重點(diǎn)在以下幾方面加強(qiáng)管理：應(yīng)根據(jù)管道運(yùn)行狀況，合理制定清管周期并及時(shí)組織管道的清管工作。特別是投產(chǎn)初期更應(yīng)引起注意。加強(qiáng)運(yùn)行管理。要有完善的安全管理規(guī)章制度、操作規(guī)程和事故預(yù)案。 要確保陰極保護(hù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，對(duì)管道腐蝕狀況要進(jìn)行監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)采取措施。 要有一支精干、高效的維搶修隊(duì)伍。配備完善的維搶修機(jī)具，確保事故狀態(tài)下及時(shí)到位，并在最短時(shí)間內(nèi)完成搶修作業(yè)。5.1.4 加強(qiáng)沿線的巡查制定完善的管道巡線制度，要利用GPS定位儀等先進(jìn)的設(shè)備進(jìn)行沿線的巡查， 定期監(jiān)測(cè)管道埋深，特殊管段重點(diǎn)巡查，防止違章建筑占?jí)汗艿?，最大限度地減少自然

48、災(zāi)害和人為因素的破壞。5.1.5 加大天然氣管道安全保護(hù)工作的宣傳力度管道沿線各地、各有關(guān)部門要加強(qiáng)對(duì)沿線群眾的管道設(shè)施安全保護(hù)的宣傳教育，增強(qiáng)廣大人民群眾對(duì)天然氣管道安全重要性和違規(guī)行為危險(xiǎn)性知識(shí)的認(rèn)識(shí)和了解，強(qiáng)化天然氣管道安全保護(hù)意識(shí)，努力營造群眾參與監(jiān)督、全社會(huì)廣泛支持的保護(hù)天然氣管道安全的濃厚氛圍。5.2 對(duì)策措施5.2.1 防用電事故對(duì)策措施編制臨時(shí)用電方案，確定變壓器容量、導(dǎo)線截面和電器開關(guān)類型等;變壓器設(shè)在施工現(xiàn)場(chǎng)邊角處，并設(shè)圍欄；根據(jù)用電位置，在主干線電桿上裝設(shè)分線箱;在施工現(xiàn)場(chǎng)專用中性點(diǎn)直接接地的電力系統(tǒng)中，必須采用TN-S接零保護(hù)系統(tǒng)，電氣設(shè)備的外殼必須與專用保護(hù)零錢連接。

49、不得在同一供電系統(tǒng)中有的接地，有的接零;工地內(nèi)架設(shè)的電力及照明線路，其懸吊高度及距工作地點(diǎn)的水平距離按當(dāng)?shù)仉娏Σ块T的規(guī)定執(zhí)行;工地內(nèi)的電線按標(biāo)準(zhǔn)架設(shè)。不得將電線捆在無瓷瓶的鋼筋、樹木、腳手架上；露天設(shè)置的閘刀開關(guān)裝在專用配電箱里，不得用鐵絲或其它金屬絲替代保險(xiǎn)絲;生活區(qū)室內(nèi)照明線路用瓷座固定，電線接頭牢固，并用絕緣膠布包扎；保險(xiǎn)絲按實(shí)際用電負(fù)荷量裝設(shè);使用高溫?zé)艟?，與易燃物的距離不得小于1m，一般電燈泡距易燃物品的距離不得小于0.5m。電工操作接近高壓線時(shí)，必須符合安全距離;移動(dòng)式電動(dòng)機(jī)具設(shè)備用橡膠電纜供電，經(jīng)常注意理順；跨越道路時(shí)，埋入地下或穿管保護(hù)；電器設(shè)備的傳動(dòng)輪、轉(zhuǎn)輪、飛輪等外露部位必

50、須安設(shè)防護(hù)罩;在施工作業(yè)區(qū)、施工道路、臨時(shí)設(shè)施、辦公區(qū)和生活區(qū)設(shè)置足夠的照明。5.2.2 管道試壓過程的安全對(duì)策措施天然氣管道在安裝前，應(yīng)嚴(yán)格質(zhì)檢：試壓時(shí)的升壓速度不宜過快，壓力應(yīng)緩慢上升，每小時(shí)升壓不超過1Upa。試壓合格后用空氣進(jìn)行嚴(yán)密性試壓，其壓力等于設(shè)計(jì)壓力，24小時(shí)壓力降不大于1試驗(yàn)壓力值。在天然氣管道投產(chǎn)前，充分消除管道內(nèi)可能局部存在的積水。全線投入運(yùn)行后，應(yīng)認(rèn)真檢查各種設(shè)備、儀器儀表工作是否正常，各運(yùn)行參數(shù)是否符合要求，工藝流程、閥門開關(guān)是否正常，發(fā)現(xiàn)異常情況應(yīng)及時(shí)分析處理。5.2.3 試運(yùn)行期管理安全對(duì)策措施 嚴(yán)格執(zhí)行安全生產(chǎn)制度及操作規(guī)程，項(xiàng)目設(shè)備安裝后必須整體試壓，合格后才

51、能投使用。管道和儀表嚴(yán)禁超壓工作，若因生產(chǎn)需要提高壓力時(shí)，應(yīng)經(jīng)鑒定，試驗(yàn)合格后方能進(jìn)行。定期檢查防雷、防靜電及保護(hù)接地電阻。對(duì)重大突發(fā)性事故，如地震、洪災(zāi)、泄漏、爆管及用戶停產(chǎn)等緊急情況，必須及時(shí)采取應(yīng)急措施，防止事態(tài)擴(kuò)大，必須及時(shí)向領(lǐng)導(dǎo)、上級(jí)調(diào)度匯報(bào)，并經(jīng)批準(zhǔn)，下臨時(shí)輸供氣計(jì)劃和輸供氣流向調(diào)整的調(diào)度指令，并組織有關(guān)部門（或單位）進(jìn)行事故處理。制定特殊危險(xiǎn)事件及突發(fā)事件的應(yīng)急預(yù)案，并進(jìn)行必要的實(shí)戰(zhàn)演練，保證突發(fā)情況下的應(yīng)急處理能力。 5.2.4 檢修的安全對(duì)策措施一旦發(fā)現(xiàn)管道或閥門有漏器氣現(xiàn)象，立即向安全主管部門和生產(chǎn)調(diào)度部門匯報(bào)，現(xiàn)場(chǎng)人員用最快的方法立即關(guān)閉閥門，切斷氣源。用鼓風(fēng)機(jī)或等一段時(shí)

52、間待漏出的氣體擴(kuò)散開后，才允許工作人員進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行搶險(xiǎn)作業(yè)。在進(jìn)行氣割與電焊時(shí)，要有確認(rèn)后的安全措施才能動(dòng)工，并嚴(yán)格執(zhí)行動(dòng)火三級(jí)審批制度。在管線、設(shè)備置換空氣過程中，要嚴(yán)格控制氣體流速（不超過5m/s），并加隔離球，以防天然氣與空氣混合后達(dá)到爆炸極限，待確認(rèn)末端取樣分析含氧量小于2時(shí)，才算置換合格。不合格不能進(jìn)入下一道作業(yè)工序。5.2.5 職業(yè)健康保護(hù)防窒息措施：天然氣主要成分是甲烷，它是一種窒息性氣體，因此，在設(shè)備檢修中應(yīng)特別注意甲烷窒息事故的發(fā)生。為了防止在部分裝置停產(chǎn)檢修或緊急搶修發(fā)生甲烷窒息事故，檢修前應(yīng)充分做好防窒息準(zhǔn)備工作，如：有害氣體的隔離、裝置清洗、惰性氣體（N2）置換、空氣吹

53、掃置換、有害氣體監(jiān)測(cè)、O2含量分析等。在完全確認(rèn)安全后才能拆開設(shè)備和入內(nèi)進(jìn)行檢修。同時(shí)，在檢修中必須認(rèn)真作好檢測(cè)和監(jiān)護(hù)，并采取有效防范措施。在有限空間內(nèi)作業(yè)時(shí)應(yīng)有兩人，其中一人在外監(jiān)護(hù)，并具備必要的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急救援工具（手段）。防爆措施：1)集氣站場(chǎng)防爆措施：a.集氣站場(chǎng)的設(shè)備、管道設(shè)計(jì)壓力均按規(guī)范規(guī)定確定，集氣站設(shè)計(jì)系數(shù)為0.5（相當(dāng)于2.0安全系數(shù)）。b.為了防止泄漏引起爆炸、燃燒，對(duì)站場(chǎng)配備便攜式可燃?xì)怏w檢測(cè)儀，供操作工定時(shí)巡回檢查時(shí)使用，一旦天然氣泄漏會(huì)發(fā)出警報(bào)，以便防患于未然。c.集氣站場(chǎng)的總體布置按設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行，保持各區(qū)的安全距離，設(shè)有萬一發(fā)生事故情況下的緊急逃生通道和疏散口。d.集氣

54、站內(nèi)的電氣設(shè)計(jì)按防爆范圍等級(jí)采用防爆電器，發(fā)避免可能泄漏的天然氣遇電火花而產(chǎn)生爆炸。e.集氣站場(chǎng)設(shè)計(jì)上采用了防雷和防靜電火花與天然氣接觸發(fā)生爆炸危害的措施。f.在站場(chǎng)生產(chǎn)區(qū)內(nèi)設(shè)置安全警示語等標(biāo)志牌，嚴(yán)禁攜帶火種、吸煙和敲擊發(fā)生火花2）管道防爆措施：a.管道強(qiáng)度結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)按設(shè)計(jì)規(guī)范執(zhí)行，根據(jù)管道所經(jīng)的不同地區(qū)分別采用不同的強(qiáng)度設(shè)計(jì)系數(shù)，提供不同的強(qiáng)度儲(chǔ)備來保證管道不發(fā)生強(qiáng)度爆炸和減小爆炸的危害性。b.按施工驗(yàn)收規(guī)范對(duì)管道焊縫進(jìn)行無損檢驗(yàn)，保證焊接質(zhì)量。天然氣管線的其他防護(hù)措施：1）防噪聲保護(hù)a.選用低噪聲的設(shè)備，控制分離器進(jìn)出口氣體流速。b.減少或限制在噪聲區(qū)工作人員的數(shù)量，按要求配備人員防護(hù)設(shè)備，減輕噪聲危害。c.對(duì)經(jīng)常在噪聲區(qū)工作人員進(jìn)行聽力檢查，進(jìn)行醫(yī)療保護(hù)，當(dāng)噪聲超過國家標(biāo)準(zhǔn)，員工應(yīng)佩