城市燃?xì)夤艿里L(fēng)險評估和控制方法

1、城市燃?xì)夤艿里L(fēng)險評估和控制方法11、概述2、風(fēng)險辨識3、事故類型和原因分析4、風(fēng)險評價5、若干建議主要內(nèi)容21、城市燃?xì)夤艿栏攀龀鞘腥細(xì)夤艿赖陌l(fā)展概況 2004年我國城市燃?xì)饽旯饬恳堰_(dá)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?xì)?人工煤氣、LPG、天然氣)三足鼎立的局面，達(dá)到42%的供氣比例；用氣人口億；燃?xì)馄占奥蔬_(dá)到 81.5%。在全國660個設(shè)市城市中，已有600多個城市建有城市燃?xì)庠O(shè)施，絕大部分城市居民都已使用燃?xì)狻? 高、中壓管網(wǎng)一般采用經(jīng)過防腐處理的鋼管敷設(shè)，低壓管網(wǎng)可以采用聚乙烯塑料(PE)管或防腐鋼管敷設(shè) 。低壓配氣管網(wǎng) P=0.005Mpa中壓配氣管網(wǎng)B

2、0.005Mpap=0.2Mpa中壓配氣管網(wǎng)A 0.2Mpap=0.4Mpa高壓配氣管網(wǎng)B 0.4Mpap=0.8Mpa高壓配氣管網(wǎng)A 0.8Mpap31.4(7500kcal/m3)B組14.6631.4（35007500kcal/m3）總硫（以硫計）含量mg/m3=150=270480硫化氫含量mg/m3=6=20實測實測二氧化碳含量%（體積）505020200200100100PH值8.56.56.54.54.5極化電流密度mA/m20.2TOCT9.01574腐蝕土壤對鋼制管道腐蝕評價標(biāo)準(zhǔn)174.城市燃?xì)夤艿里L(fēng)險評價風(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。風(fēng)險定義為

3、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(jì)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。18 定性評估法是一種典型的模糊分析方法，可對資源、威脅、脆弱性進(jìn)行快捷的風(fēng)險評估，同時對現(xiàn)有的防范措施進(jìn)行評估，從主要的角度對風(fēng)向成分進(jìn)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 矩陣分析法定性評價方法19矩陣分析法 矩陣分析法是將失效可能性和失效后果的嚴(yán)重性列入44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API

4、581 提供） 失效可能性失效后果嚴(yán)重性ABCD頻繁發(fā)生很可能發(fā)生有時可能發(fā)生不太可能發(fā)生災(zāi)難的9864嚴(yán)重的8753輕度的6542輕微的432120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。級 嚴(yán)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。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110天。級 輕微的：無人員傷害，設(shè)備損壞輕微。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次/aB 很可能發(fā)生：210-2/a概率P10-1次/aC 有時可能發(fā)生：210-3/

5、a概率P210-2次/aD 不大可能發(fā)生：概率P210-3次/a失效后果嚴(yán)重性劃分為 、 、 、四個等級失效可能性劃分為A、B、C、D級21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（）管道風(fēng)險評價法傷害（或破壞）范圍評價法定量評價方法 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(jìn)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(jìn)行分析求解。22肯特管道風(fēng)險評價法 肯

6、特管道風(fēng)險評價法是在求取管道相對風(fēng)險數(shù)大小的基礎(chǔ)上，確定管道危險程度管道風(fēng)險評價框圖 23 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(hù)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第三方破壞指數(shù)該系統(tǒng)設(shè)置專用 號碼供即將在管線附近施工的單位或個人，通知管道營運單位、政府管理部門和管線負(fù)責(zé)人，以便臨時給出施工處埋地管線的位置標(biāo)記，并在施工過程中對管線進(jìn)行檢查。

7、采用單號呼叫系統(tǒng)，可以減少與挖掘有關(guān)的管道事故。24腐蝕指數(shù) A.大氣腐蝕A1.管道在空氣中的暴露方式05A2.大氣類型010A3.保護(hù)層05B.內(nèi)腐蝕B1.介質(zhì)腐蝕性010B2.內(nèi)腐蝕保護(hù)010C.埋地金屬腐蝕C1.陰極保護(hù)08C2.保護(hù)層010C3.土壤腐蝕性04C4.使用年限03C5.其他金屬埋地物04C6.交流電干擾04C7.應(yīng)力腐蝕05C8.測試樁06C9.密間隔管地電位08C10.管道豬08合計0100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010025錯誤指數(shù) A.設(shè)計A1.危險有害因

8、素辨識04C.操作C1. 操作規(guī)程07A2.達(dá)到最大允許工作壓力的可能性012C2. SCADA系統(tǒng)05A3.安全系統(tǒng)010C3. 藥檢02A4.材料選擇02C4. 安全管理02A5.設(shè)計檢查02C5. 安全檢查02B.施工B1.施工檢驗010C6. 培訓(xùn)010B2.材料02C7. 機械故障保護(hù)裝置07B3.接頭02D.維護(hù)D1. 維護(hù)記錄02B4.回填02D2. 維護(hù)計劃03B5.儲運保護(hù)與組對控制02D3. 維護(hù)作業(yè)指導(dǎo)書010B6.保護(hù)層02合計010026介質(zhì)危險指數(shù)A.介質(zhì)危險分A1.急性介質(zhì)危險分Nf介質(zhì)可燃性分值04Nr介質(zhì)化學(xué)活性分值04Nh介質(zhì)毒性分值04A2.慢性危害分01

9、0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=第三方破壞+腐蝕指數(shù)+設(shè)計指數(shù)+錯誤指數(shù)管道的相對風(fēng)險數(shù)：相對風(fēng)險數(shù)越大，管道安全性越高 27傷害（或破壞）范圍評價法（1）介質(zhì)泄漏擴散危害程度評價音速流動的氣體泄漏質(zhì)量流量亞音速流動的氣體泄漏質(zhì)量流量泄漏危害范圍連續(xù)排放瞬時排放泄漏量估算28（2）爆炸危險程度評價 TNT當(dāng)量法 1000kgTNT爆炸時的沖擊波超壓距離R1000/m56789101214P1000/MPa2.942.061.671.270.950.760.500.33距離R1000/m1618202530354045P1000/MP

10、a0.2350.170.1260.0790.0570.0430.0330.027距離R1000/m505560657075P1000/MPa0.02350.02050.0180.0160.01430.01329 燃?xì)夤艿酪话懵竦胤笤O(shè)，往往經(jīng)過人口密集區(qū)，施工、檢驗、檢修和安全狀態(tài)檢測的難度較大，介質(zhì)通常易燃、易爆、有毒或具有腐蝕性，易發(fā)生火災(zāi)、爆炸或中毒事故，造成人員傷亡、財產(chǎn)損失和環(huán)境污染。 管線投產(chǎn)初期設(shè)計、施工、管材、設(shè)備等諸方面不足均暴露出來，事故率較高，稱之為幼年期，這一階段通常為2年。以后一個階段事故率一直平穩(wěn)地保持在低水平，稱之為事故平穩(wěn)期，通?？蛇_(dá)3540年。以后事故率呈上升態(tài)

11、勢，稱之為老齡期，老齡期的管線如需要仍可服役較長時間，但要加強維護(hù)或降壓運行。5、若干建議30 從上世紀(jì)80年代開始籌劃管道煤氣工程，最早一批管道在1986年埋入地下，因此部分管道已處于老齡期。 目前正鋪設(shè)的燃?xì)夤艿捞幱谟啄昶?，各方面的不足將暴露出來?燃?xì)夤艿垒斔徒橘|(zhì)現(xiàn)在輸送介質(zhì)將由煤氣轉(zhuǎn)換為天然氣，兩者相比較，天然氣含水量很低且不含芳香烴類。某些密封管道的橡膠圈在多年的人工煤氣工作環(huán)境下，會吸收水分而膨脹。當(dāng)氣體介質(zhì)變得干燥后，橡膠材料會逐漸地釋放出原來的水分芳香烴，并產(chǎn)生收縮，嚴(yán)重時甚至?xí)l(fā)生龜裂，物理性能也隨之變化，密封性能發(fā)生改變。 根據(jù)資料表明：氣源轉(zhuǎn)換帶來的影響：燃?xì)夤艿腊踩u估

12、的必要性：31建立燃?xì)夤艿赖男畔?shù)據(jù)庫5.1 風(fēng)險評估 豐富燃?xì)夤艿肋\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：(1)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；(2)管道失效事故及技術(shù)處理資料；(3)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；(4)人口因素狀況、管理機制、管理模式等數(shù)據(jù)；32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(jìn)行開挖和檢

13、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?xì)怏w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(rèn)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，可估算出管道的失效可能性。33失效后果嚴(yán)重度預(yù)測 預(yù)測失效后果嚴(yán)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(hù)決策進(jìn)行優(yōu)化，從而科學(xué)

14、的分配維護(hù)資源，采取經(jīng)濟(jì)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。34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。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。檢驗周期的確定至少要考慮以

15、下五個因素：35完整性管理燃?xì)夤艿里L(fēng)險評估本身是一項循環(huán)進(jìn)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(xì)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(jìn)行認(rèn)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。確定降低風(fēng)險的措施從兩方面考慮：（1）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36 檢測內(nèi)容： 管道防腐層的完整性 土壤腐蝕性 雜散電流大小 防腐層成型后的鋼管經(jīng)水冷卻后，進(jìn)入浮動探頭，這時主機輸出高頻高壓電，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)(

16、板)就會產(chǎn)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，使繼電器動作輸出漏點信號，此信號驅(qū)動報警蜂鳴器進(jìn)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。三層PE防腐管防腐層在線檢測裝置檢測原理降低風(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(hù)措施37 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)查結(jié)果電阻率（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.

17、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）31.469.9891064.15.90.040.13市中心（5個點）42.771.01072184.56.20.080.12下沙、濱江區(qū)（11個點）46.588.41252444.96.80.100.13 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。參考：杭州市地下燃?xì)怃摴芨g 分析及犧牲陽極保護(hù)應(yīng)用研究 38陰極保護(hù)法（犧牲陽極保護(hù)法）（外加電流法）39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(hù)金屬與電源負(fù)極相連；犧牲陽極法是將保護(hù)金屬與電位 更負(fù)的犧牲陽極相連。 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(hù)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.外加電流法保護(hù)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)