输气管道的危险性分析及对策措施研究

吉林化工学院安全系统工程课程设计题目：输气管道的危险性分析及对策措施研究教学院环境与生物工程学院课程名称安全系统工程专业班级安全工程1002学生姓名赵亚威学生学号10360227指导教师陶冉冉起止日期：2013年5月13日-5月30日I前言我国天然气工业从60年代起步，天然气开发和输送主要集中在川渝地区。经过几十年的的建设和发展，盆地内相继建成了威成线、泸威线、卧渝线、合两线等输气管道以及渠县至成都的北半环输气干线，已形成了全川环形天然气管网，使川东、川南、川西南、川西北、川中矿区几十个气田连接起来，增加了供气的灵活性和可靠性。进入90年代后，随着我国其它气田的勘探开发，在西部地区先后建成了几条有代表性的输气管道，如陕甘宁气田至北京(陕京线)、靖边至银川、靖边至西安的输气管道，鄯善到乌鲁木齐石化总厂的输气管道及正建的涩北-西宁-兰州输气管道。1995年我国在海上建成了从崖13-1气田到香港的海底输气管道。据不完全统计，到1997年，我国已建成了近1×104km的输气管道。随着总长4000km的西气东输工程的建设，我国天然气管道建设已进入了一个高速发展时期。I摘要从输气管道存在的一天起就伴随着各种或大或小的危险性事故，其中分析过后可知这些事故的致因大致可分为三大因素，分别为：腐蚀、施工和材料缺陷、第三方破坏三大原因，而其中腐蚀还可分为内腐蚀与外腐蚀两小项，施工和材料缺陷可分为施工质量与制管质量两小项。分别探讨三大危险性因素并通过事故树定量分析对管道安全运行的影响并从理论和工程角度提出了预防和控制燃气输管道事故的对策和建议。关键字：输气管道；腐蚀；施工和材料缺陷；第三方破坏；事故树分析1目录1.绪论.....................................................11.1输气管道相关事故在国内外的状况............................................................11.2本文研究的内容和方法...............................................................................31.3分析研究的意义............................................................................................32.输气管道的危险性定性分析..................................................................42.1输气管道概况................................................................................................42.2管道危险事故原因分析.................................................................................................42.3.管道危险性PHA分析...........................................................................103.事故树建立及定量分析.........................................................................133.1事故树简介.......................................................................................................................133.2输气管道危险性事故树的建立...............................................................................143.3事故树的定量分析.........................................................................................................234.预防输气管道发生危险事故的对策措施..............................................275.结论.................................................................................................................................29参考文献.....................................................................................................3021.绪论1.1输气管道相关事故在国内外的状况1.1.1造成危险的本质--管道失效在工业生产上输气管道一般都是输送易燃易爆或有毒害气体例如天然气等，然而危险的发生往往伴其左右，这些危险的发生总与输气管道本体受到的一系列侵害有关，而这些侵害总量达到一定限度的时候管道就会被破坏，从而失效，导致危险事故的发生，现在我们就来仔细的研究一下造成危险的本质--管道失效。产品丧失规定的功能，称之为失效。对可修复产品，通常也称为故障。①失效，译自英文单词“failure”，意思是达不到预期或需要的功能，另有译义“故障”、“失灵”、“不足”等。在国内还有俗称“事故”、“损坏”等。为避免混用，我国学者在年月召开的中国机械工程学会机械产品失效分析会议上，正式确定为失效。在失效的定义中，产品是指企业进行生产活动所创造的、符合原规定生产目的和用途的直接生产成果，包括构件、元件、器件、设备及系统等，在失效分析领域特指产品中的成品。功能是指产品的功用和用途。可修复产品，特指当产品丧失规定功能时，按规定的程序和方法进行维修后，可以恢复规定功能的产品。在工程上，常常把各类产品的零部件、电子元件、仪表仪器等以及各种应用材料所构成的部件统称为零件，这类零件的失效含义通常包括三类情况1）零件由于断裂、腐蚀、磨损、变形等，从而完全丧失其功能。2)零件在外部环境作用下，部分失去其原有的功能，虽然能够工作，但已经不能完成规定功能，如由于磨损导致尺寸偏差过大等。3)零件虽然能够工作，也能完成规定功能，但继续使用时，不能确保安全可靠性。如经过长期高温运行的压力容器及其管道，其内部组织结构已经发生变化，当达到一定的运行时间后，继续使用就有可能开裂。美国《金属手册》中也指出，产品的零件处于下列三种状态之一时，即可定义为失效：1)当它完全不能工作时2)仍然可以工作，但已不能令人满意地实现预期的功能时3)受到严重损伤不能可靠而安全地继续使用，必须立即从产品或装备拆下来进行修理或更换时。传统意义上，零件失效一般指各向同性材料制成的零件的失效，以金属零件的失效为主。而随着世纪复合材料的广泛应用，它已逐渐超过金属材料，在材料应用中占据了主导地位。因此，复合材料的失效研究在近些年来得到了加强和发展。复合材料的失效，又称复合材料破坏，指复合材料在经过某些物理、化学过程如材料老化、载荷作用及温度湿度变化等后发生了形状尺寸和性能的变化从而丧失了预定的功能。由于复合材料属于各向异性的多相复合体，失效过程要比传统的各向同性材料复杂，并涉及各组分材料的性能、复合方式、工艺条件、界面性能、载荷性质与环境等综合因素，大多数情况下，复合材料的失效是凡种失效模式同时存在的。1.1.2国内外管道事故危险情况3管道运输作为国民经济的五大运输方式之一，具有高效率和低费用的特点。我国长输油气管道总长度累计已达数万公里，在建和拟建的也有数千公里，在役的管道经过几十年的运行，多数已进人事故多发期，若有损坏，不仅影响国家的能源供应，而且可能造成严重事故，导致火灾及爆炸、中毒、环境污染等恶性后果，特别在人口稠密地区，此类事故往往会造成严重伤亡及重大经济损失，同时带来恶劣的社会及政治影响。统计资料表明，油气管道第三方破坏是油气管道失效的主要因素之一。据统计，迄今为止管道破裂裂缝最长的事故是1960年美国Trans-Western公司的一起输气管道脆性破裂事故。这条管道管径30in（762mm），钢级X56，裂缝长度达13km；损失最惨重的一起事故是1989年前苏联乌拉尔山隧道附近的输气管道爆炸事故，烧毁两列列车，伤亡1024人（其中死亡约800人）。根据美国OPSO(OfficeofPipelineSafetybytheOperators)的统计结果[3~6]，自1985年至2003年，美国共发生天然气管道失效事故6300起，其中2300起有人身伤害，400起有人员伤亡。近20年来，加拿大平均每年发生油气管道失效事故30～40起，欧洲每年发生13.8起。在我国，油气输送管线失效事故也屡有发生。1971年至1976年间，东北曾发生过3次输油管道破裂事故；1992年，轮库输油管道在试压时发生爆裂事故14次；1999年，采石输油管道在试压时发生爆裂事故12次；1971年至1990年的20年间，四川输气管网南干线发生失效事故108起，每次事故停输处理时间超过24h；1971年，威成线先后发生2次爆管事故（局部减薄）；1979年8月至1987年3月，佛纳线共发生12次爆管事故；1979年1月至1989年1月，佛两线共发生18次爆管事故；1970年12月至1995年1月，泸威线共发生14次爆管事故；1986年10月至1996年12月，达卧线共发生30次爆管事故（其中27次发生于环焊缝）。我国现有长输油气管道线路复杂，投运时间长，管道及沿途不安全因素较多，为了能够发挥油气管道的综合效益，预防第三方破坏的发生，应采取切实可行的分析评价措施，以确保输气管道安全可靠的运行。1.1.3管道危险性分析的发展现状因为在现实工业生产中输气管道的危险性事故发生较多，所以针对其危险性或者更加细化的失效原因的分析也会有许多，于是对于本文也有较大启发。《基于事故树分析的压力管道风险评价方法研究》本文运用了事故树分析法来分析管道的危险性情况，找出了事故原因。事故树分析法直观性强，灵活性好，不仅可反映系统内的事故因素关系，而且能反映出系统外部因素环境因素和人为差错等的影响。不仅可以分析某些事故对系统的影响，还可以对导致这些事故的特殊原因进行分析。《输气管道失效HCA模型的确定》文章中就用到了事件数分析法来分析输气管道失效的原因。事件树分析室从一个起始事件开始，按事件的发展顺序考虑各个环节事件成功或是失败，预测各种肯可能结果的归纳分析方法。适合于一些简单的事故分析，不适合过于复杂的是分析，特别是环节事件有交叉的。《输气管道风险评价方法的应用及改进》文章中运用了层次分析法来分析管道出现的故障原因。4《天然气管道事故分析》本文直接的对管道事故进行分析，找出了引起管道事故的原因，没有运用其他的方法进行分析。这种方法直接简单，运用于简单的事故分析，不适合深入的分析研究。《基于数据分段相关和识别的管道泄漏检测与定位技术研究》本文运用了小波分析的方法去分析管道的事故原因。小波分析是近年来迅速发展起来的一门适用于时变信号分析的数学工具。小波分析由于可以在时间一频率域对信号进行多层分解，因此在信号处理上具有明显的优越性，利用小波分析去噪能明显地提高信噪比，容易识别出噪声信号，大大提高信号的可靠性。小波分析是建立在泛函分析、调和分析、数值分析、逼近论和傅立叶分析等的基础上发展起来的新的时频分析方法，有着许多显著的优点。《油气长输管道风险评价研究》本文就采用了故障树分析法即事故树分析法来分析管道事故风险的原因。综上所述，本