风险评价在管道安全中的应用

河北大学2013届本科生毕业论文（设计）风险评价在管道安全中的应用摘要管道运输作为现代五大运输系统(公路、铁路、水运、航空、管道)之一，已经在现代工业生产和城市建设中得到广泛应用。随着石油、冶金、电力、化工、机械等行业的迅速发展，压力管道几乎被使用与一切流体的生产、加工、运输等过程。尤其是在石油天然气等能源行业的使用过程中，压力管道占据着越来越重要的地位，而且其工程也越来越复杂,其发展趋势正走向大型化、整体化和自动化方向。但是随着油气管道的增加与管道服役年龄的增长，因管道结构失效引起的事故逐渐增多，这不仅给附近的居民的安全带来严重的威胁，也给油气生产企业带来很大的经济损失，并造成严重的环境污染。本文简要介绍了油气管道的风险评价理论原理以及其发展情况，并结合实例分析风险评价理论在油气管道安全中的应用情况。关键词：油气管道；风险评价；发展；应用河北大学2013届本科生毕业论文（设计）RiskassessmentontheapplicationofthepipelinesafetyABSTRACTPipelinetransportasamodernoneofthefivemajortransportationsystem(highway,Railway,waterway,aviationandpipeline）.Inmodernindustrialproductionandiswidelyusedintheconstructionofcity.Astherapiddevelopmentofpetroleum,metallurgy,electricpower,chemicalindustry,machineryindustry.Pressurepipingbeusedwithalmostallprocessofproduction,processingandtransportationofthefluid.Especiallyintheprocessoftheuseofenergysuchasoilandgasindustry,Pressurepipingoccupiesamoreandmoreimportantposition.Andpressurepipelineengineeringisbecomingmoreandmorecomplex,thedevelopmenttrendistowardlarge-scale,integrationandautomationdirection.Butwiththeincreaseofoilandgaspipelinesandpipelineserviceinthegrowthoftheage,theaccidentcausedbypipelinestructurefailure.Thiswillnotonlybringaseriousthreattothesafetyoftheresidentsnearthe,alsobringstotheoilandgasproductionenterprisesgreateconomiclosses,andcauseseriousenvironmentalpollution.Thispaperbrieflyintroducestheprincipleofoilandgaspipelineriskevaluationtheoryanditsdevelopmentsituation,andcombinedwithcaseanalysisriskevaluationtheoryintheapplicationoftheoilandgaspipelinesafety.Keywords:Oilandgaspipelines;Riskassessment;Development;Application河北大学2013届本科生毕业论文（设计）目录1前言................................................12油气管道的风险评价理论..............................23管道在应用中的风险因素..............................44风险评价理论在油气管道安全中的应用实例..............74.1基于RBI的压力管道风险分析应用........................74.2事故树分析实例.......................................115油气管道风险评价的发展现状..........................146结论...............................................17参考文献...............................................18致谢...................................................19附录...................................................20河北大学2013届本科生毕业论文（设计）1１前言对压力管道风险评价最早的研究开始于西方几个核工业比较发达的国家，研究的对象大部分是核管道。近些年，随着全球已经建设的油气管道的增多和管道服役龄期的增长,管道结构失效引起的爆管火灾事故也正日益增多，这不仅给管道周围的人们带来了一个严重的安全威胁,而且也导致了油气生产企业严重的经济损失,同时油气泄露也造成了环境的污染，所以压力管道的风险评价逐渐受到重视。为了使压力管道可以安全的运行，必须掌握含缺陷压力管道的故障机理、失效模式、承载力和荷载作用下的裂纹张开面积和介质泄漏率等规律，同时要找到这些性能与压力管道周围的环境以及自身的材料、结构、缺陷尺寸等参数之间的联系，从而建立有效的压力管道风险评价方法，并修订相应的评价标准和指导方针，帮助人们进行风险因素的判断，使决策更加贴近实际，做到既经济又安全的运行。由于本文重点研究有关风险评价在油气管道安全中的应用，所以重点介绍风险评价理论原理、油气管道风险因素、风险检验（RBI）和事故树分析两种评价方法在评价中的具体应用以及安全评价发展现状。河北大学2013届本科生毕业论文（设计）22油气管道的风险评价理论原理从我国颁发《压力管道安全管理与检查规定》以后，“压力管道”成为受监察管道的专用名词。国务院2003年颁发实施的《特种设备安全监察条例》中，将压力管道进一步明确为：“利用一定的压力，用于输送气体或者液体的管状设备，其范围规定为：最高工作压力大于或者等于0.1MPa(表压)的气体、液化气体、蒸汽介质或者可燃、易爆、有毒、有腐蚀性，最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体介质，且公称直径大于25mm的管道”[1]。管道的作用是用以输送、分配、混合、分离、排放、控制、计量和制止流体流动。风险是指能够对研究对象产生影响的事件发生的机会，它通过后果和可能性这两个方面来具体体现。油气管道风险评价技术是指用定量、定性或两者相结合的方式综合衡量风险对实施项目既定目标的影响程度，并掌握所有风险综合起来的总体风险，以及该项目对风险的承受能力。其目的是综合各管道的失效风险的发生概率，对可能的风险进行评价，再根据得到的评价结果，管理者及时的掌握管道的运行状况，而且能清楚的知道管道的完好程度和危险管段，以便合理地分配维护资金，变管道的盲目性被动维护为预知性主动维护[2]。管道风险评价技术在历时30多年后的今天,己经有许多管道公司形成了自己的风险分析方法,并有不少相关的文献出版[3]。比较常用的评价方法有风险检验和事故树评价等。但是无论要采用哪种安全评价法，都需要遵循下面几项原理：一、清楚风险评估的任务，要知道一个完整风险评估的三个问题，即：导致恶化的原因？事故的可能性是如何发生的?事故的后果是怎样的？二、诱发事故的可能性：我们知道的导致管道事故因素中，除腐蚀、超压和第三方造成的破坏是变化和发展的以外，其他的因素都是在管道建成后就已存在，并且通常情况下是没有太大变化的。三、要清楚导致管道事故的因素：管道中流体大量损失的主要原因是管道泄漏和破裂。从大量的管道事故的统计分析结果可知，导致管道泄漏的因素主要有内部腐蚀、外部腐蚀、施工损伤、焊接缺陷、接头缺陷以及第三方造成的损害等。四、估计事故后果：管道事故所造成的损失通常可以从四个方面考虑，即：人身安全、财产损失、环境影响和信誉损失。其中信誉损失是最难以估算的损失，主要是因为它涉及很多社会和政治因素。而财产损失是最容易被估计的且有明确的标准，但是人身伤亡和环境污染的损失主要取决于国家社会的价值观。风险评价的结果主要被用于管理者的决策所使，一个完整的管道风险评估报告，不但可以使管理者掌握管道运行的整体风险水平,而且还能使其了解每个管段目前的工作状况和风险等级。管理者通过风险评价报告给出的管道各段划分的风险等级，可以迅速掌握河北大学2013届本科生毕业论文（设计）3高风险管段的确切位置，及时对高风险管段的部分进行重点监护或早期维修的科学决策。同时,管道风险评价的进行可以减少突发性的灾难事故发生，提高使用生产设备的效率,增强操作人员的安全信心,还可以减少环境污染和提高综合经济效益。河北大学2013届本科生毕业论文（设计）43管道在应用中的风险因素我国压力管道在使用过程中，事故时有发生,其原因是多方面的，有管理不善、使用不当的因素,也有安全技术等方面的因素，不周密或是不合理的设计问题，元、器件制造存在质量问题，没有严格按照技术规程在安装，而质量监督措施又不严格等。以上这些都会给管道的安全运行留下隐患。1、首先，我们在安全技术方面存在的一些问题进行风险因素的分析。（1）高温压力管道的柔性分析，传统的管道设计方法只注重贯通流程，及所有管线排列整齐合理，没有空间相交的情况出现，而通常只定性分析温度的影响。而先进的管系柔性分析技术却把多种复杂因素的影响考虑在内，例如对于较高温度工作的管道，因安装与工作时产生的较大温度差有可能在管道的某些部位产生很大的应力。所以生产中的一些管线的安全性得到明显的改善，只需要应用柔性分析方法作很小的改动就可以达到。（2）管道元、器件质量，管道安全运行的重要条件是管道元、器件的良好质量。1978年某炼油厂就是因为管子壁厚严重不匀造成一管子突然破裂发生安全事故。1992年沈阳市一煤气管道断裂,经检查分析发现断口处有三分之一区域存在密集气孔,最大孔径达5mm，局部有效壁厚不足3mm。管道安全事故的另一个重要诱发因素是阀门的质量问题。1992年国家监督局组织的在流通领域抽样检查,从合肥、南京、苏州、杭州4市23个经销店抽查39组阀门样品,22组为伪劣产品。在该次市场抽检中低压阀门合格率只有23.1%。由此可见，为了保证管道安全运行管道元器件的良好质量是至关重要的。（3）管道的施工安装危险因素，压力管道的施工不同于机器设备的生产，工作条件困难，施工环境恶劣，很难达到预定的技术要求，这是客观存在的问题。但施工队伍的技术素质也存在一定的差距,有些施工人员并没有具备应有的资格，由于没有严格按图纸施工，因此留下安全隐患。（4）管道的运行维护，压力管道中的高压管道各方面都比较受到重视，但中低压管道却还没有得到应有的重视。许多企业都没有执行定期检验，一般的做法就是哪里有了问题就修哪里。因此，安全事故时常有发生。虽然有少数单位采用压力管道的计算机管理系统，但大多数是较为初级的。而且除特殊管道100%的对焊缝进行射线探伤外，其他大多数是抽检，而抽检方案会影响管道的安全运行。同样是抽检25%，一种是随机的，另一种是根据其受力、冲蚀、腐蚀等多种情况对焊缝危险性进行综合评价，从而确定抽检方案，相比较之后发现后者的效果会更好一些。管道寿命预测研究的开展对管道的长周期运行将会河北大学2013届本科生毕业论文（设计）5有一定的价值。2、根据对压力管道事故发生原因的统计可知，风险因素也存在于压力管道的设计失