国外输气管道失效事故调查分析

　　一、前言
　　管道的安全性是一个非常重要的问题，日益受到人们的重视。随着管道的大量敷设和运行时间延长，管道事故时有发生。由于管道所输送的物质一般为有害物质，一旦发生泄漏或断裂，就会对其周围的环境和人员产生严重的后果。输气管道，尤其是高压输气管道，一旦破裂，压缩气体迅速膨胀，释放大量的能量，引起爆炸、火灾，会造成巨大的损失。例如，１９６０年美国Transwestern公司的一条Ｘ５６钢级的、直径为７６２毫米的输气管道破裂，破裂长度达１３公里。１９８９年６月苏联拉乌尔山隧道附近由于对天然气管道维护不当，造成天然气泄漏，随后引起大爆炸，烧毁了两列铁路列车，死伤８００多人，成为１９８９年震惊世界的灾难性事故。
　　国外对于长输管道失效事故的调查分析工作十分重视，如美国运输部（DOT）的管道运输安全办公室OPSO（OfficeofPipelineSafetybytheOperators）及研究与专门项目委员会RSPA（ResearchandSpecialProgransAdministration）、欧洲输气管道事故数据组织EGIG（EuropeanGaspipelineIncidentdataGroup）、加拿大的国家能源委员会NEB（NationalEnergyBoard）及加拿大能源管道协会CEPA（CanadianEnergyPipelineAssociation）、加拿大运输安全委员会TSB（theTransportationSafetyBoardofCanada）、英国天然气协会、俄罗斯天然气监督机构以及全苏天然气科学研究院等机构，均进行了大量的管道失效事故调查分析与研究工作。加拿大、美国和欧洲等国家还建立了相应的管道事故数据库，以进行现役管道的安全评价，减少事故发生的可能性。
　　对以往的管道失效事故进行调查分析，对管道安全设计与运行管理有以下重要作用。
　　（１）建立风险评价模型；
　　（２）管道修复和替换决策；
　　（３）进行安全评价；
　　（４）检查管道失效倾向；
　　（５）成本效益分析；
　　（６）为管道的设计、施工及运行管理提供技术支持。
　　通过对国外主要国家和地区输气管道失效事故的调查分析，可掌握国外长距离天然气输送管道失效的主要原因，对国内输气管道建设具有重要的参考价值。
　　二、输气管道的失效原因
　　造成管道失效的原因很多，常见的有材料缺陷、机械损伤、各种腐蚀、焊缝缺陷、外力破坏等。将各种失效原因进行归纳，划分为以下五大类。
　　（１）机械损伤；
　　（２）腐蚀；
　　（３）焊接和材料缺陷；
　　（４）设备和操作；
　　（５）其他原因。
　　三、输气管道事故调查
　　１．欧洲
　　１９８２年，６家欧洲气体输送公司发起了一项收集管道输送系统意外事故数据的活动。１９９２年，８家西欧主要气体输送管道系统的公司参与了这项活动。欧洲输气管道事故数据组织（ＥＧＩＧ）还建立了失效管道数据库，为提高管道安全性提供了相当有价值的信息资源。
　　１９７０～１９９２年欧洲管道事故频率平均为０．５７５／１０００公里·年，由于在防止气体泄漏事故的管理、监督、施工和技术措施等方面所取得的成就，事故频率逐年下降，１９８８～１９９２年为０．３８１／１０００公里·年。管道总长度为９２８５３公里，其中５０％的管道直径在１２７～４０６毫米之间，２０％的管道直径超过７６２毫米，７０％的管道建于１９６４～１９８３年间。事故原因分为以下几项：
　　（１）外部影响；
　　（２）施工和材料缺陷；
　　（３）腐蚀；
　　（４）地面运动；
　　（５）误操作；
　　（６）其它原因。
　　　其中，外部影响是导致气体泄漏的主要原因，而且大多数为“孔洞”类型。１９７０～１９９２年外部影响造成的事故频率平均为０．２９５／１０００公里·年，１９８８～１９９２年降到０．２２６／１０００公里·年。其次是施工和材料缺陷，这与管道建设年代有关。１９６３年以前建设的管道，因施工和材料缺陷的事故频率相对较高。由于提高了建设标准以及严格的检测和试压，以后的失效频率逐渐降低。第三个主要因素是腐蚀。
　　２．苏联
　　（１）１９８１～１９９０年输气管道事故。苏联的干线输气管道总长度在１９８１～１９９０年间增加了８３×１０３公里，主要是若干条直径为１４２０毫米的特大干线输气管道，至１９９０年初达到２０７×１０３公里，管道的年平均增长量为８．３×１０３公里。这期间共发生管道事故７５２起，内腐蚀和外腐蚀、焊接和管材缺陷、外部干扰是排在前三位的失效原因。而且，每千公里年的失效频率由１９８１年的０．７１逐年下降到１９９０年的０．２６，这主要归功于敷设了大管径、厚壁厚的管道使得管道腐蚀事故减少了。
　　（２）１９７１～１９９０年水下输气管道事故。从苏联地区水下输气管道的失效频率随年份变化的情况中可以看出，腐蚀、焊接和管材缺陷是主要的失效原因。与陆上管道所不同的是，水下管道由于悬跨振动引起的疲劳应力而造成的管子完全破裂事故占有较大比例，这通常是由于管沟深度不够或重量不够造成的。水下输气管道的事故频率一般较陆上管道高。１９７１～１９８０年事故频率下降幅度较大，这主要是由于制订了新的严格的水下穿越规程和标准；从１９８１年起事故数开始上升，这主要是由制造缺陷、焊接和施工缺陷及腐蚀造成的，还与管道运行时间长有关（１５～２０年）；随后又有所下降。
　　３．美国
　　（１）１９７０～１９８４年天然气长输及集输管道事故。在１９７０～１９８４年间，美国天然气长输及集输管道共发生了５８７２次事故，年平均事故４０４次。可见，外力是造成天然气管道损坏的主要原因。
　　（２）１９８５～１９９３年天然气长输及集输管道事故。自１９８４年７月１日起，美国运输部（ＤＯＴ）研究与特殊项目委员会（ＲＳＰＡ）将各种失效原因分为五大类，分别是ａ．外力；ｂ．腐蚀；ｃ．焊接和材料缺陷；ｄ．设备和操作；ｅ．其他。从１９８５～１９９３年间美国输气管道共发生７８９起失效事故，外力、腐蚀、设备和操作是造成失效的主要原因。外力是第一位的，约占失效总数的４３．６％；其次是腐蚀，占２２．２％；设备和操作原因居第三位，占１５．３％；焊接和材料缺陷引起的失效事故较少，约占８．５％。在７８９起事故中，有６７３起发生在陆上，１１６起发生在海上，对于海底管道，腐蚀，尤其是内腐蚀造成的失效事故引人注目。
　　４．加拿大
　　加拿大约有５４００００公里的油气输送管道，直径从２５毫米到１２１９毫米不等。据加拿大国家能源委员会（ＮＥＢ）统计，加拿大平均每年约发生管道失效事故３０～４０起，其中大部分为泄漏，断裂事故发生较少。１９７５～１９８２年，加拿大输气管道的事故率为２次／１０００公里·年；１９８５～１９９５年间的管道失效事故统计，其中６８％是输气管道失效事故；１９９６年发生管道事故６９起，１９９７年８８起，１９９８年５４起，其中大部分为气管道事故。
　　四、结论
　　根据上述调查统计的结果，可以得出以下结论：
　　（１）欧洲输气管道事故原因主要有外部影响、施工和材料缺陷及腐蚀，其中，外部影响的事故频率与管径、壁厚及管子埋深有关，施工和材料缺陷的事故频率与管道建设年代有关，腐蚀失效频率与管龄有关。
　　（２）在苏联，外部腐蚀、外部干扰和管材缺陷是排在前三位的失效原因；对于水下输气管道，外部腐蚀、工厂制造缺陷、施工缺陷和焊接缺陷是主要的失效原因。
　　（３）１９７０～１９８４年，美国天然气长输及集输管道失效的主要原因是外力、材料损坏及腐蚀，１９８５～１９９３年失效的主要原因是外力、腐蚀及材料和焊接缺陷。
　　（４）腐蚀及应力腐蚀在加拿大输气管道失效事故中占有很大比例，其次是地层滑动和建造因素。
　　（５）总体来看，造成国外大多数天然气管道失效的主要原因是机械损伤、腐蚀及焊接和材料缺陷，其中机械损伤是造成欧美天然气管道失效的主要原因，在加拿大和苏联腐蚀是管道失效的主要原因。
　　（６）国外输气管道每千公里年的事故率随时间呈下降趋势。