然而，隨著燃氣網(wǎng)絡規(guī)模的擴大和用戶群體的增加，燃氣事故也愈加頻繁，統(tǒng)計表明燃氣爆炸的事故數(shù)與燃氣用戶和燃氣消耗幾乎成正比，圖1為英國燃氣爆炸事故隨燃氣用量增加的統(tǒng)計曲線[1]。據(jù)統(tǒng)計，我國每年發(fā)生燃氣管線事故平均逾萬起，造成直接經(jīng)濟損失上億元。在這些事故中，大多數(shù)是受第三方損害、此外還有腐蝕、設計、施工、誤操作及維護等方面的原因。以某地區(qū)1994年到2003年以來共發(fā)生造成人身傷害的管道事故為例，該市9年間共發(fā)生壓力管道事故112起，造成死亡299人，受傷844人，直接經(jīng)濟損失7869.27萬元。表1列出了1994年到2003年造成人身傷害的壓力管道事故統(tǒng)計情況。

表1

    根據(jù)對上述事故原因的分析，事故原因主要有設計、制造、施工、管理不善、腐蝕等方面的原因(各種事故原因所占比例見表2)。

 

    管道投產(chǎn)至終結，其事故一般都遵循浴盆曲線(其橫坐標為年限，縱坐標為事故率，其單位為事故次數(shù)/km a,曲線呈浴盆橫斷面形狀，故此得名)，上圖是事故發(fā)生率的一條著名曲線一浴盆曲線。對于燃氣管道、設備及裝置系統(tǒng)來說，均有一個很高的初始期事故發(fā)生率，投產(chǎn)初期，設計、施工、鋼管、設備等諸多方面的不足均暴露出來，事故率較高，通常為2年，曲線的這一部分被稱為初期失效階段或幼年期。隨著這些缺陷的消除，事故率下降到較低水平，事故發(fā)生率的一個較小的恒定的區(qū)域，可以保持35~40年平穩(wěn)期。隨著使用期的增長，設備磨損，事故幾率開始增大，如腐蝕、系統(tǒng)老化等原因，事故率又呈上升趨勢，稱為老年期[2]。現(xiàn)將這些因素分解到設計、制造、施工、運行維護中去，接合典型案例，對今后燃氣行業(yè)的發(fā)展作幾點建議。
2、事故案例、原因分析及建議
    2.1 設計階段
    2.1.1 案例
    西氣東輸首站--克拉2氣田中央處理廠--天然氣處理裝置于2005年6月3日突然爆炸起火，造成2人死亡、供氣停止。經(jīng)中石油、新疆安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局等部門組成的調查組連日核查,認定出事裝置存在制造缺陷、從而誘發(fā)事故。事故原因之一就是設計選材不當，設計單位低溫分離器的設計，在材料選用上對低溫分離器復材和基材兩種材料制造工藝了解不夠，導致制造過程中基材產(chǎn)生一定程度的脆化。
    2.1.2 管道及管件選材
    克拉2氣田中央處理廠天然氣處理裝置事故原因之一就有設計對材料選擇上的不了解。燃氣輸配系統(tǒng)中管材、管件及設備的選擇和制造非常關鍵，盡量選擇成熟工藝和材料，如工藝需要采用新工藝、新材料，要考慮新材料是否滿足目前制管制造條件，需要對新型材料的力學性能和工況環(huán)境的適應性作大量的模擬試驗和深入研究,新材料的運用和新工藝的設計需要成立專門的組織來審查和分析，以對其有正確的評價和定位。如果國內(nèi)沒有成熟的設計經(jīng)驗，可以從國外引進技術。
    2.1.2 安全系數(shù)
    安全系數(shù)根本的目的是保證系統(tǒng)的平穩(wěn)運行，避免事故和損失。城鎮(zhèn)燃氣是一個系統(tǒng)工程，從單純的輸配管網(wǎng)到具有調壓、調峰功能的站場，燃氣的易燃易爆和有毒，決定了其風險無處不在。
    盡管各種相關規(guī)范中對安全系數(shù)已有規(guī)定，但要把握一個合理的安全系數(shù)并不容易，系數(shù)過大投資增加太多，系數(shù)過小潛在風險增大。對于管道系統(tǒng)，增加額外的管壁厚厚度來提供防腐的保護及預防外部傷害的防護;對于場站系統(tǒng)，增加備用裝置及可靠的防護方案來保證其穩(wěn)定運行。無論是管線還是場站的泄漏或爆炸，都對生命財產(chǎn)及環(huán)境污染具有重大危害，特別是站場一旦發(fā)生爆炸，將波及周圍，破壞成片，無疑是在城區(qū)引爆了定時炸彈。在以往的輸氣站場爆炸事故中，曾有爆炸發(fā)生后控制電纜被炸斷，截斷閥門無法關閉的情況，導致大量天然氣泄漏，造成環(huán)境污染和中毒事件發(fā)生。
 2.1.3 疲勞
    疲勞破壞也是造成燃氣管道或設備事故的原因之一，疲勞是由于應力重復循環(huán)而造成的材料削弱。其削弱程度取決于應力循環(huán)的次數(shù)與大小。時常出現(xiàn)較高的應力,會對管材造成較大的傷害。還有如管材的表面狀況、幾何形狀、斷裂韌性、溫度以及焊接工藝等均是影響疲勞的敏感因素。燃氣管道受機械震動的沖擊作用，使管材承受交變載荷 產(chǎn)生疲勞裂紋，導致泄漏[3]。

   

    設計對地質勘測資料準確性、載荷的性質、有否動載荷以及各部位的應力的分析也關系到管道或設備疲勞程度，土體位移也往往是燃氣管道發(fā)生事故的原因，不合理的線位或對管道可能存在位移的情況處理欠妥，可能導致管道因水土流失、沖刷等原因發(fā)生斷裂或穿孔。這種情況在野外更容易發(fā)生，通常是在設計過程中對管體周圍某一位置的的土壤性質缺乏了解，虛土、填土、滑坡、陡坡等，都可在一定的時候對管道的疲勞發(fā)生較大影響，留下事故隱患。
    2.1.4 建議
    盡快在眾多影響管道安全運行的因素中，設計因素的權重要小于第三方破壞，但微小的設計瑕疵，只要它出現(xiàn)在某個適合的位置，它也將釀成事故。在國內(nèi)大多數(shù)地區(qū)，施工圖審查僅僅是流于形式，并未真正將設計和安全接合起來更深層次地探討方案的安全性，材料的適用性、處理關鍵部位的科學性。為此，有以下建議：
    ·設計單位要建立不同壓力等級管道系統(tǒng)、裝置系統(tǒng)的風險評價模型，建全設計安全管理體系，接合設計規(guī)范和歷年因設計原因發(fā)生的事故案例，提出新的干預點和預防解決措施。前瞻性的設計設計雖然不能完全消滅危害，但也可大大降低上述危害[3]。
    ·設置合理的電動截斷閥以應對突發(fā)事故，電動截斷閥的設置不應機械按照規(guī)范進行，而應根據(jù)各地網(wǎng)部布置以及安全風險評估中突發(fā)事故大小、幾率和破壞程度科學設置。與電動閥相關的電纜、執(zhí)行機構應充分考慮突發(fā)事故對其的影響，不可因為火災、爆炸導致需要關閉的閥門遠程控制失效。對于城市調壓站、門站等裝置，要考慮突發(fā)時間發(fā)生時，天然氣是否可以安全地越站通過，截斷是否可以關閉，放空閥門是否可以開啟，站內(nèi)配備的消防設施是否滿足要求。
    ·對管材設備的選型要進行嚴格對比和檢測，特別是對將要作高壓系統(tǒng)的材料更要嚴格篩選。新材料新工藝的選用要謹慎，必須經(jīng)過嚴格的論證、試驗確定萬無一失方可選用。
    2.2 制造階段
    2.2.1 案例
    1999年2月26日，重慶蔣治輸氣站ф406管線進管道清管裝置--法蘭連接處發(fā)生爆炸，造成站內(nèi)多處閥門設備被損壞，此后，線路也發(fā)生3次局部爆管，供氣中斷數(shù)天。經(jīng)事后調查發(fā)現(xiàn)，站內(nèi)爆炸是法蘭由于材質問題有內(nèi)裂引起。線路方面，按照設計要求應為×52管材，焊接工藝為E6010纖維素焊條打底，E8018手工焊填蓋。由于從日本進口的管材當時沒有復檢，焊接時按照設計工藝要求進行，為日后爆管留下隱患。事后檢驗發(fā)現(xiàn)，管材各組份含量達到了×70水平，但×52的焊接工藝用于×70的焊接無法達到其最佳力學水平，所以在8MPa的運行壓力下，線路也先后幾次發(fā)生爆管。出于經(jīng)濟性和停氣損失考慮，主管單位沒有將該段管道全線更換，經(jīng)安全評估和論證后，最后采取降壓使用方案。
    2.2.2 制造商水平低
    由于制造商自身的資質范圍、生產(chǎn)線裝備能力、工藝技術水平，檢測手段的缺乏、檢驗設備不精確、檢驗數(shù)據(jù)不準確等原因，可能導致其對某一設備的制造先天“營養(yǎng)不良”，生產(chǎn)的產(chǎn)品不合格，一旦漏過檢驗這一關，安裝使用后，無疑埋下“重磅炸彈”。
    2.2.3 制造監(jiān)管不力
    盡管國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局2002年7月12日發(fā)布了第22號令，確定《鍋爐壓力容器制造監(jiān)督管理辦法》的施行，是監(jiān)督和規(guī)范壓力容器制造業(yè)的根本性文件，但各級執(zhí)行力度的程度直接關系到設備制造的優(yōu)劣。監(jiān)造是設備生產(chǎn)一個非常重要的環(huán)節(jié)，監(jiān)管不力或不作為都可能給某些制造商有可乘之機，不按照技術規(guī)范把關，不嚴格執(zhí)行設計圖紙意圖，壓力容器制造過程中安全性能監(jiān)督檢驗不到位，致使質量得不到保證。
    2.2.4 制造商偷工減料
    為降低成本，贏取高額利潤，某些制不法造商不惜采取偷工減料或采用不合格原材料，以次充好、偷梁換柱進行生產(chǎn)，弄虛作假偽造檢驗報告，為事故的發(fā)生埋下隱患。
    2.2.5 建議
    嚴把資質審查關，選擇企業(yè)資質等級高，信譽好的制造商；評標時盡量不要采用低價中標法，避免部分潛在的低水平制造商以低報價乘虛而入；強化監(jiān)督管理機制，派駐的責任心強的第三方監(jiān)造人員，確保制造全過程高質量進行；引入第三方檢測，保證檢測結果公正；制造商應建立設備各部位完整的工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫，配備詳細的使用操作和檢修手冊、安全應急指導書等提供給使用單位。
    2.3 施工階段
    2.3.1 案例
    1、2006年1月5日，北京通州區(qū)馬駒橋鎮(zhèn)大周易村的超高壓2MPa的ф1016輸氣管天然氣發(fā)生泄漏，事故原因是地下管道焊接點開裂導致泄漏，所幸本次事故未造成人員傷亡。
    2 1969年9月14日，四川瀘威輸氣管道二龍口清管站在嚴密性試壓，試壓至4.0MDa,穩(wěn)壓后泄壓放空過程中發(fā)生振動，導致收發(fā)球筒快開盲板產(chǎn)生旋轉，松動飛出，當場造成死亡3人，傷6人的重大傷亡事故。事故主要原因是盲板為牙嵌式,無自鎖裝置和操作人員違反安全規(guī)程。

  2.3.2 施工質量
    良好的施工質量是燃氣系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行重要保障，2.2.1中案例1就是典型的施工質量問題導致的事故，管線焊接質量不過關，存在砂眼或裂縫，運行一段時間后，缺陷擴大，產(chǎn)生泄漏。盡管在施工過程階段，施工前有設計要求和技術規(guī)范可以遵循，施工中也有監(jiān)理對施工質量的檢查，施工完成后管道壓力試壓來檢驗系統(tǒng)強度，但是，不良的施工技術可能會造成問題，會給日后的運行埋下事故的隱患。在實際施工中，可能會有以下方面的原因：
    ·焊接質量缺陷
    ·殘余壓力
    ·對腐蝕防護系統(tǒng)的損害
    ·不適當?shù)墓艿乐谓Y構
    ·溝底不平整
    ·造成應力升高的凹痕或刮痕
    ·覆土厚度不足及不按要求標識管道
    這些都是施工缺陷的一些范例，這些遺留問題可能會通過最初的壓力試驗，但是會成為以后的事故的導火線[3]。
    目前,國內(nèi)燃氣施工隊伍良莠不齊，某些業(yè)主為省投資，在施工隊伍選擇時會降低資質要求這一門檻，這給許多游擊隊有了可乘之機，據(jù)調查，有相當一部分燃氣施工隊伍采取掛靠資質承攬工程,外聘施工人員、偷工減料、忽視質量，給工程建成投運后留下安全隱患。
    2.3.2 施工技術
    先進科學的施工技術是管道系統(tǒng)安全運行的主要保證，城市燃氣施工中，常規(guī)的明溝敷管在應對復雜的地下構筑物和縱橫交錯的道路時比較麻煩，特別是用于次高壓、高壓等的大口徑鋼質管道敷設更是無能為力。所以，采用一些先進的施工技術，可以較好地解決這一難題,同時又可以大幅地提高施工質量。
    ·穿越方面，采用非開挖技術，雖然非常開挖較開挖成本高，但其不影響交通、不受季節(jié)影響、無需賠償附作物、工效高、鋪管質量好。常見的有手掘式頂管、氣動矛鋪管、水平定向鉆(HDD)、泥水平衡式頂管。

 

 

    2.4.2 第三方破壞
    美國運輸部(DOT)的管線事故統(tǒng)計資料顯示，導致管線事故的主要原因來自第三方損害，1971~1986年間發(fā)生的管道事故中40％左右源于第三方損壞[3]。在我國，第三方損壞管道導致的天然氣泄漏占燃氣事故的50％以上，由于城鎮(zhèn)建設的特殊性質，各類工程、個別單位協(xié)調的復雜性，加上相當部分施工單位的不負責任，導致因挖掘、拆遷、占壓、打樁等致使燃氣管道破裂，發(fā)生泄漏和中毒事故。第三方破壞的原因有：
    ·地面沒有燃氣管道標志或被破壞
    ·施工單位的素質低
    ·在建施工圖提供燃氣管道數(shù)據(jù)有誤
    ·管道覆土厚度過小
    ·巡線頻度小
    ·違法建設或占壓

  2.4.3 維護不力
    不正確的維護也是運行過程中可能發(fā)生的一類失誤。管理部門對維護不重視；錯誤的維護要求或維修規(guī)程；還有在實際維修過程中的重重失誤可能直接地，或間接地導致系統(tǒng)故障或事故。燃氣系統(tǒng)的日常維護包括：
    ·管線標識的檢查和增補
    ·內(nèi)外防腐程度檢查和處理
    ·裸露管線的保護和處理
    ·閥門的啟閉檢查調試
    ·閥門設備的維修和更換
    ·儲罐及設備的檢查和維修
    管線系統(tǒng)隨著時間推移，系統(tǒng)也在不斷的老化，防腐體系也日漸薄若，內(nèi)蝕外腐加速，體現(xiàn)在防腐層老化，管內(nèi)壁腐蝕，漏點逐漸增多。儲配裝置如氣罐屬重復使用的設備，其上的閥門等部件很容易老化。如檢查不夠徹底即會發(fā)生泄漏事故，最終導致爆炸事故。
    2.4.4 操作失誤和違章操作
    部分工作人員素質低或對安全認識不夠，未能按規(guī)章制度進行操作。操作失誤和違章操作可能有以下原因：
    ·思想不集中，開小差
    ·重視程度不夠
    ·串崗亂崗，對崗外操作流程不熟悉
    ·不聽指揮，自作主張
    ·采用危險氣體進行置換或升壓速度過快
    從人為失誤的角度看，運行是最為危險的一個階段，它的失誤可能會導致整個系統(tǒng)的失效，同時可能會帶來巨大的安全事故。燃氣行業(yè)是個高危行業(yè)，氣體易燃、易爆、劇毒，任何一步違章操作都可能導致事故的發(fā)生。操作者素質的高低、操作中的重視程度、應對突發(fā)事故的方法等，都對事故的根源產(chǎn)生重要影響。
    2.4.5 操作規(guī)程不合理
    設備更新和新裝置的使用后，操作規(guī)程沒有及時制訂或更改，或因擴建、大修后裝置流程發(fā)生變化后操作規(guī)程沒有更新，也是引起事故的原因。
    2.4.6 建議
    運行階段具有最大程度的可觀察性和可操作性，應建立干預點，這是介入過通過一些有效手段，在干預點上，改變這些措施，使系統(tǒng)返回到原先的安全狀況。這些措施包括：
    ·工藝規(guī)程完善：各類工藝規(guī)程是維護系統(tǒng)正常運行的保證，這些規(guī)程包括安全裝置檢查及維修、閥門及設備的檢查及維修、停氣置換及投運規(guī)程、防腐系統(tǒng)檢查及處理規(guī)程、設備及閥門操作規(guī)程，設備及儀表技術維護規(guī)程。
    ·SCADA/通信系統(tǒng)維護：確保自控系統(tǒng)工作正常，保證傳輸調度控制中心發(fā)給沿線各遠程監(jiān)控閥門、設備指令暢通，該系統(tǒng)可以從全方位角度掌握全線各方面情況，可以做到系統(tǒng)診斷、泄漏檢測、瞬變特性分析，提高系統(tǒng)運行的協(xié)同性。在避免人為失誤方面提供了另一個視窗，以及時核對和糾正。更為重要的是，一旦突發(fā)事故的發(fā)生，可以在最短的實踐內(nèi)實現(xiàn)遠程關閉控制。
    ·日常檢查和檢測：日常檢查內(nèi)容包括：安全閥門起跳級回座檢查、管道腐蝕程度檢查、在線巡視、scADA系統(tǒng)檢查、燃氣泄漏檢查、電動閥開啟及關閉檢查等。診斷新建管道和現(xiàn)役管道系統(tǒng)的完好性有很多方法和工具，常見的在線檢驗工具--智能清管器，采用傳統(tǒng)的或高分辨率漏磁通或超聲波原理檢查并定位管道中的結構異常位置。確定管道完好的方法有：水壓試驗、防腐層檢查、磁粉檢測、目視檢查等。幾何測量工具也可用于探測是否存在凹坑、橢圓度和其它系統(tǒng)完好性和阻礙檢驗工具通過的直徑上的妨礙。
    ·定期培訓和演練：培訓內(nèi)容內(nèi)包擴日常工作培訓和應急演練。通過培訓，使操作工人提高自身素質和技能，將失誤降至最低。同時，通過應急演練，是必須進行的提高搶險隊員實戰(zhàn)能力。
    ·修復和更換：對檢測出的問題管線部分必須及時修復或更換，內(nèi)容包括防腐層修補、套管修補和切除修補。
    防腐層修補：當腐蝕破壞的性質不大時，可采取修補覆蓋層的方法來阻止腐蝕的發(fā)展，通過PCM系統(tǒng)檢查定位，將老化的防腐層去除干凈后將于現(xiàn)有防腐層相匹配的新防腐層加上去，保證其腐蝕不再進行下去。
    套管修補：采用在管子全周加套的方法進行修理，加上去的管道制作時分成兩半，然后在管子上相互對好，再沿焊縫焊接起來。在加套之前，將被加部位防腐層清理干凈，用環(huán)氧樹脂填充在期間空隙處。焊接工藝須經(jīng)過評定，以保證在角焊縫上不出現(xiàn)燒穿或氫致裂紋。
    切除：對大于管壁厚8O％的腐蝕，或不能滿足有關規(guī)范的腐蝕及含有分層、裂紋等缺陷的管節(jié)要求將其切除，采用另一個新的管節(jié)與管道焊接起來。

 

    ·建立燃氣管線地理信息數(shù)據(jù)庫，制定地下管線數(shù)字化信息交流和共享機制，為城市建設提供地下管線檔案資料的檢索、查詢和應用功能。建立嚴格的信息更新和檔案歸檔制度，實現(xiàn)地下管線動態(tài)管理。通過收集、整理、標準化，以及地下管線檔案的入庫、查詢、應用和動態(tài)更新，實現(xiàn)綜合管線信息集中管理和信息共享。
    ·加強對有關法律法規(guī)、標準規(guī)范和工作制度的學習，提高對燃氣高危行業(yè)認識，克服重使用、輕管理的麻痹思想，增強安全意識。建立科學可行的管理體系和工作程序，落實崗位責任制。制定完善有關燃氣管道的設計、安裝、使用、檢驗、改造等各項管理制度。
    ·加強宣傳教育，由于宣傳力度很不夠，有很多民眾不知道天然氣的危險性。因此必須做好天然氣的安全教育工作，可以采取印制宣傳圖片和手冊、播放電視短片、舉辦民眾參與的應急演練等多種形式，使民眾在使用燃氣的同時提高安全意識。
3、結束語
    燃氣行業(yè)是一個高危行業(yè)，系統(tǒng)網(wǎng)絡規(guī)模的擴大和用戶群體的增長使安全風險不斷變大，解決好安全問題，需要政府、管理單位及社會各界的共同參與，在設計規(guī)劃、制造施工、管理維護、協(xié)調處理等各環(huán)節(jié)狠下功夫，制定出切實可行的約束和監(jiān)督管理機制，維持輸配系統(tǒng)安全有序地運行，減小事故發(fā)生率，才能更加有力地推動社會經(jīng)濟的發(fā)展。