從安全角度對城市燃氣工程設計、施工、制造及運行維護的幾點建議
作者：吳立斌 徐文兵
來源：四川石油天然氣建設工程有限責任公司
評論： 更新日期：2013年09月03日
摘要：通過多年來對燃氣工程安全事故的總結(jié)，結(jié)合一些典型案例，分析了事故原因，從安全角度對今后城市燃氣的設計、制造、施工及運行維護等方面提出幾點建議。
關鍵詞：安全；設計；制造；施工；運行維護
1、前言
??? 二十一世紀是天然氣發(fā)展的新世紀，世界將在天然氣行業(yè)迎來空前的發(fā)展。在我國，隨著西氣東輸、一批LNG項目的建成和西氣東輸復線、川氣東送的上馬，國內(nèi)的天然氣網(wǎng)絡構(gòu)造建日漸完善，城市燃氣建設也隨之空前繁榮，天然氣利用也將得到快速發(fā)展，截至2005年，我國城市的燃氣普及率達到了92％，燃氣在改善我國城市環(huán)境、提高居民生活水平、加速城市現(xiàn)代化建設等方面發(fā)揮積極的作用。
??? 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
?
| 年度 | 事故起數(shù) | 死亡人數(shù) | 受傷人數(shù) | 直接經(jīng)濟損失(萬元) |
| 1994 | 8 | 57 | 149 | 2304 |
| 1995 | 13 | 54 | 128 | 3500 |
| 1996 | 10 | 49 | 99 | 1064 |
| 1997 | 10 | 28 | 55 | / |
| 1998 | 21 | 26 | 149 | 207.97 |
| 1999 | 9 | 16 | 157 | 321.48 |
| 2001 | 10 | 21 | 46 | 75.6 |
| 2002 | 16 | 33 | 33 | 102.9 |
| 2003 | 15 | 15 | 28 | 293.3 |
| 合計 | 112 | 299 | 844 | 7869.27 |
??? 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)。
表2 | 事故分類 | 事故起數(shù) | 百分比(%) | 原因 |
| 設計原因 | 23 | 11.5 | 選材不當；閥門、管件選型不合理；應力分析
失誤;系統(tǒng)設施布置不合理等 |
| 制造原因 | 55 | 27.5 | 制造質(zhì)量低劣；管材本身缺陷；焊接結(jié)構(gòu)缺陷；
表面加工粗糙；密封性能差，引起泄漏 |
| 施工原因 | 36 | 18.0 | 焊接質(zhì)量低劣,防腐質(zhì)量差,補傷不到位，不
按圖施工，覆土厚度不夠、管溝底部不平整 |
| 管理不善 | 65 | 32.5 | 第三方損害、誤操作、違章操作；不按規(guī)定進
行定期檢驗等 |
| 腐蝕 | 21 | 10.5 | 防腐措施不善、錯用材料致使腐蝕速度加快 |
| 總計 | 200 | 100 | |
??? 從國家安全監(jiān)督管理局通報的2005年1—12月全國安全生產(chǎn)各類傷亡事故情況表(統(tǒng)計數(shù))中，交通、礦難事故位居前列，燃氣事故數(shù)據(jù)沒有單獨羅列。但是，由于燃氣自身可燃氣性、毒害性，很容易導致火災、爆炸和中毒，與交通、煤礦安全事故相比具有擴散性、更大的破壞性。可見,安全是燃氣工程投運到終結(jié)必須高度重視的問題。英國管道風險評價專家Muhlbauer提出了風險評分方法，是近年興起且受到廣泛重視的一種方法，是目前最為完善、系統(tǒng)的方法。它將天然氣管道風險按第三方破壞、腐蝕、設計方面因素、操作因素四大類逐一評分來進行評估和預防。
??? 管道投產(chǎn)至終結(jié)，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(diào)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(shù)。
??? 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(diào)壓、調(diào)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。
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