佟德斌1 何悟忠1 何 流2

1.中國石油管道公司沈陽調(diào)度中心；

2.中國石油管道公司長沙分公司

東北老輸油管網(wǎng)是指從1970年8月3日開始陸續(xù)建成的大慶至鐵嶺老線（以下簡稱慶鐵老線）及鐵撫線、慶鐵新線、鐵秦線、鐵大線等10條主干線和支線，其中9條管線在1975年前建成，形成了全國首個大規(guī)模、高輸量的輸油管網(wǎng)。各條管線的管徑、長度和建設(shè)時間等見表 1。

東北老輸油管網(wǎng)的幾大主干線隨著新管線的相繼建成分別于2014、2015、2016年梯次退役，服役年限定格在41～45年，老管網(wǎng)的整體使用壽命可以確定為45年。本文將以老管網(wǎng)所發(fā)生的泄漏事件為主線，解析我國第一個大口徑、長距離輸油管網(wǎng)的生命歷程。

1 發(fā)揮的歷史作用

（1）解決了大慶油田快速發(fā)展的瓶頸

20世紀(jì)60年代末期，大慶油田產(chǎn)量迅速增加，1970～1975年間建成的東北老輸油管網(wǎng)，基本解決了其大量原油外輸問題，輸油量逐年攀升，連續(xù)幾十年在4000萬t以上高位運行，有力地支持了大慶油田的快速發(fā)展。

（2）為國家創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益

東北老輸油管網(wǎng)運營45年，累計輸送原油17億多t，為國家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。

（3）積累經(jīng)驗并培養(yǎng)了人才

東北老輸油管網(wǎng)建設(shè)和運營初期，制管、施工、運行都沒有現(xiàn)成的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，管道人在實踐中摸索和積累了一整套建設(shè)和管理經(jīng)驗，并逐步把這些經(jīng)驗上升為標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。同時也培養(yǎng)了大量的技術(shù)和管理人才，源源不斷地輸送到國內(nèi)其他管道企業(yè)。

2 泄漏事故統(tǒng)計

影響管網(wǎng)壽命的主要因素有建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、管材性能、施工質(zhì)量、管理水平、輸送油品及輸送方式和輸量調(diào)控等。經(jīng)過統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)所有影響管網(wǎng)壽命的因素都會通過泄漏事故的形式表現(xiàn)出來，因此泄漏事故的走向即可以認(rèn)定為管網(wǎng)的生命走向。

據(jù)不完全統(tǒng)計，東北老輸油管網(wǎng)服役45年間共發(fā)生各類泄漏事故264起。為了便于說明和分析，我們把泄漏事故分為4個階段進(jìn)行統(tǒng)計，結(jié)果見表 2。

注：括號內(nèi)為打孔盜油引起的泄漏事故數(shù)。

從事故發(fā)生的原因看，制造因素居于第一位，主要表現(xiàn)為母材缺陷和制造過程中的螺旋焊縫缺陷，這與當(dāng)時管材生產(chǎn)和檢測技術(shù)條件落后有很大關(guān)系。共導(dǎo)致發(fā)生泄漏事故77起，占泄漏事故總數(shù)的29.17％。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，這類事故集中發(fā)生在服役初期和退役之前，形成了中間平穩(wěn)兩頭翹的現(xiàn)象，這主要是因為在投產(chǎn)初期管道周圍溫度場尚處在形成過程的不穩(wěn)定期，而接近退役期后輸送介質(zhì)變化引起了管道周圍溫度場的改變，使得管道內(nèi)應(yīng)力發(fā)生變化，導(dǎo)致管材原始缺陷充分暴露。居于第二位的是外力因素，主要指人為破壞、自然災(zāi)害和其他外力因素，共導(dǎo)致發(fā)生泄漏事故74起，占泄漏事故總數(shù)的28.03％。這類事故投產(chǎn)初期只發(fā)生了1起，20世紀(jì)末開始呈直線上升趨勢，打孔盜油是外力破壞的主因。腐蝕因素居于第三位，共導(dǎo)致發(fā)生泄漏事故48起，占泄漏事故總數(shù)的18.18％。其中投產(chǎn)初期的7年就發(fā)生了24起，占全部腐蝕泄漏事故的50.00％，而且大約一半發(fā)生在直流雜散電流干擾嚴(yán)重的撫順、鞍山和金州石棉礦地區(qū)。這是因為受當(dāng)時技術(shù)水平限制，管道防腐工作不夠到位，尤其是雜散電流干擾嚴(yán)重地區(qū)的管道腐蝕速度較快。其余因素為施工、設(shè)計和操作，分別導(dǎo)致發(fā)生泄漏事故25起、24起和16起，分別占泄漏事故總數(shù)的9.47％、9.09％和6.06％。

從事故的分布年限看，1971～1977年投產(chǎn)初期發(fā)生泄漏事故124起，占泄漏事故總數(shù)的46.97％，接近一半，這與當(dāng)時的技術(shù)、管理條件有直接關(guān)系。進(jìn)入1995年之后，腐蝕泄漏事故又呈明顯上升趨勢，證明管道已經(jīng)進(jìn)入衰老期。

3 生命曲線解析

3.1 打孔盜油泄漏事故曲線解析

以管道運行期所發(fā)生的全部泄漏事故數(shù)據(jù)為依據(jù)，繪制東北老輸油管網(wǎng)生命曲線圖（見圖 1）。圖中的曲線1999～2015年之間增加了虛線部分，虛線部分包含了因打孔盜油而發(fā)生泄漏的數(shù)據(jù)曲線，可以看到，在虛線部分出現(xiàn)了一個突起的尖峰，其原因是從2000年起出現(xiàn)了一個來自社會的外力干擾——打孔盜油。據(jù)統(tǒng)計，2000～2015年，打孔盜油引發(fā)的泄漏事故達(dá)67起，占事故總數(shù)的25.38％。打孔盜油引發(fā)的泄漏事故年度分布見表 3。

打孔盜油泄漏事故從2000年發(fā)生以后，泄漏次數(shù)一度迅速上升，2002年達(dá)到了最高的24次。這引起了管道企業(yè)的高度重視，隨即增加了管道保護(hù)投入，不斷強化管道日常巡護(hù)管理，管道沿線地方政府和公安機關(guān)也加大了對打孔盜油的打擊力度，使得該類泄漏事故發(fā)生率從2003年開始明顯下降，2005年之后穩(wěn)定在一個比較低的頻次。實踐證明，打孔盜油泄漏事故的發(fā)生與企業(yè)的管理水平、政府的打擊力度和沿線的社會治安等因素息息相關(guān)。

3.2 全周期生命曲線解析

根據(jù)全生命周期發(fā)生泄漏事故的總體情況，把每年發(fā)生泄漏事故超過6次的年份定義為泄漏事故高發(fā)年，則共有10個泄漏事故高發(fā)年，分別是投產(chǎn)初期的連續(xù)7年、服役中期的1995年及后期的2011、2012年。據(jù)此，以時間為軸線，結(jié)合大規(guī)模工藝改造、管道檢測技術(shù)應(yīng)用、輸送介質(zhì)變化等重要事件，可以把東北老輸油管網(wǎng)的全生命周期分為4個階段。

（1）管網(wǎng)的初生期（1971～1977年）

這個階段共發(fā)生泄漏事故124次，占除去盜油泄漏事故后事故總次數(shù)的62.94％。投產(chǎn)之初的7年，發(fā)生泄漏事故占比如此之高，其原因是當(dāng)年管道材質(zhì)、制造、施工等都缺乏標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，生產(chǎn)條件十分惡劣，管道焊接很難達(dá)到工藝要求；管理、操作缺乏經(jīng)驗，人員技術(shù)素質(zhì)相對較低。

（2）管網(wǎng)的穩(wěn)定期（1978～1994年）

這個階段17年間共發(fā)生泄漏事故19次，僅占除去盜油泄漏事故后事故總數(shù)的9.65％。這個階段輸量從1978年的3864萬t逐年增加，歷經(jīng)3次較大規(guī)模的增輸改造，于1985年達(dá)到了4 508萬t，但泄漏事故發(fā)生的頻率仍然最低，平均每年1次左右，其中有11個年份沒有發(fā)生泄漏。

（3）管網(wǎng)的衰老期（1995～2010年）

從曲線看，以1995年泄漏事故高發(fā)為標(biāo)志，預(yù)示著老管網(wǎng)進(jìn)入了衰老期。這個階段16年間共發(fā)生泄漏事故26次，占除去盜油泄漏事故后事故總數(shù)的13.20％，平均每年1.63次，但總體來說泄漏事故并不頻繁，這是因為管道企業(yè)所采取的一系列修復(fù)、改造技術(shù)措施有效遏制了泄漏事故的發(fā)生。

一是從90年代初期開始，利用科學(xué)檢測手段發(fā)現(xiàn)管道腐蝕衰老跡象后，對213 km管道防腐層進(jìn)行了大修。2001～2005年，又應(yīng)用管道漏磁內(nèi)檢測技術(shù)診斷管道老化問題，根據(jù)檢測結(jié)果制定了應(yīng)對技術(shù)方案，先后對250余km管道進(jìn)行了防腐層更新。

二是針對2005年汛期被洪水沖斷的慶鐵管道暴露出來的環(huán)焊縫缺陷，管道企業(yè)及時展開了隱患排查、治理工作，制定了大規(guī)模的投資改造計劃，次年便開始采用大開挖、頂管、定向鉆等施工技術(shù)手段，對重點隱患管段進(jìn)行大規(guī)模的安全性改造。5年間，先后對89條重點河流、10條重點鐵路、11條重點公路、8處人口密集區(qū)的穿越管段進(jìn)行了改造，對遏制重大或重點區(qū)域的泄漏事故、延緩管網(wǎng)衰老起到了重要作用。

三是從2007年開始，利用三軸高清漏磁檢測技術(shù)對管網(wǎng)進(jìn)行檢測，共發(fā)現(xiàn)螺旋焊縫、環(huán)焊縫、腐蝕變形等管道缺陷56萬余處。針對不同類型和不同程度的管道缺陷，管道企業(yè)立即著手分析評價，制定了經(jīng)濟(jì)實用的修復(fù)方案和修復(fù)計劃，用4年時間基本完成了重大缺陷的修復(fù)工作。

另外，2004年俄油開始進(jìn)入東北老輸油管網(wǎng)，俄油為低凝點原油，低溫 (10℃左右)輸送俄油降低了管道周邊長期加熱（33℃）輸送大慶油形成的溫度場，改變了業(yè)已穩(wěn)定的應(yīng)力分布，管道沿軸線方向從受壓應(yīng)力狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槭芾瓚?yīng)力狀態(tài)，加之存在先天缺陷，造成焊縫開裂風(fēng)險急劇增加。針對輸送工藝變化帶來的泄漏風(fēng)險，管道企業(yè)及時調(diào)整運行方案，分階段適當(dāng)提高俄油運行溫度，梯次提高管道到周邊溫度場，及時降低了泄漏風(fēng)險的擴(kuò)大。

（4）管網(wǎng)的退役期（2011～2016年）

這個階段共發(fā)生泄漏事故28次，平均每年5.6次，接近事故高發(fā)年的平均次數(shù)，占除去盜油泄漏事故后事故總數(shù)的14.21％。這一階段泄漏事故雖然低于初生期，但事故的原因主要是管道老化嚴(yán)重，管材制造與施工焊接水平較低導(dǎo)致的螺旋焊縫與環(huán)形焊縫開裂增多。與此同時，新管道已經(jīng)開始建設(shè)，并且修成一段投用一段、建成一條投產(chǎn)一條，老管網(wǎng)得以梯次退役，2011～2013年多條支線退役，2014～2015年慶鐵雙線、鐵撫線和鐵秦線等主干線退役，預(yù)計2017年最后一條主干線鐵大線將正式退役，屆時共有2410km老管線在服役45年后正式退役。

2011年之后，泄漏事故呈快速下降趨勢，這是對老管網(wǎng)的運行壓力進(jìn)行嚴(yán)格限制，并根據(jù)三軸高清漏磁檢測結(jié)果開展大規(guī)模、針對性的缺陷修復(fù)和老管網(wǎng)梯次退役的綜合結(jié)果。

4 結(jié)論

（1）東北老輸油管網(wǎng)平均使用壽命45年，以泄漏事故為依據(jù)繪制的生命曲線呈典型的“浴盆曲線”，以泄漏事故高發(fā)年為界限清晰地區(qū)分了初生期、穩(wěn)定期、衰老期和退役期。

（2）管道進(jìn)入衰老期后，大修、改造等措施在一定程度和范圍內(nèi)遏制了泄漏事故，但不能大幅度延長管網(wǎng)使用壽命，建設(shè)時期條件所限造成的先天不足是導(dǎo)致老管網(wǎng)退役的主要原因。

（3）大慶原油與俄油分輸使得管道周邊業(yè)已形成的大地溫度場產(chǎn)生變化，管道應(yīng)力分布由壓應(yīng)力變?yōu)槔瓚?yīng)力，導(dǎo)致先天留下的焊縫缺陷加速暴露。

（4）打孔盜油事件一定程度上影響了管網(wǎng)安全、平穩(wěn)運行，但不影響老管網(wǎng)的使用壽命。

（5）新建管道應(yīng)參考老管道的生命周期定期檢測，對途經(jīng)不同區(qū)域的管道適時取樣，對管道防腐層、陰極保護(hù)進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)查，并全面分析與評價，及時做好風(fēng)險預(yù)判與削減。

作者：佟德斌，男， 1973年出生，高級工程師，畢業(yè)于撫順石油學(xué)院石油天然氣儲運工程專業(yè)，現(xiàn)從事管道保護(hù)及安全管理工作。

《管道保護(hù)》2017年第2期（總第33期）