鄭洪龍　王婷

中國石油管道科技研究中心

摘要：介紹了美國、歐洲、加拿大、英國以及中國石油天然氣與管道分公司所轄長輸管道現狀及事故發生趨勢，分析了管道失效情況和失效原因，為我國開展管道保護工作提供了參考。

關鍵詞：國內外油氣管道；事故；失效；原因

2016年底，我國陸上長輸油氣管道總里程12.3×104 km，規劃2030年將超過20×104 km。

油氣管道安全影響因素多，部分因素偶發性強，運行風險高，管理難度大。管網安全事關國家能源發展戰略和公共安全。

本文調研分析了美國、歐洲、加拿大、英國以及中國石油天然氣與管道分公司所轄長輸管道（表1）失效情況和失效原因，對我國正在開展的隱患整治和管道保護工作有借鑒作用。

1  美國

截至2015年，美國油品管道約21×104 km，天然氣管道約48×104 km，是世界上擁有管道里程最長的國家。其管道和危險材料安全管理局（PHMSA）所管理的管道失效數據庫，定期更新發布近20年來的管道失效統計數據及每起失效的詳細信息。

1.1 失效率

近年來，美國油品管道年失效頻率保持在0.4—0.6次/103 km•a（圖1），天然氣管道年失效頻率由0.04次/ 103 km•a振蕩攀升至0.14次/ 103 km•a（圖2）。

圖1  美國油品管道里程及失效率

圖2  美國天然氣管道里程及失效率

1.2 失效原因

統計分析2010年以來美國432起油品管道事故和238起天然氣管道事故，排名前三位的失效原因分別為腐蝕、管體/焊縫材料失效和設備失效；管體/焊縫材料失效、開挖損傷和腐蝕（圖3、4）。

圖3  美國油管道失效原因

圖4  美國氣管道失效原因

（1）腐蝕

腐蝕是液體管道失效的首要因素；排在氣體管道失效因素的第3位。腐蝕失效中外腐蝕因素占60%以上，主要以電偶腐蝕為主，內腐蝕主要以微生物腐蝕為主（圖5 a、5 b）。

圖5  美國管道腐蝕失效原因（a油管道,b氣管道）

（2）管體/焊縫材料失效

管體/焊縫材料失效是管道失效的又一重要因素，其中現場施工（包括現場環焊縫焊接、管體劃傷、回填凹坑等）是導致管體/焊縫失效的主要原因，占比在50%以上（圖6 a、6 b）。

圖6  美國管道管體/焊縫材料失效原因（a油管道,b氣管道）

（3）開挖損傷

開挖損傷占油品管道失效的15%，占天然氣管道失效的22%。開挖損傷中，第三方開挖損傷占比最大（圖7），主要原因為one-call（開挖呼叫）系統使用不當和開挖活動傷害。

圖7  美國油氣管道開挖損傷導致失效情況

（4）自然外力

土體移動（包括地震、凍脹融沉、沉降、滑坡等）和暴雨洪水（包括泥石流、極端天氣等）是主要因素（圖8）。

圖8 美國油氣管道自然外力導致失效情況

（5）誤操作

在所有已知的誤操作失效因素中，設備未正確安裝占比較大（圖9）。

圖9  美國油氣管道誤操作導致失效情況

2  歐洲

截至2013年，歐洲氣體管道事故數據組織（EGIG）管理的歐洲輸氣管網總長度為143 727 km（圖10）。自1970年以來，歷年管道事故數量呈下降趨勢（圖11）。

圖10  EGIG歷年管道總里程

圖11  EGIG歷年管道總失效數量

2.1　失效率

EGIG公布的管道整體平均失效率、5年移動平均失效率以及各失效因素5年移動平均失效頻率均呈下降趨勢（圖12、13）。

圖12 EGIG管道失效頻率

圖13 EGIG管道失效頻率（各因素5年移動平均失效率）

2.2　失效原因

2004—2013年，EGIG天然氣管道事故的主要原因是外界干擾、腐蝕和施工缺陷/材料失效（圖14），主要失效形式為小孔/裂紋（圖15）。

圖14 　EGIG管道失效原因及占比

圖15  EGIG管道各因素失效率（含失效類型）

3 加拿大

截至2013年，加拿大阿爾伯特能源與公用事業委員會（AER）管理的油氣管網總長11.6×104 km，其中天然氣管道6.4×104 km，原油管道3.7×104 km，成品油管道1.5×104 km。

3.1　失效率

1990年以來，加拿大管道失效頻率逐年下降（圖16）。

圖16  加拿大歷年管道失效頻率

3.2　失效原因

原油、天然氣管道失效原因按比例高低均分別為：內腐蝕、第三方破壞和外腐蝕（圖17、18）。

圖17 加拿大原油管道失效原因

圖18 加拿大天然氣管道失效原因

4  英國

4.1　失效率

截至2014年底，英國陸上管道運營協會（UKOPA）管理的管道總長度為22 409 km。1962—2014年共記錄了192起泄漏事故，平均失效頻率總體呈持續下降趨勢（圖19、20）。

圖19  UKOPA歷年管道失效數量（1962-2014年）

圖20  整體和5年移動平均失效頻率（1962-2014年）

4.2　失效原因

主要失效原因包括外腐蝕、外部干擾和環焊縫缺陷。管體缺陷和制管焊縫缺陷導致的失效在近5年（2010-2014年）沒有發生（圖21），這與制管水平的提高有較大關聯。

圖21  各因素失效頻率（1962-2014）

外部腐蝕失效主要發生在老舊、薄壁（<5mm）管，失效管道防腐層類型按大小比例依次為：瀝青、聚乙烯和煤焦油，熔結環氧未報告失效。外部干擾失效主要發生在郊區和城鄉結合處小口徑（<10mm）、薄壁（<5mm）管。環焊縫缺陷失效主要發生在1985年以前建設的管道。

5  中國石油天然氣與管道分公司

截至2015年6月，中國石油天然氣與管道分公司所轄5家地區公司油氣長輸管道總里程5.3×104 km。

5.1　失效率

2006—2015年，管道總體失效率穩中有降。

圖22  中國石油管道里程及失效數量

圖23  中國石油管道失效率

5.2　失效原因

2006—2015年共發生管道泄漏事件134起，打孔盜油是最主要的失效因素，制造缺陷次之，施工質量居第三位（圖）。

圖24  中國石油管道失效原因

6  結論

（1）受經濟發展現狀制約，打孔盜油成為我國管道失效的最主要因素，而國外卻較少發生。隨著相關立法和宣傳的不斷加強，這一失效因素的比例將不斷降低。

（2）國內外管道因管體/焊縫材料缺陷（制造缺陷+施工缺陷）導致失效的比例都較高。隨著制管技術和質量控制的提升，管體缺陷能夠得到有效控制；但現場施工由于受到各方面條件限制，質量難以保證，環焊縫缺陷、凹陷、劃傷等缺陷還將不同程度的存在。

（3）隨著中國石油大批老管道廢棄，以及大力推行完整性管理并開展周期性內檢測，因腐蝕導致失效的案例數量得到了有效控制。雖然目前腐蝕仍是國外管道失效主要因素，但隨著時間的推移，腐蝕將成為我國管道失效的重要因素，需要及早開展相關研究及預防工作。

（4）國內外由于第三方損傷導致的管道失效均發生在經濟活躍的城鄉結合處。國外管道巡護沒有國內及時和密集，該因素占整體失效因素的比例略高于我國。

（5）國內外因自然與地質災害導致管道失效的比例（占整體失效）相當，其中主要因素均為暴雨洪水和土體移動。

作者簡介：鄭洪龍，男， 1973年生，高級工程師，2005年博士畢業于中國石油大學（北京）油氣儲運專業，現在中國石油管道科技研究中心從事管道完整性管理、可靠性技術研究等工作。

《管道保護》2017年第4期（總第35期）