基于風險矩陣法的天然氣管道風險評價
來源：《管道保護》雜志 作者：霍文濤 時間：2018-8-13 閱讀：
霍文濤
湖北省天然氣發展有限公司
摘要：為了實現對危害因素的全面識別、科學評價及量化控制，采用常用的風險評價方法——風險矩陣法對天然氣管道風險進行評價。通過構建風險矩陣函數
，從而制定出風險等級二維矩陣圖和風險等級劃分標準，對今后天然氣管道風險的評價具有指導作用。針對天然氣管道風險削減提出了幾點措施。
關鍵詞：危害因素；風險矩陣法；管道風險削減
管道輸送作為天然氣運輸的主要工具，正朝著大管徑、高壓力的方向發展，其安全問題始終是社會關注的焦點[1]。為了有效預防管道事故，同時兼顧經濟性方面的要求，管道風險評價技術在管道完整性管理中得到了重要的應用。所謂風險評價，即在風險識別和風險估測的基礎上，對發生的概率、損失程度，結合其他因素進行全面考慮，評估發生風險的可能性及危害程度，并與公認的安全指標相比較，以衡量風險的程度，并決定是否需要采取相應措施的過程。
風險評價方法包括專家評價法、安全檢查表法、風險矩陣法、指標體系法、場景模型評價法、概率評價法等，本文采用常用的風險評價方法——風險矩陣法對天然氣管道風險進行評價。
1 風險矩陣法概念
風險矩陣方法出現于20世紀90年代中后期，由美國空軍電子系統中心最先提出，并在美國軍方武器系統研制項目的風險管理中得到廣泛的推廣應用。風險矩陣作為一種簡單、易用的結構性風險管理方法，具有廣泛適用性。
風險矩陣方法首先是識別出項目風險，然后評估風險潛在影響、計算風險發生概率、評定風險等級，根據風險等級實施降低風險的管理措施[2]。此方法便于使用，能將風險很快劃分為不同的重要性水平。風險重要性等級(Z)取決于風險影響程度(x)和風險發生概率(y)，其關系可以用函數表示為：Z=F(x,y)[3-5]。
函數F可以采用矩陣形式表示，以要素x(x1，x2，…，xm)和要素y(y1,y2,…,yn)取值構建一個m×n階矩陣，行列交叉處的Z值即為所確定的計算結果。根據方差理論，可得出Z與X、Y之間關系的函數表達式為：
（1）
式中m、n為概率系數。
該式可以反映出X、Y分別對Z的貢獻，一般情況下可以各取0.5；有些情況認為風險影響度對風險重要性等級的貢獻要大一些，故m取0.7，n取0.3 。
2 管道風險評價流程
管道風險評價流程如圖1所示。
圖1 管道風險評價流程
3 管道危害因素識別
3.1 外部因素
外部因素是天然氣管道發生安全事故的原因之一。①自然與地質災害：低溫、雷擊、暴雨或洪水、土體移動。②人為因素：誤操作、故意破壞、建筑違章修建等。
3.2 腐蝕因素
天然氣金屬管道腐蝕是發生管道事故的主要因素。①輸送介質的腐蝕：天然氣本身含有的水分、二氧化碳及硫化氫對管道造成的內部腐蝕。②土壤腐蝕：土壤中存在的水分和鹽分對管道造成的腐蝕。③應力腐蝕：金屬與合金在拉應力以及特定介質的作用下產生的腐蝕開裂，因其突發性的特點容易引發災難性的后果。
3.3 制管缺陷及與焊接/施工有關的因素
制管缺陷、焊接/施工不當引發的施工質量問題，關系著天然氣管道的運行效果。①制管缺陷：管體焊縫缺陷、管體缺陷。②與焊縫/施工有關的因素：管道環焊縫缺陷、制造焊縫缺陷、褶皺彎管或屈曲、螺紋磨損/管子破損/接頭失效。
4 管道風險矩陣的構建
管道風險矩陣由管道失效可能性、失效后果和風險的分級標準構成。其中將管道失效后果作為風險影響程度（x），一共分為五類：A、B、C、D、E，每一個類別的判別標準是從人員傷亡、經濟損失、環境污染、停輸影響四個方面進行考慮，相應的對A、B、C、D、E分別賦值為：1、2、3、4、5。具體劃分細則如表1所示。
表1 失效后果等級
|
后果分類 |
后果描述 |
|||||
|
A |
B |
C |
D |
E |
||
|
人員傷亡 |
無或輕傷 |
重傷 |
死亡人數1～2人 |
死亡人數3～9 |
死亡人數≥10人 |
|
|
經濟損失/萬元 |
＜10 |
10～100 |
100～1000 |
1000～10000 |
＞10000 |
|
|
環境污染 |
無影響 |
輕微影響 |
區域影響 |
重大影響 |
大規模影響 |
|
|
停輸影響 |
無影響 |
對生產重大影響 |
對上/下游公司重大影響 |
國內影響 |
國內重大或國際影響 |
|
|
賦值 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
將管道失效可能性作為風險發生概率(y)，也分為五類：高、較高、中、較低、低，并分別賦值為：5、4、3、2、1。具體劃分細則，如表2所示。
表2 失效可能性等級
|
失效可能性等級 |
描述 |
賦值 |
|
高 |
企業內曾每年發生多次類似失效，或預計1年內發生失效 |
5 |
|
較高 |
企業內曾每年發生類似失效，或預計1～3年內發生失效 |
4 |
|
中 |
企業內曾發生過類似失效，或預計3～5年內發生失效 |
3 |
|
較低 |
行業中發生過類似失效，或預計5～10年內發生失效 |
2 |
|
低 |
行業中沒有發生類似失效，或預計超過10后發生失效 |
1 |
上述情況下，認為風險影響程度比風險發生概率對風險等級的重要性要大一些，因此，取m=0.7、n=0.3，
，得出風險等級二維矩陣和風險等級劃分標準，分別見表 3、表 4所示。
表3 風險等級二維矩陣
|
X |
Y |
||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
|
1 |
1.0 |
1.8 |
2.6 |
3.4 |
4.2 |
|
2 |
1.4 |
2.0 |
2.7 |
3.5 |
4.3 |
|
3 |
1.8 |
2.3 |
3.0 |
3.7 |
4.5 |
|
4 |
2.3 |
2.8 |
3.3 |
4.0 |
4.7 |
|
5 |
2.9 |
3.2 |
3.7 |
4.3 |
5.0 |
|
|
|
|
|
|
|
表4 風險等級劃分標準
|
風險等級分值 |
風險等級劃分 |
描述 |
|
0 ～1.5 |
低風險 |
風險水平可以接受，當前應對措施有效，可不采取額外技術、管理方面的預防措施 |
|
1.5 ～3.0 |
中風險 |
風險水平可以接受，但應保持關注 |
|
3.0～4.5 |
較高風險 |
風險水平不可接受，應在限定時間內采取有效應對措施降低風險 |
|
4.5～ 6.0 |
高風險 |
風險水平不可接受，應盡快采取有效應對措施降低風險 |
5 管道風險削減措施
5.1 強化生產管理
堅持“六防一治，一保三嚴”安全生產精細化管理。 “六防”即防泄漏、防腐蝕、防變形、防凍脹、防第三方損害和防地質傷害；“一治”即治理各種安全隱患；“一�！奔幢３止艿老到y自動檢測保護與自動調節控制的高可靠性；“三嚴”即嚴格執行運行操作流程、嚴格執行生產作業與工程作業規程、嚴格執行維修維護規程。如此，保證生產運行安全、生產作業安全和生產現場安全，加大與上游協調力度，切實解決上游進氣質與量的矛盾問題。
5.2提高管道本質安全水平
抓好第三方施工監督、線路巡護及地質災害風險預防和監控。繼續保持“零占壓、零傷害”態勢，防止第三方損壞管道。加強重點線路、重點區域的巡護，做好標志樁等標識的整治工作，遏制管道損壞風險。全面檢測管道埋深及位置，準確掌握管道與光纜敷設交叉情況并盡快分批進行整治。
5.3 建立健全管道應急搶修體系
逐步完善搶修體系，在功能布局、力量配備和機具配置上優化組合，滿足實際需要。抓好搶維修機具更新換代，加強搶維修隊伍日常演練、培訓，開展高風險事故應急演練，不斷提高搶險實戰能力及對突發事件的處置能力，提高管道安全的執行力。
5.4 強化天然氣管道施工責任力度
采取有效措施，進一步提高天然氣管道的安裝及施工質量。加強施工質量的監管工作及對施工的問責力度。明確工作職責和工程質量要求，完善工程施工監理制度。根據工程質量要求，提高天然氣管道施工人員的質量和安全意識。施工人員應當熟知相關材料、設施，以及施工環節的質量控制標準，確保天然氣管道施工符合標準要求，消除天然氣管道施工中的安全隱患，從而降低管道風險。
6 結語
保證天然氣管道的低風險運行是各管道運營公司面臨的重要任務，科學有效的天然氣管道風險評價更是其核心內容。我國天然氣行業應借鑒國際上風險評價技術的先進經驗，結合國內管道實情，制定出適合自身的管道風險評價體系，實現對危害因素的全面識別、系統評價及量化控制，從而為企業風險的管理決策提供可靠依據。
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[2]盛瑞堂.運用風險矩陣方法開展食品安全風險監測與評估[J].首都食品與醫藥,2016,(08):17-19.
[3]孫墾,蔡洪濤,楊崇豪.風險定量分析中風險矩陣的構建方法[J].華北水利水電學院學報,2011,(05):158-160.
[4]朱啟超,匡興華,沈永平.風險矩陣方法與應用述評[J].中國工程科學,2003,(01):89-94.
[5]張弢,慕德俊,任帥,姚磊.一種基于風險矩陣法的信息安全風險評估模型[J]. 計算機工程與應用,2010,(05):93-95.
作者：霍文濤，男，1992年生，2016年畢業于長江大學油氣儲運工程專業，現就職于湖北省天然氣發展有限公司，主要從事輸氣場站運行與管理方面工作。
《管道保護》2018年第3期（總第40期）
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