中石油管道有限責(zé)任公司

  欄目主持人戴聯(lián)雙博士： WestCoast（西海岸）能源公司這起天然氣管道爆炸著火事故，就像一次全尺寸“實驗”，有效驗證了并行管道所需安全間距。 Nig Creek輸氣管道（事故管道）管徑406.4 mm、失效運(yùn)行壓力6.65 MPa、材質(zhì)X52，破裂爆炸后導(dǎo)致并行間隔3 m的Bonavista輸氣管道發(fā)生破裂著火，該管道管徑168 mm、運(yùn)行壓力0.87 MPa、材質(zhì)B級鋼。類似事故還有， 2004年比利時布魯塞爾一條管徑1 000 mm、失效運(yùn)行壓力8 MPa、材質(zhì)X70的輸氣管道發(fā)生破裂爆炸，并行間距6 m的另一條管徑900 mm、運(yùn)行壓力5 MPa、材質(zhì)X65的輸氣管道未受影響。這兩起事故警示我們，應(yīng)結(jié)合管徑、壓力、材質(zhì)等多種因素確定并行管道安全間距，合理制定安全間距標(biāo)準(zhǔn)。

1 事故概述

2012年6月28日23:05， WestCoast能源公司運(yùn)營管理的 Nig Creek管道（管徑406.4 mm、發(fā)生事故時管道壓力為6.65 MPa）在里程標(biāo)志1.93（KP1.93）處發(fā)生破裂，含硫燃?xì)鈴钠屏压艿酪莩霭l(fā)生燃燒，大火波及到鄰近的林區(qū)。大約25 min后，相同路由間隔3 m的Bonavista管道（管徑168.3 mm、發(fā)生破裂時管道運(yùn)行壓力和溫度分別為0.87 MPa和12℃）發(fā)生破裂，含硫燃?xì)鈴钠屏烟幰莩霭l(fā)生燃燒。

Nig Creek管道泄漏的天然氣總量達(dá)955 000 m3（近似）， Bonavista管道泄漏量為6 400 m3（近似）。燒毀區(qū)域約1.6公頃。事故區(qū)域（圖 1）人煙稀少， 12公里內(nèi)沒有住戶。

2 事故管道基本情況

Nig Creek管道位于加拿大哥倫比亞省北部，起于Nig Creek 管道9號增壓泵站（BS-9），終于別克縣Creek增壓泵站下游45.6 km處。輸送含硫燃?xì)庾罱K到達(dá)西海岸的麥克馬洪天然氣處理廠。發(fā)生事故時，BS-9泵站的壓縮機(jī)沒有運(yùn)行， Nig Creek管道因麥克馬洪廠的非計劃關(guān)閉處于停輸狀態(tài)并且在集輸管線中積累，導(dǎo)致上游系統(tǒng)壓力增高。

N i g C r e e k管道于 1 9 6 0 年按照美國標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會（ASA） B31.1.8規(guī)范設(shè)計建造，管道壁厚為6.35 mm，采用美國石油學(xué)會（API） X52低碳鋼，最小屈服強(qiáng)度（SMYS）為359 MPa，美國國家能源局（DOE）確定的管道最大運(yùn)行壓力（MOP）為6.89 MPa，直焊縫為低頻電阻焊，環(huán)焊縫為手工電弧焊現(xiàn)場焊接。建設(shè)時期，法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)沒有電阻焊無損檢測要求， WestCoast能源公司隨機(jī)選擇檢測了10%的環(huán)焊縫。管道外防腐采用現(xiàn)場涂覆瀝青防腐層。

Bonavista管道于1967年服役，長度5.8 km，壁厚4 mm，管材為API 5L B級碳鋼， SMYS為240 MPa，MOP為3.5 MPa，電阻焊管道，外防腐采用聚乙烯防腐層。

3 事故管道完整性管理情況

3.1 運(yùn)行維護(hù)情況

1960年11月Nig Creek管道進(jìn)行了投產(chǎn)前的空氣打壓試驗。試驗中發(fā)生了幾處沿直焊縫管道泄漏的失效點(diǎn)，但是沒有記錄失效的數(shù)量、原因和位置等信息。

1986年、 1995年兩次使用標(biāo)準(zhǔn)分辨率漏磁(MFL)內(nèi)檢測器檢測； 2004年使用高分辨率MFL內(nèi)檢測器檢測。三次內(nèi)檢測均沒有檢測到事故鄰近管段缺陷。但是在管道其他位置發(fā)現(xiàn)了一些外腐蝕缺陷，進(jìn)行了相應(yīng)的修復(fù)，主要包括：根據(jù)1986年、 2005年檢測結(jié)果，分別更換了6處管節(jié)消除外腐蝕；根據(jù)2004年檢測結(jié)果，在KP32.9管道連接處，安裝了3個復(fù)合加強(qiáng)套筒。

Nig Creek管道使用外防腐層和陰極保護(hù)（CP）雙重系統(tǒng)。事故鄰近管段沒有發(fā)現(xiàn)外防腐層缺陷。

Nig Creek管道的CP系統(tǒng)包括位于管端的整流器和陽極地床。經(jīng)測量確定事故鄰近管段CP系統(tǒng)滿足規(guī)范要求，不需要采取修復(fù)措施。

2012年6月28日23:14到23:23， WestCoast公司SCADA系統(tǒng)報告BS-9站內(nèi)傳感器發(fā)出2個中優(yōu)先級低壓警報， 23:30， WestCoast公司員工注意到低壓警報，按照公司流程開始檢查SCADA遙測數(shù)據(jù)，確認(rèn)警報原因。隨后一名當(dāng)?shù)厝寺?lián)系Bonavista能源公司告知靠近Nig Creek管道路由發(fā)生大火。 Bonavista能源公司查看SCADA遙測數(shù)據(jù)（當(dāng)時該公司SCADA系統(tǒng)沒有觸發(fā)低壓警報），確認(rèn)管道發(fā)生壓力下降并且通知WestCoast公司。 23:42， WestCoast公司員工收到Bonavista公司電話稱BS-9站附近發(fā)生大火，隨即通知主管，啟動公司應(yīng)急程序。 6月29日00:05，WestCoast公司SCADA系統(tǒng)發(fā)出其他低壓警報，來自位于KP42.65處的傳感器。

3.2 事故管道完整性管理要求

WestCoast公司管道完整性管理程序（IMP）包括內(nèi)檢測程序和腐蝕監(jiān)控程序。

內(nèi)檢測程序包括：變形內(nèi)檢測工具常規(guī)檢測；高精度MFL檢測器內(nèi)檢測；基于以前內(nèi)檢測結(jié)果調(diào)整內(nèi)檢測年度審查；開挖和修復(fù)內(nèi)檢測識別的所有潛在缺陷；所有含應(yīng)力腐蝕開裂的開挖管道的檢測和修復(fù)；所有檢測和開挖信息、修復(fù)細(xì)節(jié)錄入公司地理信息系統(tǒng)（GIS）。

腐蝕監(jiān)測和控制程序包括：每月CP整流器讀數(shù)；每年土壤情況調(diào)查；使管道內(nèi)腐蝕最小化的抑制劑作用（連續(xù)注入化學(xué)抑制劑）；管道常規(guī)清管，保持流動效率和防止水化物形成（清除液體、酸性液體和電解質(zhì)）；監(jiān)測抑制劑作用和清管程序的有效性（使用試樣和氫探頭）。

但該公司管道完整性管理程序中沒有明確裂紋或類裂紋特征的監(jiān)測程序或周期性水壓試驗程序，僅針對開挖驗證期間的開裂裸露管道進(jìn)行外表面檢測。

4 事故管道失效檢查和分析

事故發(fā)生后，國家運(yùn)輸安全委員會（ＮＴＳＢ）實地檢查： Nig Creek管道事故形成一個長17 m、寬7.6 m、深1.1 m的巨大火坑（圖 2）； 6 m長管段脫離向東北方向彈出20 m（圖 3）；火坑內(nèi)發(fā)現(xiàn)剩余受損Nig Creek管段和整個受損Bonavista管段；沒有地下水。

Nig Creek管道的外防腐層（瀝青）和Bonavista管 道 的 外 防 腐 層 （ 聚 乙 烯 ） 被 大 火 完 全 燒 毀（圖 4），兩條管道破裂段上游和下游的外覆層狀況 良好。約17 m Nig Creek管道和9 m Bonavista管道破損。前者管道沿直焊縫破裂（圖 5），而后者管道的破裂部分呈“薄魚嘴唇”特征（圖 6），這是管道因過熱而失效的典型特征。

受損和未受損管段取樣，送到Acuren Group有限公司試驗室分析， Nig Creek管道破裂是由于已存在的環(huán)向裂紋引起沿著管道相連處電阻焊直焊縫的開裂（圖 7）；破裂始于下游部分，并擴(kuò)展到鄰近管段；環(huán)向裂紋產(chǎn)生于管道建設(shè)時原電阻焊焊縫；不能確認(rèn)環(huán)焊縫的增長機(jī)理；相鄰管段的外覆層由于火災(zāi)的原因破損；不在火災(zāi)區(qū)域的上游和下游管段的外防腐層與管道粘結(jié)性能良好；管段目視檢查和磁粉檢測沒有發(fā)現(xiàn)機(jī)械損傷；沒有證據(jù)說明存在腐蝕、減薄或環(huán)境開裂。

Bonavista管道破裂是由于大火導(dǎo)致過熱，降低了管道的屈服強(qiáng)度，削弱了其承載內(nèi)壓的能力。

Nig Creek管道破裂發(fā)生前14 ｈ，管道壓力從4.10 MPa增加到6.65 MPa，盡管低于管道授權(quán)的MOP值6.89 MPa，但也足夠使管道已存在的環(huán)向裂紋沿直焊縫開始破裂。已存在的環(huán)向裂紋之前未發(fā)生破裂是因為過去50年運(yùn)營中沒有達(dá)到過臨界尺寸。裂紋的增長機(jī)理不能確定，可能環(huán)向裂紋是初始裂紋，一直在不確定的時間段內(nèi)增長。 Nig Creek管道爆炸造成的火 坑使Bonavista管道暴露， 25 min 后因局部過熱，管道強(qiáng)度和承壓能力降低，導(dǎo)致管道膨脹破裂。

5 事故調(diào)查結(jié)論

事故主要原因包括： Nig Creek管道在KP1.93處發(fā)生破裂，管道的承載能力由于已存在的沿著電阻焊直焊縫的環(huán)向裂紋而降低，裂紋隨時間增長導(dǎo)致了爆炸和火災(zāi)；破裂前，由于麥克馬洪工廠臨時關(guān)閉停輸使Nig Creek管道壓力逐漸增高；高壓促使管道由已存在的環(huán)向裂紋處開始沿直焊縫破裂；已存在的環(huán)向裂紋可能已在不確定的時期內(nèi)增長；完整性管理程序（IMP）沒有認(rèn)識到裂紋和類裂紋缺陷會是威脅NigCreek管道完整性的重要潛在危害。

事故調(diào)查發(fā)現(xiàn)，主要風(fēng)險包括：采用低頻電阻焊焊接工藝的管段，出現(xiàn)直焊縫缺陷（如未焊滿或環(huán)向裂紋）的可能性增加，在役管道失效風(fēng)險增大；破裂后發(fā)出的警報沒有得到及時響應(yīng)，表明若沒有合理分配管理人員工作量，可能會出現(xiàn)應(yīng)急響應(yīng)被延誤風(fēng)險。

事 故 發(fā) 生 后 ， 美 國 能 源 局 （D O E ） 要 求We s t C o a s t 公 司 開 展 管 道 完 整 性 評 估 和 修 復(fù) 。WestCoast公司采取了以下安全措施： 2012年8月，Nig Creek管道全線水壓試驗，最小試驗壓力為最大運(yùn)行壓力的125%，沒有發(fā)生管道失效； 10月， NigCreek管道適用性持續(xù)監(jiān)測和驗證計劃，由美國能源局收錄入檔； 2013年5月， Nig Creek管道計劃開展軸向裂紋內(nèi)檢測；管理程序?qū)彶�，包括SCADA警報命名、警報分組和優(yōu)先權(quán)，以減少管理人員必須應(yīng)對的警報數(shù)量。

下一期將為大家介紹 “典型油氣管道事故促進(jìn)管道內(nèi)檢測技術(shù)發(fā)展的案例”，并分享這些事故帶來的經(jīng)驗教訓(xùn)，敬請關(guān)注。