《管道保護》編輯部：系統(tǒng)思維是一種宏觀整體思維方式。一個個體，一個企業(yè)，一個國家，任何一個相對獨立的事物，我們都可以將其看作一個系統(tǒng)來研究。管道既是線性工程，也是一個龐大的系統(tǒng)。對于管道安全問題，不能按照線性思維采取“頭痛醫(yī)頭，腳痛醫(yī)腳”的辦法。本期我們特別邀請到了中國石油大學（北京）管道技術(shù)與安全研究中心主任董紹華教授，請他結(jié)合自己多年實踐和研究體會發(fā)表對這一問題的看法，以饗讀者。

編輯部：管道本質(zhì)安全是實現(xiàn)油氣輸送安全和公共安全的重要基石。您認為提升我國管道本質(zhì)安全水平的途徑是什么，還面臨哪些挑戰(zhàn)？

董紹華：1978 年，英國化工安全專家 Klet首次提出“本質(zhì)安全”概念，即指在工藝設計階段提高工廠安全，從根本上消除風險，而不是被動地接受風險或附加保護設施減小風險，這個概念得到普遍認可，并沿用至今。

管道本質(zhì)安全可以理解為，管道系統(tǒng)本身具備的安全性、抗風險能力和系統(tǒng)韌性，即使處于人因影響或故障狀態(tài)下，仍具有自保護的能力。例如，當管道斷裂失效時，管道干線截斷閥迅速啟動自動關斷程序，從參數(shù)上控制管道失效過程并果斷采取應急防護。又如，在站場設備操作過程中，如果出現(xiàn)超壓情況，ESD將啟動自保護功能，立即放空泄壓，實現(xiàn)壓力穩(wěn)定控制。

實現(xiàn)管道本質(zhì)安全有以下幾個途徑。一是基于管道內(nèi)外部輸送環(huán)境、復雜載荷、材料特征等因素，建立系統(tǒng)化安全管控模式，包括完整性管理、可靠性管理、風險管理等模式，覆蓋管道設計、施工、投產(chǎn)、運行、報廢全生命周期過程。二是基于現(xiàn)代信息技術(shù)，使用大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等手段，強化管道風險的預測預警，全方位開展風險管控。三是針對管道站場的設備設施，有效進行冗余可靠性設計、風險識別與管控、控制系統(tǒng)的防護以及應急與次生災害預防等。四是通過安全防護措施，如設置隔離帶等設施，降低失效后果的影響。五是通過加強各階段程序控制和自動化管理，增加設備糾錯功能，簡化操作程序，減少額外安全保護裝置和人為失誤概率。

我國管道本質(zhì)安全水平近年來有長足進步，表現(xiàn)為四個方面。一是HSE管理體系在管道企業(yè)全面實施，對規(guī)范操作、規(guī)范管理和減少事故發(fā)揮了重要作用。二是管道完整性管理引進推廣，相繼頒布了國家標準和ISO標準，全面開展了管道內(nèi)檢測，逐步向數(shù)字化、智能化風險識別與管控方向邁進，高后果區(qū)管控效果顯著，建成了具有中國特色以風險預控為核心的管道完整性技術(shù)體系，在安全生產(chǎn)中發(fā)揮了重要作用。三是貫徹實施新安全生產(chǎn)法和管道保護法，管道企業(yè)依法依規(guī)管理，建立良好的企地合作關系，共同保障管道本質(zhì)安全。四是從設計環(huán)節(jié)狠抓管道本質(zhì)安全，以安全“三同時”為前提，開展基于自然災害、地質(zhì)災害、環(huán)境、社會、水利等多個方面的專業(yè)評價，開展管道失效影響評價，規(guī)避未來運行風險。

雖然我們已經(jīng)取得了顯著成績，但從近年來發(fā)生的管道事故看，管道本質(zhì)安全仍然存在一些不可忽視的短板。例如第三方施工引起的管道損傷、泄漏、爆炸事故比重居高不下；密閉空間安全管控不到位導致重大人員傷亡；城鄉(xiāng)規(guī)劃不合理導致管線占壓風險加��；重特大事故時有發(fā)生等。企業(yè)管理存在“頭疼醫(yī)頭、腳疼醫(yī)腳”的問題。管道所處社會環(huán)境日趨復雜，極端天氣等自然災害對管道的影響加劇。全國管道運行“一張網(wǎng)”打破了“三桶油”原有的管理模式，新的治理模式需要創(chuàng)新和磨合。確保管道本質(zhì)安全應該講還是比較艱巨的任務。

編輯部：您剛才對管道本質(zhì)安全管理水平現(xiàn)狀和存在問題進行了全面分析，您認為應該通過哪些有效手段加以提升？

董紹華：近年來，我國已全面實施了管道完整性管理，但從近幾年發(fā)生的事故來看，完整性管理依然存在盲區(qū)。一是完整性管理側(cè)重于資產(chǎn)的風險管控，缺乏對思想、目標、方法、技術(shù)、組織、管理者等關鍵要素的重視。例如，企業(yè)各管理要素都是互相關聯(lián)的，任何一個要素變更都需要考慮綜合性影響，特別是管理者、思想和方法等關鍵要素，完整性管理幾乎沒有涉及。二是完整性管理領域存在局限性，主要涉及資產(chǎn)的預防性維護管理，如果設備設施完整性出現(xiàn)問題，后續(xù)的生產(chǎn)監(jiān)控與運行、應急、投資等管理步驟都需要共同協(xié)調(diào)，僅靠完整性管理解決不了。三是完整性管理對設施的生產(chǎn)工藝及過程控制缺乏監(jiān)督與管理，管控存在盲區(qū)。

基于風險的傳統(tǒng)管道安全管理模式受到挑戰(zhàn)，需要基于系統(tǒng)安全理論重新建立管道本質(zhì)安全管控理念。系統(tǒng)安全思維是指采用非線性思維方式多維度審視油氣管道系統(tǒng)的整體安全問題，恰當劃定事故致因的影響因素等級，從而制定具體、有效的安全防護和應急處置管理措施。例如，當前管道環(huán)焊縫風險因素識別和定量評價是我國管道安全面臨的難題。一是地質(zhì)災害引起的管道外部載荷變化，二是環(huán)焊縫本體質(zhì)量因素，單純從一個方面入手已經(jīng)不能解決問題。目前我國自然災害、地質(zhì)災害頻發(fā)，路由通過區(qū)域管道安全受到極大威脅，加上高鋼級管道大批量應用，帶來了其可焊性和施工質(zhì)量問題，以及管道環(huán)焊縫焊接沖擊功CVN能否保證、抗應變能力如何評價等一系列問題。外力復雜性和環(huán)焊縫力學性能的不確定性之間發(fā)生了耦合作用，需要找到高鋼級管材焊縫失效的規(guī)律和機理，并對壽命周期通過建模進行預測。這些問題如果不解決，管道本質(zhì)安全難以保證。用系統(tǒng)安全思維能深刻認識管道本質(zhì)安全問題，主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

一是認識掌握多因素耦合下的管道事故演化機理。管道系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜，其安全保障問題，特別是多因素引發(fā)的火災爆炸事故、多災種耦合作用下事故風險演化機理、災害鏈式效應的蔓延控制問題，已制約了管道安全平穩(wěn)運行。近年來發(fā)生的青島中石化東黃輸油管道“11·22”泄漏爆炸事故及十堰“6·13”城鎮(zhèn)燃氣泄漏爆炸事故，造成人員財產(chǎn)重大損失，與管道本體泄漏預防、監(jiān)測、檢測、維護、隱患整治，以及環(huán)境空間燃爆氣體濃度集聚場所的識別和發(fā)現(xiàn)密切關聯(lián)，暴露了相關企業(yè)日常管理的缺陷和不足。根據(jù)安全事故致因理論，事故符合蜂窩奶酪模型特征，即多因素融合或耦合時，如果隱患擊穿了每個風險屏障，事故就一定會發(fā)生，只要其中一個屏障起到作用，事故則不會發(fā)生。

二是完善風險識別模式控制災害鏈式效應蔓延。風險識別模式應隨環(huán)境變化，動態(tài)進行管道災害鏈風險評估及多災種耦合災害鏈斷鏈減災控制。國家管網(wǎng)集團公司的組建，強化全國管網(wǎng)一盤棋布局，不僅在運行管理方面統(tǒng)一調(diào)控，還在安全管理方面統(tǒng)一體系、統(tǒng)一標準、統(tǒng)一平臺，這是安全管控一體化優(yōu)勢的一個方面。但統(tǒng)一管理也極有可能忽略個性化風險管理模式，壓縮企業(yè)個性化管控空間。一般來講，安全管控表現(xiàn)為95%的主要風險得以控制，但剩余5%未知或被忽視的風險往往成為最大的事故隱患。同時還表現(xiàn)在習慣性操作方面，這些習慣性操作在日積月累中忽視了環(huán)境的變化，風險識別還仍然按照慣性思維和傳統(tǒng)做法。如青島事故的應急模式基本按照開闊區(qū)域進行泄漏處置，沒有考慮到密閉空間和及時進行人員疏散；十堰事故的腐蝕泄漏管道位于排水溝內(nèi)部，巡檢環(huán)境差，需要佩戴呼吸機進入，傳統(tǒng)人工巡檢方式已經(jīng)不能勝任，巡檢區(qū)域未能全覆蓋成為常態(tài)。

三是運用系統(tǒng)安全思維開發(fā)管道風險預警技術(shù)。例如，油氣管道泄漏監(jiān)測與預警技術(shù)。油氣管道泄漏監(jiān)測與定位技術(shù)是由多學科、多技術(shù)集成的，通過多種泄漏監(jiān)測方法結(jié)合使用，克服單一方法無法同時滿足對靈敏度、定位準確度、實時監(jiān)測報警等多項要求的弊端。此外，運用虛擬技術(shù)和儀器，進行各類測試模擬，形成不同的分析模塊，建立以計算機技術(shù)為輔助的綜合性監(jiān)測系統(tǒng)，兼具測試、信號轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)分析、網(wǎng)絡通信等功能，其中有效的濾波技術(shù)、信號提取、識別分析是重要內(nèi)容。再如，油氣管道衍生災害快速預警技術(shù)。包括臺風、洪水、雷電、地震等特殊災種以及管道腐蝕、變形、泄漏等可能引起環(huán)境污染、爆炸、大尺度火災等衍生災害的危險源。開發(fā)管道危險源快速識別與衍生災害預警系統(tǒng)，實現(xiàn)全天候?qū)崟r監(jiān)測與自動報警。實時監(jiān)測自然災害頻發(fā)區(qū)和高后果區(qū)管道的應力、應變狀態(tài)，包括應變監(jiān)測、溫度監(jiān)測、位移監(jiān)測、土壓監(jiān)測，及時進行應變報警、應力報警、位移報警。

四是完善本質(zhì)安全標準體系強化應急管控能力。按照站場類型特點，分類制定完整性管理標準，重點突出數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)庫、數(shù)字孿生體、風險管控、完整性評價、決策支持、風險消減等全生命周期管道完整性技術(shù)，通過云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動網(wǎng)絡、人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)手段，實現(xiàn)站場設施的風險分級管控。在管道智能化應急方面，以智能化應急理念，充分利用大數(shù)據(jù)、云平臺、區(qū)塊鏈、人工智能等前沿技術(shù)開展應急決策、應急裝備研發(fā)以及應急行動，以最大限度減少人員傷亡和環(huán)境污染。當前需要開展以下研究：海底管道輸送介質(zhì)泄漏擴散應急處置及回收技術(shù)；復雜山地油氣管道應急搶險處置機制；針對不同應用對象的便攜應急智能搶險裝備。

五是推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與安全生產(chǎn)模式的融合。近期美國Colonial公司管道控制系統(tǒng)受黑客攻擊導致美國進入國家緊急狀態(tài)事件，表明工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是管網(wǎng)安全運行的核心。警示我們要從管道行業(yè)風險控制和安全管理的實際需求出發(fā)，以構(gòu)建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)快速感知、實時監(jiān)測、超前預警、聯(lián)動處置及系統(tǒng)評估為目標，實現(xiàn)油氣管道線路管理、站場管理、應急管理等多個場景智能化，打破各階段各時期建設的管道“信息孤島”，實現(xiàn)資產(chǎn)完整性管理系統(tǒng)、應急指揮平臺等廣泛互聯(lián)互通，為智慧管網(wǎng)的建設提供數(shù)據(jù)驅(qū)動和平臺支撐。當前亟待開展的工作包括：基于當前國內(nèi)數(shù)字化管道、智能管網(wǎng)技術(shù)進展，研究建立管道全生命周期數(shù)據(jù)標準和數(shù)據(jù)庫；開展智能化管道體系建設及智能管網(wǎng)平臺設計，包括管道全生命周期資產(chǎn)管控、運行控制、決策支持三個方面；采用云平臺、區(qū)塊鏈等技術(shù)，構(gòu)建基于多源數(shù)據(jù)的智能化管理平臺，包括施工期管理、運行維護管理及大數(shù)據(jù)決策支持，整合管道全生命周期各類數(shù)據(jù)；構(gòu)建完善的數(shù)字孿生模型，確保物理模型與實體模型的在線仿真模擬應用，與各企業(yè)現(xiàn)有的 GIS 系統(tǒng)、ERP 系統(tǒng)、PPS 系統(tǒng)等有機整合與集成。

編輯部：最近國家應急管理部、工業(yè)和信息化部、國家管網(wǎng)集團公司聯(lián)合舉行“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+安全生產(chǎn)”油氣管道行業(yè)試點啟動會，您對此抱有怎樣的期待？

董紹華：這項活動對于促進工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與油氣管道安全生產(chǎn)緊密融合，提升油氣管道本質(zhì)安全管控水平具有重要意義。以下幾點值得我們期待。

將助力形成全國管道一張網(wǎng)風險管控新模式。基于網(wǎng)絡化、網(wǎng)格化、區(qū)域化的風險管控模式成為未來發(fā)展的主流。網(wǎng)絡化就是構(gòu)建管網(wǎng)的水力模型與風險模型，體現(xiàn)在供應的穩(wěn)定性、可靠性方面；網(wǎng)格化就是構(gòu)建安全管理的風險網(wǎng)格模型，將所有風險因素分區(qū)、分級管控，注重安全管理中風險的關聯(lián)性、全面性，不遺漏；區(qū)域化的風險管控就是將風險管理按照區(qū)域布局，將投入資源合理分配，從空間上節(jié)省人力和物力。

將推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與管道安全生產(chǎn)的深度融合。我國油氣管道已搭建SCADA系統(tǒng)為核心的油氣站場、閥室為控制單元的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡，成為智能化發(fā)展的基礎設施之一，管網(wǎng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的安全管理成為風險管控的重中之重。通過智慧管網(wǎng)建設，使管網(wǎng)具有全面感知、自動預判、自適應、自反饋、自學習等功能特征，實現(xiàn)安全、高效運行。

將更好地發(fā)揮管道平臺大數(shù)據(jù)決策支持作用。管道系統(tǒng)的一系列信息系統(tǒng)集成、管理程序、檢測記錄以及管道系統(tǒng)日常運行記錄等被巨大的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡串聯(lián)起來。通過建立智慧管網(wǎng)系統(tǒng)和智能化決策支持模型，利用人工智能手段，解決管道泄漏、腐蝕、自然與地質(zhì)災害影響、第三方損壞等數(shù)據(jù)的有效應用問題，獲得綜合性、全局性的分析結(jié)論，指導管道企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

將有助于實現(xiàn)國家提出的碳達峰、碳中和目標。摻氫天然氣技術(shù)是解決“棄風棄光”問題的有效途徑之一。利用新建管網(wǎng)或在役天然氣管網(wǎng)將其輸送至用戶終端、加氣站和儲氣庫等，可起到儲能和電力負荷削峰填谷的作用，同時避免了新建輸氫管道所需的高昂建造成本。在氫能輸送完整性技術(shù)方面，亟待研究管網(wǎng)摻氫、輸氫的完整性評價技術(shù)，安全預警和監(jiān)測技術(shù)等，建立關于氫能利用的技術(shù)標準（如長輸混氫管道設計、管網(wǎng)摻氫運行、安全性評價等標準）；在完整性與可靠性評價技術(shù)方面，現(xiàn)有鋼制管道輸氫的量化損傷模型、氫壓理論模型、氫增塑性理論模型、氫降低鍵合力等理論模型需建立可行的試驗方法進行長期驗證。包括：管道運輸傳質(zhì)機理與事故反演；管道完整性理論與大數(shù)據(jù)決策支持；基于管道氫能輸送滲氫機理與擴散韌脆轉(zhuǎn)變模型；管道系統(tǒng)安全抗脆弱性墑變機理。

編輯部：今年是《管道保護》創(chuàng)辦10周年，您作為編委和作者，參與并見證了它的成長全過程，借此機會請您對大家說幾句話。

董紹華：《管道保護》創(chuàng)辦十年來，我與它結(jié)下了不解之緣。我還在北京管道公司工作時，朱行之主編就多次上門約稿，我先后在刊物上發(fā)表管理和技術(shù)文章近20篇，并獲得“西氣東輸杯”管道保護有獎征文一等獎。我到中石大工作后，受邀擔任了刊物編委，我所在的管道技術(shù)與安全研究中心作為刊物的支持單位，繼續(xù)保持了密切合作。現(xiàn)在《管道保護》已經(jīng)成為溝通管道管理者、科研工作者、政府管理者的橋梁，在管道保護領域的影響力不斷提升。我們將一如既往支持《管道保護》的發(fā)展，衷心祝愿它在未來的道路上越走越寬廣，為推動我國管道保護法治建設和管道保護新技術(shù)、新方法應用發(fā)揮更加出色的作用。