第十章 輸油管道的安全管理第一節(jié) 概 述一、輸油管道安全的重要性(一)輸油管道事故的特點(diǎn)長(zhǎng)距離輸油管道具有密閉性好、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)，其安全性優(yōu)于鐵路、公路、船舶運(yùn)輸?shù)确绞健５捎趦?chǔ)運(yùn)的介質(zhì)是原油、輕油、液化氣等易燃、易爆、易揮發(fā)和易于靜電聚集的流體，有的還含有毒物質(zhì)，一旦系統(tǒng)發(fā)生事故，泄漏的油氣極易起火、爆炸，釀成人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失的惡性災(zāi)害。與天然氣泄漏不同之處在于：油品大量泄漏還會(huì)污染水源、土壤，對(duì)公眾健康及環(huán)境造成長(zhǎng)期的不良影響。油罐火災(zāi)中絕大多數(shù)發(fā)生在汽油等輕油及原油罐，據(jù)統(tǒng)計(jì)原油罐和汽油罐的火災(zāi)占油罐火災(zāi)的比例我國(guó)是66％，前蘇聯(lián)為90％。大型油罐火災(zāi)的火勢(shì)猛烈，火焰溫度很高，熱輻射強(qiáng)度大，容易發(fā)生爆炸或引燃附近油罐。油品外溢會(huì)形成大面積火災(zāi)，撲救困難。特別是原油和重油罐，若油品含水或罐有水墊層，油罐著火后一定時(shí)間可能發(fā)生沸溢，油氣噴濺四射使火勢(shì)更大，這將擴(kuò)大過(guò)火面積且容易造成人員傷亡。1989年黃島油庫(kù)的原油罐火災(zāi)就是由于沸溢造成了巨大損失。(二)輸油管道安全的重要性當(dāng)輸油管道通過(guò)人口稠密的地區(qū)或接近重要設(shè)施時(shí)，大火及爆炸將造成生命、財(cái)產(chǎn)的巨大損失；在邊遠(yuǎn)的荒漠、山區(qū)，往往因消防力量不足或水源較遠(yuǎn)等條件限制，滅火困難。輸油管道的站場(chǎng)和油庫(kù)的罐區(qū)集中儲(chǔ)存著大量油品，裝卸操作頻繁，引發(fā)火災(zāi)的危險(xiǎn)因素很多。輸油管道的這些事故會(huì)造成人員傷亡和直接經(jīng)濟(jì)損失，以及上游的油氣田和下游的工礦企業(yè)停工減產(chǎn)的間接損失。輸油管道事故還可能污染環(huán)境，給公共衛(wèi)生和環(huán)境保護(hù)帶來(lái)較長(zhǎng)時(shí)間的負(fù)面影響。在社會(huì)日益重視公眾安全和環(huán)境保護(hù)的背景下，油氣管道系統(tǒng)的安全受到了更為廣泛的關(guān)注。長(zhǎng)距離輸油管道是大口徑、長(zhǎng)距離、高壓力的大型管道系統(tǒng)，是國(guó)家能源供應(yīng)大動(dòng)脈和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重點(diǎn)工程，肩負(fù)著為國(guó)民經(jīng)濟(jì)健康快速發(fā)展提供能源保障的重要責(zé)任，它們的安全運(yùn)行有重大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)意義。在全球經(jīng)濟(jì)一體化發(fā)展和我國(guó)加入WTO的形勢(shì)下，提高安全管理水平已成為提高企業(yè)的綜合效益及競(jìng)爭(zhēng)能力、進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)的重要手段。二、我國(guó)油氣管道的安全形勢(shì)我國(guó)已建成油氣管道4萬(wàn)多公里，其中東部許多管道運(yùn)行已接近或超過(guò)20年，逐步進(jìn)入后期事故多發(fā)階段。由于建設(shè)當(dāng)時(shí)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件所限，設(shè)計(jì)、施工水平、材料缺陷、多年運(yùn)行的損傷等原因，管道安全存在不少隱患。近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市及城鎮(zhèn)建設(shè)、廠礦及交通設(shè)施建設(shè)也日益頻繁，違章施工傷害管道、違章建筑占?jí)汗艿赖氖录龆?。第三方故意破壞引發(fā)的管道泄漏事故呈上升趨勢(shì)，更給管道系統(tǒng)的安全造成嚴(yán)重威脅。2003年底在蘭成渝成品油管道的段，因打孔盜油造成汽油噴射泄漏的惡性事故就是典型的例子。由于上述原因，我國(guó)油氣管道事故率比發(fā)達(dá)國(guó)家要高很多倍。據(jù)統(tǒng)計(jì)，近30年來(lái)，歐洲、前蘇聯(lián)、美國(guó)的輸氣管道事故率(單位：次/(千公里·年))分別為0.42、0.46、0.60，總平均值大致為0.5。我國(guó)地區(qū)12條輸氣管道的事故率為4.3。西歐17國(guó)輸油管道泄漏事故率2000年為0.25。我國(guó)東北和華北地區(qū)輸油管道運(yùn)行以來(lái)，粗略統(tǒng)計(jì)事故率要超過(guò)2.0。近年新建成的西氣東輸管道、蘭成渝成品油管道、陜京輸氣管道及建設(shè)中的陜京二線、大西南成品油管道和計(jì)劃建設(shè)的西部原油、成品油管道等都是大口徑、長(zhǎng)距離、高壓力的大型管道系統(tǒng)，是西部大開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)工程，它們的安全運(yùn)行對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)有重大意義。這些管道經(jīng)過(guò)沙漠、高山，通過(guò)濕陷性黃土區(qū)域及多條地震斷裂帶。沿線地形地貌復(fù)雜，地質(zhì)災(zāi)害類型多、頻率高。2004年投產(chǎn)的甬滬寧原油管道及建設(shè)中的沿江輸油管道等，都是建在人口及城鎮(zhèn)最密集的華東沿海地區(qū)。這些管道一旦泄漏或發(fā)生火災(zāi)爆炸事故，將產(chǎn)生重大損失及惡劣影響。當(dāng)前形勢(shì)下，油氣管道安全的重要性和緊迫性更為突出。增強(qiáng)安全生產(chǎn)意識(shí)，提高安全管理水平，保障油氣管道安全運(yùn)營(yíng)，是擺在我國(guó)儲(chǔ)運(yùn)工程技術(shù)人員和管理人員面前的重要任務(wù)。三、輸油管道事故原因與后果分析下面根據(jù)事故統(tǒng)計(jì)資料分別對(duì)輸油管道的危害因素及事故后果進(jìn)行分析。(一)輸油管道事故統(tǒng)計(jì)分析表10.1列出了西歐和美國(guó)1971～1995年輸油管道事故統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的原因分類。表10-1西歐及美國(guó)輸油管道的事故統(tǒng)計(jì)(1971-1995年)外力損傷腐蝕機(jī)械損傷操作失誤自然災(zāi)害其他西歐33%30%25%7%4%1%美國(guó)34%33%18%2.5%4.5%8%由管道事故率統(tǒng)計(jì)可見(jiàn)，歐美國(guó)家輸油管道事故原因主要是外力損傷、管材及管件的機(jī)械損傷、腐蝕，其次是操作失誤、自然災(zāi)害等。外力損傷中，一種指由于外部的活動(dòng)，如工業(yè)、道路建設(shè)、爆破、開(kāi)挖、管道施工、維修等活動(dòng)引起的意外損壞； 另一種是第三方惡意損壞， 例如近年我國(guó)發(fā)生的打孔盜油事件屬于這種。管材及管件的機(jī)械損傷往往是由材料損傷或施工損傷引發(fā)，除了管壁變形、凹陷等引起的泄漏外，較多事故發(fā)生在閥門、法蘭等管件上，站場(chǎng)的泄漏較多集中在這些部位。管道、外腐蝕引起的泄漏事故中，輸油管道外腐蝕次數(shù)及總泄漏量都占主要位置。腐蝕事故多發(fā)生在管子的焊道、管道穿(跨)越處、錨固及防腐層補(bǔ)口處的管段上，因?yàn)檫@些部位都易于產(chǎn)生管材損傷、應(yīng)力集中、焊接缺陷及防腐層破損。自然災(zāi)害主要是由于地震、塌方、泥石流、洪水、雷擊等造成的管道損壞。輸油管道大量泄漏的主要原因是管子開(kāi)裂。按管子開(kāi)裂孔徑的尺寸，從小到大排序，一般分為：針孔、裂縫、漏口、裂口、斷裂等幾種。開(kāi)裂孔徑、面積越大，平均泄漏量越大。表10-2我國(guó)東部輸油管道的事故統(tǒng)計(jì)（1970—1990年)破壞原因外部干擾設(shè)備故障腐蝕違規(guī)操作施工、管材其他比例/(%)8.330.321.320.58.511.1表10-3我國(guó)輸油管道設(shè)備事故統(tǒng)計(jì)(1970—1990年)分類加熱爐閥門泵機(jī)組油罐電氣設(shè)備其他比例/(%) 31.6 26.8 21.0 11.6

7.9 1.1表10-2、10-3列出了1970-1990年我國(guó)輸油管道事故統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。這20多年中我國(guó)輸油管道事故原因主要是設(shè)備故障、腐蝕、操作失誤，其次是外部干擾和施工、管材質(zhì)量問(wèn)題。我國(guó)輸油管道事故主要原因與歐美不同，是因?yàn)闁|部管線多建設(shè)在20世紀(jì)70～80年代，受到當(dāng)時(shí)經(jīng)濟(jì)、技術(shù)水平的限制，在設(shè)備、材料及施工質(zhì)量、自動(dòng)控制等方面與先進(jìn)水平有較大差距所致。 20世紀(jì)90年代以來(lái)，打孔盜油等故意破壞的事故率呈快速上升的趨勢(shì)， 這給輸油管道安全造成了極大損害。近年新建的大型油氣管道在設(shè)計(jì)、 材料設(shè)備、施工等方面技術(shù)水平有很大提高，設(shè)備故障及誤操作的事故率下降。(二)輸油管道泄漏事故的后果及影響因素輸油管道事故泄漏可能引起火災(zāi)爆炸，造成人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失。泄漏不僅使所輸油品大量流失，由于漏出的油品往往會(huì)污染河流、地表和地下含水土層，從而污染飲用水，對(duì)生態(tài)環(huán)境和社會(huì)影響很大。原油泄漏后對(duì)生態(tài)環(huán)境有長(zhǎng)期的負(fù)面影響，除了溢油直接損失，處理事故還需要花費(fèi)油品回收、清洗、環(huán)境凈化及賠償損失等費(fèi)用。輸油管道事故后果的影響因素主要有以下幾方面：1.油品泄漏量及擴(kuò)散條件 .管道運(yùn)行中，因管子開(kāi)裂引發(fā)的泄漏量與裂口大小程度、泄漏持續(xù)時(shí)間有關(guān)，開(kāi)裂的孔洞越大，泄漏持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，泄漏量就越大。一般情況，局部腐蝕形成的針孔滲漏量很小，而機(jī)械損傷導(dǎo)致的裂口會(huì)大量漏油。通常條件下，泄漏量越大，污染圍也越大。但某些情況下也有例外，例如高壓管道，油品從小孔中向上噴射，隨風(fēng)四處飄散到遠(yuǎn)處；埋地管道長(zhǎng)期泄漏的油品隨地下水或地面水流動(dòng)，或土壤為滲透率較高的沙土、礫石層，使油品容易擴(kuò)散，這些都可能導(dǎo)致大面積的環(huán)境污染。目前，西歐的管道公司將受泄漏影響的面積超過(guò)1000m2的事故，定義為嚴(yán)重的環(huán)境污染事故。2.管道周邊的人口密度泄漏事故后果的嚴(yán)重程度與當(dāng)?shù)厝丝跔顩r有關(guān)，若事故發(fā)生在荒無(wú)人煙地區(qū)，則后果輕微，人口越密集，事故后果危害性越高。特別在工業(yè)區(qū)或商業(yè)區(qū)附近，不但人口密集，還由于土建施工及大型機(jī)械作業(yè)較多，危及管道的因素增多，事故頻率較高，風(fēng)險(xiǎn)更大。3.管道所輸介質(zhì)的危險(xiǎn)性所輸介質(zhì)的物理性質(zhì)將影響到泄漏事故的后果，主要考慮介質(zhì)的危險(xiǎn)性。危險(xiǎn)可以分成兩類，即當(dāng)前危險(xiǎn)和長(zhǎng)期危險(xiǎn)。當(dāng)前危險(xiǎn)指突然發(fā)生并需要立即采取措施的危險(xiǎn)，但危害的持續(xù)時(shí)間短。如火災(zāi)、爆炸、接觸毒物等，將立即造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。長(zhǎng)期危險(xiǎn)是指持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的危險(xiǎn)，如水源污染、潛在致癌性等，這些屬于慢性危害，隨時(shí)間的推移，其危害性可能更大。天然氣、液化氣等泄漏后，火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)性比一般油品的危險(xiǎn)更大，而原油泄漏后對(duì)生態(tài)環(huán)境有長(zhǎng)期的負(fù)面影響，長(zhǎng)期危險(xiǎn)較大。(1)油品的易燃易爆性石油及天然氣的易燃、易爆性是泄漏后引發(fā)火災(zāi)或爆炸的因。評(píng)價(jià)油品燃燒、爆炸危險(xiǎn)的主要物性參數(shù)有：閃點(diǎn)、蒸氣壓、爆炸極限等。閃點(diǎn)是衡量油品火災(zāi)危險(xiǎn)性的主要標(biāo)志，以前國(guó)按閃點(diǎn)高低劃分石油及油品的危險(xiǎn)等級(jí)。閃點(diǎn)低于28℃的油品，屬于易燃液體，航空汽油、車用汽油、航空煤油屬于這類。由于原油的蒸汽壓較高，閃點(diǎn)較低，也多屬易燃液體。近年發(fā)布的GB50183-2004《石油天然氣工程設(shè)計(jì)防火規(guī)》中，將易燃液體按蒸氣壓、閃點(diǎn)分別劃分：37.8℃時(shí)蒸氣壓>200kPa的液態(tài)烴為甲A類，如液化石油氣、液化天然氣、天然氣凝析油及未穩(wěn)定凝析油。閃點(diǎn)低于28℃的液體(甲A類除外)為甲B類，如汽油、原油及穩(wěn)定凝析油。將閃點(diǎn)>28℃的可燃液體按閃點(diǎn)從低到高分為了乙A、乙B和丙A、丙B類。這種油品火災(zāi)危險(xiǎn)性分類方法與國(guó)外基本相符。當(dāng)油氣在空氣中的濃度在爆炸上限與下限之間，遇到引爆源時(shí)有爆炸危險(xiǎn)。油氣的燃燒限圍的下限與爆炸限一致，上限略高于爆炸上限。若混合氣濃度高于爆炸上限卻在燃燒限，則不會(huì)爆炸，但會(huì)燃燒，而后爆炸。幾種油品在空氣中的爆炸極限(體積濃度)：車用汽油為1.58％～6.48％，煤油為1.4％～7.5％。油氣的爆炸往往與燃燒相聯(lián)系，兩者一定條件下可以互相轉(zhuǎn)換，所以易燃性大的油品往往爆炸危險(xiǎn)性也大。(2)油品的靜電積聚性油品在管道中流動(dòng)、充裝容器時(shí)的沖擊、噴濺及沉降等過(guò)程中，都會(huì)產(chǎn)生靜電積聚。因?yàn)殪o電放電的火花引燃油氣的火災(zāi)、 爆炸事故，主要發(fā)生在有油氣形成的油罐、油槽車及油輪中。據(jù)日本官方統(tǒng)計(jì)，油品的火災(zāi)爆炸事故中，約有10％屬于靜電引發(fā)的事故。當(dāng)液體的電導(dǎo)率在10-12～10-11S/m圍，靜電產(chǎn)生并積聚的能力最強(qiáng)，若油品中含有水分或混有空氣，會(huì)增加靜電積聚的危險(xiǎn)性。液化石油氣、凝析油和輕質(zhì)油品的電導(dǎo)率及含雜質(zhì)情況正在這個(gè)圍，儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中靜電危險(xiǎn)性很大。(3)油品的毒性原油、汽油等對(duì)人體的毒性取決于其組成成分，其中所含的烷烴、環(huán)烷烴等由呼吸道吸入后，高濃度時(shí)可使神經(jīng)系統(tǒng)功能紊亂，并刺激皮膚、粘膜。含油污水對(duì)河流的污染嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致魚(yú)蝦死亡。(三)高粘易凝原油流變特性對(duì)管道運(yùn)行安全的影響高粘易凝原油多采用加熱輸送。加熱輸送管道低輸量運(yùn)行中，當(dāng)外界環(huán)境條件變化或運(yùn)行工藝參數(shù)不當(dāng)時(shí)，可能出現(xiàn)初凝停流事故。管道的輸量要大于熱力條件允許的最小輸量，輸量低于這一限制時(shí)，必須采取相應(yīng)措施才能保證管道安全運(yùn)行。停輸時(shí)間過(guò)長(zhǎng)將使管原油冷凝而導(dǎo)致再啟動(dòng)困難，可能釀成凝管事故。凝管事故是輸油企業(yè)的惡性重大事故。它不僅會(huì)造成管道停輸，而且往往解堵困