然而，隨著燃氣網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴大和用戶群體的增加，燃氣事故也愈加頻繁，統(tǒng)計表明燃氣爆炸的事故數(shù)與燃氣用戶和燃氣消耗幾乎成正比，圖1為英國燃氣爆炸事故隨燃氣用量增加的統(tǒng)計曲線[1]。據(jù)統(tǒng)計，我國每年發(fā)生燃氣管線事故平均逾萬起，造成直接經(jīng)濟損失上億元。在這些事故中，大多數(shù)是受第三方損害、此外還有腐蝕、設(shè)計、施工、誤操作及維護等方面的原因。以某地區(qū)1994年到2003年以來共發(fā)生造成人身傷害的管道事故為例，該市9年間共發(fā)生壓力管道事故112起，造成死亡299人，受傷844人，直接經(jīng)濟損失7869.27萬元。表1列出了1994年到2003年造成人身傷害的壓力管道事故統(tǒng)計情況。

表1

    根據(jù)對上述事故原因的分析，事故原因主要有設(shè)計、制造、施工、管理不善、腐蝕等方面的原因(各種事故原因所占比例見表2)。

 

    管道投產(chǎn)至終結(jié)，其事故一般都遵循浴盆曲線(其橫坐標為年限，縱坐標為事故率，其單位為事故次數(shù)/km a,曲線呈浴盆橫斷面形狀，故此得名)，上圖是事故發(fā)生率的一條著名曲線一浴盆曲線。對于燃氣管道、設(shè)備及裝置系統(tǒng)來說，均有一個很高的初始期事故發(fā)生率，投產(chǎn)初期，設(shè)計、施工、鋼管、設(shè)備等諸多方面的不足均暴露出來，事故率較高，通常為2年，曲線的這一部分被稱為初期失效階段或幼年期。隨著這些缺陷的消除，事故率下降到較低水平，事故發(fā)生率的一個較小的恒定的區(qū)域，可以保持35~40年平穩(wěn)期。隨著使用期的增長，設(shè)備磨損，事故幾率開始增大，如腐蝕、系統(tǒng)老化等原因，事故率又呈上升趨勢，稱為老年期[2]。現(xiàn)將這些因素分解到設(shè)計、制造、施工、運行維護中去，接合典型案例，對今后燃氣行業(yè)的發(fā)展作幾點建議。
2、事故案例、原因分析及建議
    2.1 設(shè)計階段
    2.1.1 案例
    西氣東輸首站--克拉2氣田中央處理廠--天然氣處理裝置于2005年6月3日突然爆炸起火，造成2人死亡、供氣停止。經(jīng)中石油、新疆安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局等部門組成的調(diào)查組連日核查,認定出事裝置存在制造缺陷、從而誘發(fā)事故。事故原因之一就是設(shè)計選材不當，設(shè)計單位低溫分離器的設(shè)計，在材料選用上對低溫分離器復(fù)材和基材兩種材料制造工藝了解不夠，導(dǎo)致制造過程中基材產(chǎn)生一定程度的脆化。
    2.1.2 管道及管件選材
    克拉2氣田中央處理廠天然氣處理裝置事故原因之一就有設(shè)計對材料選擇上的不了解。燃氣輸配系統(tǒng)中管材、管件及設(shè)備的選擇和制造非常關(guān)鍵，盡量選擇成熟工藝和材料，如工藝需要采用新工藝、新材料，要考慮新材料是否滿足目前制管制造條件，需要對新型材料的力學(xué)性能和工況環(huán)境的適應(yīng)性作大量的模擬試驗和深入研究,新材料的運用和新工藝的設(shè)計需要成立專門的組織來審查和分析，以對其有正確的評價和定位。如果國內(nèi)沒有成熟的設(shè)計經(jīng)驗，可以從國外引進技術(shù)。
    2.1.2 安全系數(shù)
    安全系數(shù)根本的目的是保證系統(tǒng)的平穩(wěn)運行，避免事故和損失。城鎮(zhèn)燃氣是一個系統(tǒng)工程，從單純的輸配管網(wǎng)到具有調(diào)壓、調(diào)峰功能的站場，燃氣的易燃易爆和有毒，決定了其風險無處不在。
    盡管各種相關(guān)規(guī)范中對安全系數(shù)已有規(guī)定，但要把握一個合理的安全系數(shù)并不容易，系數(shù)過大投資增加太多，系數(shù)過小潛在風險增大。對于管道系統(tǒng)，增加額外的管壁厚厚度來提供防腐的保護及預(yù)防外部傷害的防護;對于場站系統(tǒng)，增加備用裝置及可靠的防護方案來保證其穩(wěn)定運行。無論是管線還是場站的泄漏或爆炸，都對生命財產(chǎn)及環(huán)境污染具有重大危害，特別是站場一旦發(fā)生爆炸，將波及周圍，破壞成片，無疑是在城區(qū)引爆了定時炸彈。在以往的輸氣站場爆炸事故中，曾有爆炸發(fā)生后控制電纜被炸斷，截斷閥門無法關(guān)閉的情況，導(dǎo)致大量天然氣泄漏，造成環(huán)境污染和中毒事件發(fā)生。
 2.1.3 疲勞
    疲勞破壞也是造成燃氣管道或設(shè)備事故的原因之一，疲勞是由于應(yīng)力重復(fù)循環(huán)而造成的材料削弱。其削弱程度取決于應(yīng)力循環(huán)的次數(shù)與大小。時常出現(xiàn)較高的應(yīng)力,會對管材造成較大的傷害。還有如管材的表面狀況、幾何形狀、斷裂韌性、溫度以及焊接工藝等均是影響疲勞的敏感因素。燃氣管道受機械震動的沖擊作用，使管材承受交變載荷 產(chǎn)生疲勞裂紋，導(dǎo)致泄漏[3]。

   

    設(shè)計對地質(zhì)勘測資料準確性、載荷的性質(zhì)、有否動載荷以及各部位的應(yīng)力的分析也關(guān)系到管道或設(shè)備疲勞程度，土體位移也往往是燃氣管道發(fā)生事故的原因，不合理的線位或?qū)艿揽赡艽嬖谖灰频那闆r處理欠妥，可能導(dǎo)致管道因水土流失、沖刷等原因發(fā)生斷裂或穿孔。這種情況在野外更容易發(fā)生，通常是在設(shè)計過程中對管體周圍某一位置的的土壤性質(zhì)缺乏了解，虛土、填土、滑坡、陡坡等，都可在一定的時候?qū)艿赖钠诎l(fā)生較大影響，留下事故隱患。
    2.1.4 建議
    盡快在眾多影響管道安全運行的因素中，設(shè)計因素的權(quán)重要小于第三方破壞，但微小的設(shè)計瑕疵，只要它出現(xiàn)在某個適合的位置，它也將釀成事故。在國內(nèi)大多數(shù)地區(qū)，施工圖審查僅僅是流于形式，并未真正將設(shè)計和安全接合起來更深層次地探討方案的安全性，材料的適用性、處理關(guān)鍵部位的科學(xué)性。為此，有以下建議：
    ·設(shè)計單位要建立不同壓力等級管道系統(tǒng)、裝置系統(tǒng)的風險評價模型，建全設(shè)計安全管理體系，接合設(shè)計規(guī)范和歷年因設(shè)計原因發(fā)生的事故案例，提出新的干預(yù)點和預(yù)防解決措施。前瞻性的設(shè)計設(shè)計雖然不能完全消滅危害，但也可大大降低上述危害[3]。
    ·設(shè)置合理的電動截斷閥以應(yīng)對突發(fā)事故，電動截斷閥的設(shè)置不應(yīng)機械按照規(guī)范進行，而應(yīng)根據(jù)各地網(wǎng)部布置以及安全風險評估中突發(fā)事故大小、幾率和破壞程度科學(xué)設(shè)置。與電動閥相關(guān)的電纜、執(zhí)行機構(gòu)應(yīng)充分考慮突發(fā)事故對其的影響，不可因為火災(zāi)、爆炸導(dǎo)致需要關(guān)閉的閥門遠程控制失效。對于城市調(diào)壓站、門站等裝置，要考慮突發(fā)時間發(fā)生時，天然氣是否可以安全地越站通過，截斷是否可以關(guān)閉，放空閥門是否可以開啟，站內(nèi)配備的消防設(shè)施是否滿足要求。
    ·對管材設(shè)備的選型要進行嚴格對比和檢測，特別是對將要作高壓系統(tǒng)的材料更要嚴格篩選。新材料新工藝的選用要謹慎，必須經(jīng)過嚴格的論證、試驗確定萬無一失方可選用。
    2.2 制造階段
    2.2.1 案例
    1999年2月26日，重慶蔣治輸氣站ф406管線進管道清管裝置--法蘭連接處發(fā)生爆炸，造成站內(nèi)多處閥門設(shè)備被損壞，此后，線路也發(fā)生3次局部爆管，供氣中斷數(shù)天。經(jīng)事后調(diào)查發(fā)現(xiàn)，站內(nèi)爆炸是法蘭由于材質(zhì)問題有內(nèi)裂引起。線路方面，按照設(shè)計要求應(yīng)為×52管材，焊接工藝為E6010纖維素焊條打底，E8018手工焊填蓋。由于從日本進口的管材當時沒有復(fù)檢，焊接時按照設(shè)計工藝要求進行，為日后爆管留下隱患。事后檢驗發(fā)現(xiàn)，管材各組份含量達到了×70水平，但×52的焊接工藝用于×70的焊接無法達到其最佳力學(xué)水平，所以在8MPa的運行壓力下，線路也先后幾次發(fā)生爆管。出于經(jīng)濟性和停氣損失考慮，主管單位沒有將該段管道全線更換，經(jīng)安全評估和論證后，最后采取降壓使用方案。
    2.2.2 制造商水平低
    由于制造商自身的資質(zhì)范圍、生產(chǎn)線裝備能力、工藝技術(shù)水平，檢測手段的缺乏、檢驗設(shè)備不精確、檢驗數(shù)據(jù)不準確等原因，可能導(dǎo)致其對某一設(shè)備的制造先天“營養(yǎng)不良”，生產(chǎn)的產(chǎn)品不合格，一旦漏過檢驗這一關(guān)，安裝使用后，無疑埋下“重磅炸彈”。
    2.2.3 制造監(jiān)管不力
    盡管國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局2002年7月12日發(fā)布了第22號令，確定《鍋爐壓力容器制造監(jiān)督管理辦法》的施行，是監(jiān)督和規(guī)范壓力容器制造業(yè)的根本性文件，但各級執(zhí)行力度的程度直接關(guān)系到設(shè)備制造的優(yōu)劣。監(jiān)造是設(shè)備生產(chǎn)一個非常重要的環(huán)節(jié)，監(jiān)管不力或不作為都可能給某些制造商有可乘之機，不按照技術(shù)規(guī)范把關(guān)，不嚴格執(zhí)行設(shè)計圖紙意圖，壓力容器制造過程中安全性能監(jiān)督檢驗不到位，致使質(zhì)量得不到保證。
    2.2.4 制造商偷工減料
    為降低成本，贏取高額利潤，某些制不法造商不惜采取偷工減料或采用不合格原材料，以次充好、偷梁換柱進行生產(chǎn)，弄虛作假偽造檢驗報告，為事故的發(fā)生埋下隱患。
    2.2.5 建議
    嚴把資質(zhì)審查關(guān)，選擇企業(yè)資質(zhì)等級高，信譽好的制造商；評標時盡量不要采用低價中標法，避免部分潛在的低水平制造商以低報價乘虛而入；強化監(jiān)督管理機制，派駐的責任心強的第三方監(jiān)造人員，確保制造全過程高質(zhì)量進行；引入第三方檢測，保證檢測結(jié)果公正；制造商應(yīng)建立設(shè)備各部位完整的工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫，配備詳細的使用操作和檢修手冊、安全應(yīng)急指導(dǎo)書等提供給使用單位。
    2.3 施工階段
    2.3.1 案例
    1、2006年1月5日，北京通州區(qū)馬駒橋鎮(zhèn)大周易村的超高壓2MPa的ф1016輸氣管天然氣發(fā)生泄漏，事故原因是地下管道焊接點開裂導(dǎo)致泄漏，所幸本次事故未造成人員傷亡。
    2 1969年9月14日，四川瀘威輸氣管道二龍口清管站在嚴密性試壓，試壓至4.0MDa,穩(wěn)壓后泄壓放空過程中發(fā)生振動，導(dǎo)致收發(fā)球筒快開盲板產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，松動飛出，當場造成死亡3人，傷6人的重大傷亡事故。事故主要原因是盲板為牙嵌式,無自鎖裝置和操作人員違反安全規(guī)程。

  2.3.2 施工質(zhì)量
    良好的施工質(zhì)量是燃氣系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行重要保障，2.2.1中案例1就是典型的施工質(zhì)量問題導(dǎo)致的事故，管線焊接質(zhì)量不過關(guān)，存在砂眼或裂縫，運行一段時間后，缺陷擴大，產(chǎn)生泄漏。盡管在施工過程階段，施工前有設(shè)計要求和技術(shù)規(guī)范可以遵循，施工中也有監(jiān)理對施工質(zhì)量的檢查，施工完成后管道壓力試壓來檢驗系統(tǒng)強度，但是，不良的施工技術(shù)可能會造成問題，會給日后的運行埋下事故的隱患。在實際施工中，可能會有以下方面的原因：
    ·焊接質(zhì)量缺陷
    ·殘余壓力
    ·對腐蝕防護系統(tǒng)的損害
    ·不適當?shù)墓艿乐谓Y(jié)構(gòu)
    ·溝底不平整
    ·造成應(yīng)力升高的凹痕或刮痕
    ·覆土厚度不足及不按要求標識管道
    這些都是施工缺陷的一些范例，這些遺留問題可能會通過最初的壓力試驗，但是會成為以后的事故的導(dǎo)火線[3]。
    目前,國內(nèi)燃氣施工隊伍良莠不齊，某些業(yè)主為省投資，在施工隊伍選擇時會降低資質(zhì)要求這一門檻，這給許多游擊隊有了可乘之機，據(jù)調(diào)查，有相當一部分燃氣施工隊伍采取掛靠資質(zhì)承攬工程,外聘施工人員、偷工減料、忽視質(zhì)量，給工程建成投運后留下安全隱患。
    2.3.2 施工技術(shù)
    先進科學(xué)的施工技術(shù)是管道系統(tǒng)安全運行的主要保證，城市燃氣施工中，常規(guī)的明溝敷管在應(yīng)對復(fù)雜的地下構(gòu)筑物和縱橫交錯的道路時比較麻煩，特別是用于次高壓、高壓等的大口徑鋼質(zhì)管道敷設(shè)更是無能為力。所以，采用一些先進的施工技術(shù)，可以較好地解決這一難題,同時又可以大幅地提高施工質(zhì)量。
    ·穿越方面，采用非開挖技術(shù)，雖然非常開挖較開挖成本高，但其不影響交通、不受季節(jié)影響、無需賠償附作物、工效高、鋪管質(zhì)量好。常見的有手掘式頂管、氣動矛鋪管、水平定向鉆(HDD)、泥水平衡式頂管。

 

 

    2.4.2 第三方破壞
    美國運輸部(DOT)的管線事故統(tǒng)計資料顯示，導(dǎo)致管線事故的主要原因來自第三方損害，1971~1986年間發(fā)生的管道事故中40％左右源于第三方損壞[3]。在我國，第三方損壞管道導(dǎo)致的天然氣泄漏占燃氣事故的50％以上，由于城鎮(zhèn)建設(shè)的特殊性質(zhì)，各類工程、個別單位協(xié)調(diào)的復(fù)雜性，加上相當部分施工單位的不負責任，導(dǎo)致因挖掘、拆遷、占壓、打樁等致使燃氣管道破裂，發(fā)生泄漏和中毒事故。第三方破壞的原因有：
    ·地面沒有燃氣管道標志或被破壞
    ·施工單位的素質(zhì)低
    ·在建施工圖提供燃氣管道數(shù)據(jù)有誤
    ·管道覆土厚度過小
    ·巡線頻度小
    ·違法建設(shè)或占壓

  2.4.3 維護不力
    不正確的維護也是運行過程中可能發(fā)生的一類失誤。管理部門對維護不重視；錯誤的維護要求或維修規(guī)程；還有在實際維修過程中的重重失誤可能直接地，或間接地導(dǎo)致系統(tǒng)故障或事故。燃氣系統(tǒng)的日常維護包括：
    ·管線標識的檢查和增補
    ·內(nèi)外防腐程度檢查和處理
    ·裸露管線的保護和處理
    ·閥門的啟閉檢查調(diào)試
    ·閥門設(shè)備的維修和更換
    ·儲罐及設(shè)備的檢查和維修
    管線系統(tǒng)隨著時間推移，系統(tǒng)也在不斷的老化，防腐體系也日漸薄若，內(nèi)蝕外腐加速，體現(xiàn)在防腐層老化，管內(nèi)壁腐蝕，漏點逐漸增多。儲配裝置如氣罐屬重復(fù)使用的設(shè)備，其上的閥門等部件很容易老化。如檢查不夠徹底即會發(fā)生泄漏事故，最終導(dǎo)致爆炸事故。
    2.4.4 操作失誤和違章操作
    部分工作人員素質(zhì)低或?qū)Π踩J識不夠，未能按規(guī)章制度進行操作。操作失誤和違章操作可能有以下原因：
    ·思想不集中，開小差
    ·重視程度不夠
    ·串崗亂崗，對崗?fù)獠僮髁鞒滩皇煜?br />     ·不聽指揮，自作主張
    ·采用危險氣體進行置換或升壓速度過快
    從人為失誤的角度看，運行是最為危險的一個階段，它的失誤可能會導(dǎo)致整個系統(tǒng)的失效，同時可能會帶來巨大的安全事故。燃氣行業(yè)是個高危行業(yè)，氣體易燃、易爆、劇毒，任何一步違章操作都可能導(dǎo)致事故的發(fā)生。操作者素質(zhì)的高低、操作中的重視程度、應(yīng)對突發(fā)事故的方法等，都對事故的根源產(chǎn)生重要影響。
    2.4.5 操作規(guī)程不合理
    設(shè)備更新和新裝置的使用后，操作規(guī)程沒有及時制訂或更改，或因擴建、大修后裝置流程發(fā)生變化后操作規(guī)程沒有更新，也是引起事故的原因。
    2.4.6 建議
    運行階段具有最大程度的可觀察性和可操作性，應(yīng)建立干預(yù)點，這是介入過通過一些有效手段，在干預(yù)點上，改變這些措施，使系統(tǒng)返回到原先的安全狀況。這些措施包括：
    ·工藝規(guī)程完善：各類工藝規(guī)程是維護系統(tǒng)正常運行的保證，這些規(guī)程包括安全裝置檢查及維修、閥門及設(shè)備的檢查及維修、停氣置換及投運規(guī)程、防腐系統(tǒng)檢查及處理規(guī)程、設(shè)備及閥門操作規(guī)程，設(shè)備及儀表技術(shù)維護規(guī)程。
    ·SCADA/通信系統(tǒng)維護：確保自控系統(tǒng)工作正常，保證傳輸調(diào)度控制中心發(fā)給沿線各遠程監(jiān)控閥門、設(shè)備指令暢通，該系統(tǒng)可以從全方位角度掌握全線各方面情況，可以做到系統(tǒng)診斷、泄漏檢測、瞬變特性分析，提高系統(tǒng)運行的協(xié)同性。在避免人為失誤方面提供了另一個視窗，以及時核對和糾正。更為重要的是，一旦突發(fā)事故的發(fā)生，可以在最短的實踐內(nèi)實現(xiàn)遠程關(guān)閉控制。
    ·日常檢查和檢測：日常檢查內(nèi)容包括：安全閥門起跳級回座檢查、管道腐蝕程度檢查、在線巡視、scADA系統(tǒng)檢查、燃氣泄漏檢查、電動閥開啟及關(guān)閉檢查等。診斷新建管道和現(xiàn)役管道系統(tǒng)的完好性有很多方法和工具，常見的在線檢驗工具--智能清管器，采用傳統(tǒng)的或高分辨率漏磁通或超聲波原理檢查并定位管道中的結(jié)構(gòu)異常位置。確定管道完好的方法有：水壓試驗、防腐層檢查、磁粉檢測、目視檢查等。幾何測量工具也可用于探測是否存在凹坑、橢圓度和其它系統(tǒng)完好性和阻礙檢驗工具通過的直徑上的妨礙。
    ·定期培訓(xùn)和演練：培訓(xùn)內(nèi)容內(nèi)包擴日常工作培訓(xùn)和應(yīng)急演練。通過培訓(xùn)，使操作工人提高自身素質(zhì)和技能，將失誤降至最低。同時，通過應(yīng)急演練，是必須進行的提高搶險隊員實戰(zhàn)能力。
    ·修復(fù)和更換：對檢測出的問題管線部分必須及時修復(fù)或更換，內(nèi)容包括防腐層修補、套管修補和切除修補。
    防腐層修補：當腐蝕破壞的性質(zhì)不大時，可采取修補覆蓋層的方法來阻止腐蝕的發(fā)展，通過PCM系統(tǒng)檢查定位，將老化的防腐層去除干凈后將于現(xiàn)有防腐層相匹配的新防腐層加上去，保證其腐蝕不再進行下去。
    套管修補：采用在管子全周加套的方法進行修理，加上去的管道制作時分成兩半，然后在管子上相互對好，再沿焊縫焊接起來。在加套之前，將被加部位防腐層清理干凈，用環(huán)氧樹脂填充在期間空隙處。焊接工藝須經(jīng)過評定，以保證在角焊縫上不出現(xiàn)燒穿或氫致裂紋。
    切除：對大于管壁厚8O％的腐蝕，或不能滿足有關(guān)規(guī)范的腐蝕及含有分層、裂紋等缺陷的管節(jié)要求將其切除，采用另一個新的管節(jié)與管道焊接起來。

 

    ·建立燃氣管線地理信息數(shù)據(jù)庫，制定地下管線數(shù)字化信息交流和共享機制，為城市建設(shè)提供地下管線檔案資料的檢索、查詢和應(yīng)用功能。建立嚴格的信息更新和檔案歸檔制度，實現(xiàn)地下管線動態(tài)管理。通過收集、整理、標準化，以及地下管線檔案的入庫、查詢、應(yīng)用和動態(tài)更新，實現(xiàn)綜合管線信息集中管理和信息共享。
    ·加強對有關(guān)法律法規(guī)、標準規(guī)范和工作制度的學(xué)習(xí)，提高對燃氣高危行業(yè)認識，克服重使用、輕管理的麻痹思想，增強安全意識。建立科學(xué)可行的管理體系和工作程序，落實崗位責任制。制定完善有關(guān)燃氣管道的設(shè)計、安裝、使用、檢驗、改造等各項管理制度。
    ·加強宣傳教育，由于宣傳力度很不夠，有很多民眾不知道天然氣的危險性。因此必須做好天然氣的安全教育工作，可以采取印制宣傳圖片和手冊、播放電視短片、舉辦民眾參與的應(yīng)急演練等多種形式，使民眾在使用燃氣的同時提高安全意識。
3、結(jié)束語
    燃氣行業(yè)是一個高危行業(yè)，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴大和用戶群體的增長使安全風險不斷變大，解決好安全問題，需要政府、管理單位及社會各界的共同參與，在設(shè)計規(guī)劃、制造施工、管理維護、協(xié)調(diào)處理等各環(huán)節(jié)狠下功夫，制定出切實可行的約束和監(jiān)督管理機制，維持輸配系統(tǒng)安全有序地運行，減小事故發(fā)生率，才能更加有力地推動社會經(jīng)濟的發(fā)展。