董紹華

中國石油大學(xué)（北京）管道技術(shù)與安全研究中心

新世紀(jì)以來，我國管道安全領(lǐng)域取得一批先進(jìn)技術(shù)成果和方法，引進(jìn)了管道完整性管理，制訂了若干技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，不斷強化核心競爭力，提升國際化管理水平。但管道重特大事故仍然時有發(fā)生，表明我國管道安全保護(hù)領(lǐng)域仍然存在盲區(qū)和不足。 2013年青島“11·22”輸油管道泄漏爆炸事故，因長期缺乏有效的管道完整性保障措施和方法，未發(fā)現(xiàn)管道薄弱環(huán)節(jié)，多個因素交織到一起，最終損失慘重。事故帶來的啟示是：管道管理者如果提前掌控可能存在的風(fēng)險點，并對未來發(fā)展趨勢做出研判，依據(jù)風(fēng)險大小提前預(yù)控，就完全可以將事故隱患消除在萌芽狀態(tài)。

值此青島“11·22”事故5周年之際，分析長輸管道安全保護(hù)工作所面臨的一些深層次問題，并嘗試提出解決的思路和方法。

1 管道安全保護(hù)面臨的難題

1.1 管道路權(quán)權(quán)益問題矛盾突出

一是管道稅收利益矛盾�，F(xiàn)行稅收體制規(guī)定管道公司注冊地為納稅地，導(dǎo)致管道所穿越的大部分地區(qū)提供了土地卻不能享有稅收貢獻(xiàn)，政府還要承擔(dān)安全風(fēng)險，影響了地方保護(hù)管道的積極性。

二是管道建設(shè)與地方發(fā)展的矛盾。特別是土地資源緊張的地區(qū)，管道通過路權(quán)與地方城鄉(xiāng)建設(shè)往往產(chǎn)生嚴(yán)重沖突。管道建設(shè)規(guī)劃沒有真正納入地方土地利用總體規(guī)劃和城鄉(xiāng)建設(shè)規(guī)劃，融合度不高，管道周邊土地規(guī)劃利用管理混亂。

三是管道臨時用地與補償不到位的矛盾。管道敷設(shè)屬于臨時用地，但運行期一般要50年左右，因保護(hù)管道安全，需要對管道上方土地限制使用，但沒有給土地使用人應(yīng)有的補償，造成雙方利益沖突。

四是管道運行引發(fā)作物減產(chǎn)的矛盾。輸油管道加熱溫度較高、天然氣管道內(nèi)部溫度較低，引起管道上方農(nóng)作物生長節(jié)律紊亂，一些地區(qū)出現(xiàn)減產(chǎn)，引發(fā)群眾不滿情緒。

五是地方政府對管道安全性缺乏正確認(rèn)識�！�11·22”事故發(fā)生后，地方政府部門普遍重視了管道安全管理，但又對安全問題存在恐懼心理，有的對管道建設(shè)不支持不歡迎，不愿承擔(dān)管道保護(hù)的領(lǐng)導(dǎo)責(zé)任，有的隨意要求管道搬遷改線，新建管道路由選擇成本越來越高并更加困難。

1.2 管道安全技術(shù)面臨的難題

（1）第三方防范技術(shù)

對打孔盜油和施工挖掘損壞仍以人防為主。ONE-CALL系統(tǒng)尚未建立，社會參與度低。預(yù)警預(yù)報技術(shù)沒有實質(zhì)性突破，北斗衛(wèi)星、遙感技術(shù)、無人機巡線技術(shù)仍然處于局部應(yīng)用和適用發(fā)展階段，不能完全代替人工巡線。光纖第三方入侵技術(shù)仍然存在誤報率高、靈敏度低、光纖振動信號微弱等情況�；�于大數(shù)據(jù)的第三方防范技術(shù)、基于視頻的第三方影像識別技術(shù)還處于研究階段。

（2）高鋼級管材焊縫安全

隨著X80級以上高鋼級管道的應(yīng)用，以及在役老舊管道越來越接近失效的高發(fā)期，管道環(huán)焊縫開裂成為失效的主要因素。貴州晴隆“6·10”管道事故證實高鋼級管道運行存在一定風(fēng)險，需要研究復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下高鋼級焊縫容許的應(yīng)力、應(yīng)變極限狀態(tài)，以及焊接的金相組織結(jié)構(gòu)、焊接工藝熱處理、焊縫的最大失效抗力等多因素耦合的問題，盡快建立焊縫內(nèi)檢測數(shù)據(jù)與無損檢測射線圖像的表征關(guān)系，找出存在的缺陷。

（3）老舊管道檢測困難

目前我國油氣長輸管道已突破13萬公里，約60%服役時間超過20年，進(jìn)入事故多發(fā)期。老舊管線存在不同程度腐蝕、裂紋、應(yīng)力集中等缺陷。應(yīng)力狀態(tài)長期處于交變載荷環(huán)境，有的處于河谷地帶、大江大河穿跨越等地段。目前高清內(nèi)檢測技術(shù)難以有效量化焊縫的體積型和裂紋型缺陷，并且清管受到諸多條件限制。

（4）天然氣管道泄漏監(jiān)測

天然氣管道泄漏監(jiān)測方法較多，各有利弊。數(shù)據(jù)分析法主要依據(jù)scada采集的數(shù)據(jù)，以及流量計溫度、壓力、流量等數(shù)據(jù)找出泄漏的位置，缺點是定位精度低、反應(yīng)慢。次聲原理法屬于微弱信號范疇，加之環(huán)境噪聲的影響，加大了對泄漏信號提取的難度，影響了泄漏監(jiān)測與定位，小泄漏的判斷定位難度較大。負(fù)壓波法要求較大的壓力降，適用于大泄漏或突發(fā)泄漏。音波（聲波）法因其波長短、頻率高等自身特點，衰減速度比較快，長距離很有可能檢測不到信號。天然氣泄漏監(jiān)測技術(shù)亟待完善提高。

（5）管道大數(shù)據(jù)深度挖掘

大數(shù)據(jù)的應(yīng)用案例相對較少，僅限于在管道風(fēng)險分析、內(nèi)檢測等方面的初步探索，還沒有實質(zhì)性應(yīng)用。管道系統(tǒng)大數(shù)據(jù)的形成還處于起步階段。如何提升模型的適用性和針對性，有效應(yīng)用于管道運行管理及評估，把各環(huán)節(jié)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)、信息系統(tǒng)等集成于一體還有待攻關(guān)。

（6）地區(qū)等級風(fēng)險評價和管控

有些在管道建設(shè)期人口稀少的地區(qū)，現(xiàn)在已變成人口稠密的市區(qū)中心地帶。根據(jù)中國石油所屬22個地區(qū)分公司的初步調(diào)查，地區(qū)等級升級點達(dá)到9 800多處。管道沿線地區(qū)等級升級的情況越來越多，對在役管道的安全管理提出了挑戰(zhàn)，必須采取風(fēng)險控制措施應(yīng)對地區(qū)升級帶來的一系列問題。我國目前缺乏地區(qū)等級升級的風(fēng)險評價標(biāo)準(zhǔn)和管控措施，政府和企業(yè)對地區(qū)升級管控均有顧慮，一旦標(biāo)準(zhǔn)出臺，對企業(yè)風(fēng)險管控目標(biāo)的落實是一個挑戰(zhàn)。

（7）智慧管道成果尚不能滿足需求

智慧管道突出特點是管道數(shù)據(jù)深度挖掘與智能化決策支持。目前國內(nèi)智慧管道建設(shè)均處于數(shù)據(jù)采集和存儲階段，缺乏深度分析和決策支持應(yīng)用，基于大數(shù)據(jù)的管道泄漏監(jiān)測和預(yù)警、災(zāi)害預(yù)警、腐蝕控制管理仍然屬于空白，基于大數(shù)據(jù)的決策支持平臺尚未建立，制約著智能管網(wǎng)的應(yīng)用需求。

2 管道安全保護(hù)的保障措施

（1）建立完善政企合作機制和地企利益紐帶。一是建立管道保護(hù)聯(lián)席會議制度和警企安全聯(lián)防制度。二是推動建立分稅制和土地補償機制。三是從源頭加強油氣管道規(guī)劃設(shè)計，與地方城鄉(xiāng)規(guī)劃以及其它專項規(guī)劃的統(tǒng)籌銜接。 四是按照后建服從先建的原則，及時處理占壓和安全距離不足等隱患。

（2）建立第三方安全技術(shù)防范體系。盡快以省為單位建立ONE-CALL系統(tǒng)，發(fā)展第三方預(yù)警預(yù)報技術(shù)群，研究位置大數(shù)據(jù)、影像識別、人工智能等技術(shù)的應(yīng)用。

（3）加強地區(qū)等級和高后果區(qū)管理。做好完整性評估，盡快制定管道地區(qū)等級升級風(fēng)險管控技術(shù)規(guī)程和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，盡快出臺高后果區(qū)不同控制管理區(qū)域的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

（4）開發(fā)油氣管道安全保障關(guān)鍵技術(shù)。重點研究超聲裂紋檢測、電磁控陣、壓電超聲、電磁感應(yīng)、電磁渦流技術(shù)等，管道內(nèi)檢測逐漸由傳統(tǒng)金屬損失檢測向管道應(yīng)力、管道裂紋、管道焊縫識別等非損傷型缺陷檢測方向轉(zhuǎn)變。

（5）開展智慧管道決策支持技術(shù)與平臺研究。重點是管道運維大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)融合處理技術(shù)、多源異構(gòu)數(shù)據(jù)模型的構(gòu)建、基于大數(shù)據(jù)的智慧管道業(yè)務(wù)決策支持模型和關(guān)鍵設(shè)備診斷及決策支持平臺、決策支持技術(shù)的開發(fā)以及智慧管道安全狀況的深度分析等，滿足大數(shù)據(jù)時代隨機樣本向全體數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變、精確性向混雜性轉(zhuǎn)變、因果關(guān)系向相關(guān)關(guān)系轉(zhuǎn)變的理念。

（6）開展人工智能技術(shù)的研究。重點包括第三方人工智能巡護(hù)、無人機巡檢智能化、人工智能應(yīng)急決策支持、設(shè)備故障診斷人工智能化、管道地質(zhì)災(zāi)害智能控制與預(yù)防，以及管道的風(fēng)險評價與完整性評價的人工智能交互等方面。

作者：董紹華，博士，教授，博士生導(dǎo)師，第五屆國家安全生產(chǎn)專家組成員，國家質(zhì)檢總局特種設(shè)備壓力管道技術(shù)委員會委員、 NACE 國際完整性技術(shù)專家委員會主席、北京石油學(xué)會理事兼石油應(yīng)用與儲運專業(yè)委員會主任，現(xiàn)任中國石油大學(xué)（北京）管道技術(shù)與安全研究中心主任。