陈帝文

国家管网集团华南公司

背景

某天然气长输管道于2014年5月投产，途经一处人员密集型高后果区，长4395 m，管径914 mm，设计压力9.2 MPa，运行压力5～7 MPa，3PE防腐层。管道两侧200 m范围内的山田村、山角村共有居民约600户，4层以上楼房普遍集中，有荔富湖畔小区约6600人，万科春风十里小区约3920人，还有易燃易爆场所中石化加油站约5人，高后果区总人口约11 125人，管道周围年平均风速约2.16 m/s（图 1）。

图 1 高后果区影像图（红色为管线、蓝色为缓冲区边界、紫色为潜在影响半径）

通过准确计算该人员密集型高后果区管段发生管道泄漏事故后的影响范围，评价管道周边人员的个人风险及社会风险，分析风险可接受性，有针对性的提出安全管控措施。

做法

根据SY/T 6891.2―2020《油气管道风险评价方法 第2部分：定量评价法》，结合管道周边人口分布情况、气象数据，应用软件分别计算上述人员密集型高后果区管道失效频率和事故后果，并进行定量风险计算，得出其个人风险和社会风险可接受性。

管道失效频率计算。基于GB/T 34346―2017《基于风险的油气管道安全隐患分级导则》中的推荐值（表 1），其中待评价管道管径为914 mm，公称壁厚为17.5 mm，采用管道公称壁厚＞15 mm管道的失效频率，失效频率基础推荐值为4.1×10-5次/km·a，经综合评定后，实际失效频率为2 ×10-6次/km·a。

表 1 油气管道同类设备平均失效频率

管道事故后果计算。油气管道泄漏扩散后可能引发火灾、爆炸等次生灾害，待评价管道失效后果计算主要包括管道发生泄漏后的泄漏速率、泄漏量，喷射火/池火火焰尺寸及热辐射危害范围，蒸气云爆炸危害范围等以及管道发生火灾、爆炸后不同距离处热辐射及超压，采用专业评价软件模拟管道发生泄漏、火灾、爆炸事故的后果影响范围（图 2）。

图 2 管道失效影响范围计算流程图

据经验判断，从发现管道压力异常到排查出泄漏点的时间为3600 s。而输气管道发生大孔泄漏及破裂时，因泄漏量较大，压力变化明显，管道两端截断阀就会关闭，阀门动作延迟时间为180 s。同时两端截断阀室开始放空，以减小事故损失。本案例模拟关阀前泄漏时间取180 s，关阀后泄漏时间假定为600 s，管道在破裂时压力不断降低，天然气的泄漏速率随时间不断减小，管道断裂为两截，断裂口两端同时泄漏。如果泄漏口处被点燃则形成喷射火，主要通过热辐射的方式影响周围环境（表 2），喷射火焰热辐射强度随下风向距离的增加而变化。

表 2 热辐射影响范围（风速2.16 m/s）

根据现场调研结果，根据SY/T 6891.2―2020附录G“热辐射及超压伤害准则”，选取玻璃破碎、房屋墙或屋顶局部坍塌、重型机械损坏（钢结构变形离开基础）三个值来表征管道破裂后冲击波严重程度，计算得出该人员密集型高后果区管段天然气气云爆炸冲击波影响半径（表 3）。

表 3 冲击波影响范围

风险计算结果。根据前述气象数据、泄漏频率和失效后果，结合管道周边人口分布情况，进行定量风险计算，得出了该人员密集型高后果区的个人风险和社会风险。依据SY/T 6859―2020《油气输送管道风险评价导则》风险可接受标准，该管段未出现1×10-4个人风险等值线，1×10-6个人风险等值线距管道约66.18 m，个人风险在可接受范围内（图 3）；社会风险 F-N 曲线位于可接受区（图 4）。当管道运行压力、输送介质或周边人口分布发生重大变化时，应重新进行风险评价。

图 3 评价管段个人风险等值线分布图（紫线为管道、黄线为人口分布区、橙色为1× 10-6个人风险等值线）

图 4 评价管段社会风险F -N 曲线图（红线以上为不可接受区、绿线以下为可接受区）

启示

基于评价结果，虽然个人风险与社会风险整体处于可接受范围，但鉴于周边人口密集、敏感场所集中，仍需从泄漏监测、重点防护、风险复核等方面系统强化管控措施，以实现风险“可防可控”目标。一是强化泄漏监测与快速截断，将截断阀关闭响应时间控制在180 s内并定期测试，确保大孔泄漏时迅速隔离管段，降低泄漏总量。二是重点防护近管廊高风险区域，针对1×10-6个人风险等值线内（距管道约66 m）的居民及加油站，增设紧急疏散广播和避灾路线标识。三是实施动态风险复核，当管道压力、介质或周边人口密度显著变化时，立即重启定量风险评价，更新风险等值线图并调整防控预案。

作者简介：陈帝文，1991年生，2019年毕业于西南石油大学油气储运工程专业，硕士学位，工程师，从事管道完整性管理、风险评价、检验检测等工作。联系方式：18320726009，594455369@qq.com。