国外长输管道安全管理与技术综述
（作者：李文波 苏国胜）
油气长输管道具有管径大、运输距离长、压力高和输量大的特点，逐渐成为油气输送的主要途径。随着建设量的增大，老管线服役时间的增长，长输管道事故的增多，管道安全问题越来越受到人们的重视。本文对国外近几年的长输管线安全方面的一些做法作了综述与分析，针对我国的情况提出几点建议。
1国家立法方面
西方国家对长输管道的安全问题非常重视，美国、加拿大、英国等国家的管道公司都开始讨论管道完整性管理问题。美国早在30年前为严防管道破坏就颁布了《管道安全法》，2002年11月又通过了《管道安全改进法》；管道安全局（OPSO ）也新颁布了《天然气管道完整性管理条例》，2003年1月颁布了《输气管道完整性管理推荐规则制定办法的通知》。这些法规的频布，旨在进一步确保国家管道网的安全，进一步阐明管道作业者的资格认证和管道完整性管理的概念。管道完整性管理涉及内在和外在两方面的问题，内在的问题主要有管道自身老化（管道设计寿命一般为30年），年久失修，管壁因腐蚀、磨蚀而变薄；或因存在诸如屈曲、擦伤、压痕和焊缝烧穿及环向裂纹等缺陷；或因气体含硫化氢和二氧化碳等腐蚀性成分；或因疲劳腐蚀和氢致裂纹腐蚀问题，在国外管道氢致裂纹被称之为管道上的“艾滋病”。外在因素是指因第三方施工而导致的管道破坏，像我国还存在一种特殊的人为破坏情况是“打孔盗油”，都属于第三方破坏问题。
2安全技术方面
2.1重视过程控制的研究
国外比较注重研究开发和提高管道监控系统和计算机网络管理系统的自动化水平。应用较多的是长输管道监控与数据采集系统（SCADA ）。该系统包括传感器、控制器、远程终端、通讯连接、主SCADA 计算机。可以实现长输管线全线集中监控，密闭输送和优化运行。沿线各站场可以达到无人操作的水平，还可以提供最低费用下运行的最优化程序。美国华盛顿 Bellingham 的Olympic （400英里长）输送炼油产品的管线都是采用SCADA 系统，实现全线监控。从调研情况看，国外长输管道安全管理的特点是将整体优化运行技术应用于输送管道上，与安全管理、节能降耗、降低成本有机结合，实现计算机批量跟踪、界面位置确定和运行状况检测。
2.2注重管道安全评估
欧美等发达国家已将风险分析方法应用到油气管道，对新建或已建管道进行风险评估。管道安全评估国际标准化组织发布的ISO13623/2000“石油及天然气管道输送系统”中，管道设计部分的公共安全条文规定：天然气管道及通过高层建筑、公路交通繁忙、当地已埋设有不少地下设施地区的输油管道，应进行安全性评价。该规范要求根据五类事故根源，对设计、施工或操作失误，材料或零件损坏、腐蚀、第三方活动、自然灾害所引发的事故频率及危害性进行评价和风险计算，结果与安全要求对比后得出结论，并
提出降低危害的建议。管道何时更换管段和涂层，何种情况下必须维修或不必维修，必须有合适的判定标准。标准太高会造成不必要的维修和资金的浪费，标准太低又会使一些需要采取措施的管段不能得到及时的更换和维修，造成管道风险加大。国外管道公司多数参照ASTMB31G 标准进行安全评估。
国际标准经组织1996年发布了ISO/CD14690“石油天然气工业健康、安全和环境管理体系。”这一标准公布后很快得到了世界各大石油公司的认可，并在油气管道建设、管理中实施。为了适应管道完整性检查和维护的需要，美国管道行业实行了风险管理制度，对风险进行正确和科学地识别、评价和有效地管理。将危害降低至目前可以接受的最低水平，实施风险管理示范规划活动。多家油气管道公司申请并被接受参加这项活动，每个公司都提交一份有特色的风险管理计划，最后还要得到认证。美国石油协会（API ）对油气管线也发布了很多标准，如API RP1123、API Pub1156、API Pub1158等。
2.3建立油气管道事故库
国外在油气管道安全评估、风险分析及可靠性设计中都应用了概率论与统计方法来分析判断事故发生的可能性。诸如管道的可靠性指标：单位长度管道率、平均故障间隔时间、平均故障修复时间等都是概率意义的数值。需要从大量子样的分析中得到这些数值。油气管道的这些数据只能从已有管道的事故统计中得到。欧美发达国家均有积累多年的管道事故数据库，包括我国的一些长输管线的建设都参照国外的数据，如陕京输气管道可靠性设计中输气管道故障率就采用了欧洲输气管道数据库的资料。
2.4开发泄漏检测技术
国际上已开发出的管道泄漏检测的方法主要有两类：一类是基于磁通、超声、涡流、录像等技术的管内检测法，此类方法较为准确，但是投资大，适用于较大口径管道，但易发生管道堵塞、停运等事故；另一类是外部检测方法，包括直接检测油气泄漏的直接检测法和检测因泄漏而引起的流量、压力、声音等物理参数发生变化的间接检测方法。这些检测方法主要通过超声、光学、涡流及射线等实现。例如：利用声的发射及反射原理对泄漏的部位进行检测，这种方法受外界的影响大，误差及误报率高。
美国柯罗尼尔公司与IPLPartiners 有限公司共同出资，开发检查液体管道用的新装置——弹性波检测“清管器”，就是利用超声波技术查明管焊缝上存在的裂纹。利用X 光等探测法进行无损检测，检测时间较长，设备的价格也较昂贵。美国奥斯博国际有限公司开发两种比较流行的检测技术：PFC2000便携式管道检测仪和动态测漏系统（LeakNet ），PFC2000便携式管道检测仪利用X 射线检测；LeakNet 是采用管线动态智能点分析法（SMARTPOINTS ），可连续监测和消除误报，此系统在美国、加拿大被广泛应用于油、气管道的泄漏检测。
美国研制的智能管线检测仪（Smart Pig ），俗称“智能管道猪”可以检测管道缺陷、漏点等，并能确定其确切的位置。美国运输部规定，新建和发行的管道必须设置智能清管器收发装置。加拿大BJ 管道检测服务公司推出VETRA 检测仪，号称第二代“智能管道猪”，检测原理为漏磁检测（Magnetic Flux Leakege ），采用了三维传感器结构，检测仪在管内向前速度一般控制在3m/s，BJ 公司是目前世界唯一可以提供管内缺陷三维分析
与图像的公司，缺陷准确误差实际可达6～7mm 。加拿大有人把这种利用清管器作为载体的管内智能在线检测装置比喻为“指纹印鉴定法”（fingerprint ），就像外国人在美国入境时按指纹一样，可见其精确性与重要性。
还有一种所谓“综合检测装置”，即把常用的几种管内检测技术整合到一个装置上进行一次性检测，以节约费用。这样，可提高检测数据可靠性。从这种检测过程中获得的数据经过分析之后，可对管道的整体状况得出最终结论。国外也有利用对管道内流体进行建模等手段对管道泄漏进行监测。
现在，对于人工巡线这种最原始的管道外检测技术还在应用，只是携带的装备更先进了。美国Spectratek 公司开发出一种航空测量与分析装置，可装在直升机上，对管道泄漏可以进行准确判断。随着传感器技术、计算机技术的深入发展，各种管外动态检测技术应用越来越多，如：压力点分析法、特性阻抗检测法、互相关分析法、压力波法、流量差监测法、管道瞬变模型法，等等。
地下管道探测检漏技术发展也越来越快，通过向地下管道发送一个交流信息源，当地下管道防腐层被腐蚀，在漏点处就会形成电流回路，将产生的漏点信号向地面辐射，并在漏点正上方辐射信号最大。根据这一原理找到漏蚀点，可在不挖开的情况下方便准确地查出地下金属管道的走向、深度和绝缘防腐层腐蚀点、泄漏点的精确位置，可检测地下5m 内的金属管道，发射距离50m ～5km 。
最近，国外还研究一种针孔检测技术——便携式针孔电火花检测仪（PCWI 检测仪），用于检测导电基体上的非导电涂敷表面（包括混凝土）的涂层孔隙（小孔和缝隙），主要检测储罐、阀门和管道防腐层。这种便携式针孔电火花检测仪为高压仪器，ABS 外壳，可提供高达30kV 的稳定直流输出。例如德国EPK （Elektrophysik ）公司POROTEST 针孔检测仪可以在所有金属基体的绝缘防腐层中，发现肉眼看不到的穿透针孔和裂隙。POROTEST-DC 针孔检测仪，可配三种高压探头，提供稳定的直流测试电压。
可见，在检测管道腐蚀方面，国外更多的是开发一些间接测量技术，如电位梯度法（DCVG ）和管中电流去（PCM ），可以在不挖土的情况下就能了解管道的完整性，采用计算机软件分析，掌握管道腐蚀控制的系统状态。英国雷迪公司的RD-PCM 型埋地管道外防腐层检测仪，就是采用双水平线圈和垂直线圈电磁技术，由一台发射机和一台接收机构成，可以直接检测地下管道腐蚀情况。
3结论与建议
我国长输管道建设正处于蓬勃发展时期，包括原油管道、天然气管道和成品油输送管道的建设越来越多，如拟建的较大工程有中俄输气管道工程、中俄原油管道工程等，不久的将来，我国将建成7个大的区域性管网。针对我国管道建设情况及目前在役管道安全现状，借签国外作法，提出几点建议。
（1）加大立法力度。我国的管道运输已经成为第五大运输业，目前只有《石油、天然气管道保护条例》、《海底电缆管道保护规定》等条例、还应借鉴国外做法加大立法力度，建立管道方面的专门法律，将管道安全作为一项重要的公共安全工程来抓，以进一
步加大对油气管道的安全管理。
（2）加强管道安全方面的科研工作。对管道腐蚀失效机理进行研究，建立管道及涂层寿命模型，为防腐措施的制定及判废标准的建立提供理论基础，指导生产实际和减少腐蚀损失。
（3）提高过程控制水平。我国油气长输管网的自动化总体水平较低，而新建管线自动化控制水平都比较高，如20世纪90年代建的陕-京输气管线，现在建的“西气东输”管线等，SCADA 系统逐步在国内应用。而对在役管线如何提高自动化管理水平，需要深入研究。
（4）建立我国油气管道事故数据库。建议针对我国油气管道事故特点进行全面调研，建立全国性的或者是区域的管道事故数据库，有利于指导新建管线，及在役管线的安全管理。
（5）建立HSE 管理体系，重视风险评估工作。建立实行HSE 管理体系是规范管理、提高油气管道整体安全管理水平的有效途径。在HSE 管理体系中，风险辨识与评估工作尤为重要，风险分析方法应用于油气管道的工作在我国刚起步，有关风险分析方法研究、评判尺度、油气泄漏后危险评估，都需要结合我国实际开展风险评估工作，逐步应用定量分析模型和方法。建议建立油气管道安全评价数据库，为管道系统的统计分析、可靠性评价、抗震评价、腐蚀预测、剩余寿命预测等提供基础数据和依据。
（6）重视泄漏诊断方法的研究开发。开发长输管道自动监测系统，提高在役管线安全控制水平，能及时根据管线压力波动等趋势，快速判断输油状况、管道泄漏情况，确定泄漏位置。在目前情况下，我国长输管道若发生泄漏，主要还是通过人工巡检方式查找泄漏位置，进行维护，工作效率低，准确性差。国内也有人开始研究泄漏诊断专家系统，以解决管道泄漏诊断难题。
（7）提高管道检测水平和能力。我国已经明确规定了油气管道全面检测和一般性检测的周期。随着我国油气管道总长度增加和管道服役年限的增长，管道检测将越来越受人们重视，加快检测手段和方法现代化的研究，提高检测准确性和精度势在必行。国产“管道猪”已经问世，对提高我国管道检测水平起到重要作用。
（8）建立长输管道防腐、检测专业化队伍。根据国外的经验，逐步建立专业化的管道防腐队伍、检测队伍，以专业化的水平对管线进行定期检测维护。
国外长输管道安全管理与技术综述
（作者：李文波 苏国胜）
油气长输管道具有管径大、运输距离长、压力高和输量大的特点，逐渐成为油气输送的主要途径。随着建设量的增大，老管线服役时间的增长，长输管道事故的增多，管道安全问题越来越受到人们的重视。本文对国外近几年的长输管线安全方面的一些做法作了综述与分析，针对我国的情况提出几点建议。
1国家立法方面
西方国家对长输管道的安全问题非常重视，美国、加拿大、英国等国家的管道公司都开始讨论管道完整性管理问题。美国早在30年前为严防管道破坏就颁布了《管道安全法》，2002年11月又通过了《管道安全改进法》；管道安全局（OPSO ）也新颁布了《天然气管道完整性管理条例》，2003年1月颁布了《输气管道完整性管理推荐规则制定办法的通知》。这些法规的频布，旨在进一步确保国家管道网的安全，进一步阐明管道作业者的资格认证和管道完整性管理的概念。管道完整性管理涉及内在和外在两方面的问题，内在的问题主要有管道自身老化（管道设计寿命一般为30年），年久失修，管壁因腐蚀、磨蚀而变薄；或因存在诸如屈曲、擦伤、压痕和焊缝烧穿及环向裂纹等缺陷；或因气体含硫化氢和二氧化碳等腐蚀性成分；或因疲劳腐蚀和氢致裂纹腐蚀问题，在国外管道氢致裂纹被称之为管道上的“艾滋病”。外在因素是指因第三方施工而导致的管道破坏，像我国还存在一种特殊的人为破坏情况是“打孔盗油”，都属于第三方破坏问题。
2安全技术方面
2.1重视过程控制的研究
国外比较注重研究开发和提高管道监控系统和计算机网络管理系统的自动化水平。应用较多的是长输管道监控与数据采集系统（SCADA ）。该系统包括传感器、控制器、远程终端、通讯连接、主SCADA 计算机。可以实现长输管线全线集中监控，密闭输送和优化运行。沿线各站场可以达到无人操作的水平，还可以提供最低费用下运行的最优化程序。美国华盛顿 Bellingham 的Olympic （400英里长）输送炼油产品的管线都是采用SCADA 系统，实现全线监控。从调研情况看，国外长输管道安全管理的特点是将整体优化运行技术应用于输送管道上，与安全管理、节能降耗、降低成本有机结合，实现计算机批量跟踪、界面位置确定和运行状况检测。
2.2注重管道安全评估
欧美等发达国家已将风险分析方法应用到油气管道，对新建或已建管道进行风险评估。管道安全评估国际标准化组织发布的ISO13623/2000“石油及天然气管道输送系统”中，管道设计部分的公共安全条文规定：天然气管道及通过高层建筑、公路交通繁忙、当地已埋设有不少地下设施地区的输油管道，应进行安全性评价。该规范要求根据五类事故根源，对设计、施工或操作失误，材料或零件损坏、腐蚀、第三方活动、自然灾害所引发的事故频率及危害性进行评价和风险计算，结果与安全要求对比后得出结论，并
提出降低危害的建议。管道何时更换管段和涂层，何种情况下必须维修或不必维修，必须有合适的判定标准。标准太高会造成不必要的维修和资金的浪费，标准太低又会使一些需要采取措施的管段不能得到及时的更换和维修，造成管道风险加大。国外管道公司多数参照ASTMB31G 标准进行安全评估。
国际标准经组织1996年发布了ISO/CD14690“石油天然气工业健康、安全和环境管理体系。”这一标准公布后很快得到了世界各大石油公司的认可，并在油气管道建设、管理中实施。为了适应管道完整性检查和维护的需要，美国管道行业实行了风险管理制度，对风险进行正确和科学地识别、评价和有效地管理。将危害降低至目前可以接受的最低水平，实施风险管理示范规划活动。多家油气管道公司申请并被接受参加这项活动，每个公司都提交一份有特色的风险管理计划，最后还要得到认证。美国石油协会（API ）对油气管线也发布了很多标准，如API RP1123、API Pub1156、API Pub1158等。
2.3建立油气管道事故库
国外在油气管道安全评估、风险分析及可靠性设计中都应用了概率论与统计方法来分析判断事故发生的可能性。诸如管道的可靠性指标：单位长度管道率、平均故障间隔时间、平均故障修复时间等都是概率意义的数值。需要从大量子样的分析中得到这些数值。油气管道的这些数据只能从已有管道的事故统计中得到。欧美发达国家均有积累多年的管道事故数据库，包括我国的一些长输管线的建设都参照国外的数据，如陕京输气管道可靠性设计中输气管道故障率就采用了欧洲输气管道数据库的资料。
2.4开发泄漏检测技术
国际上已开发出的管道泄漏检测的方法主要有两类：一类是基于磁通、超声、涡流、录像等技术的管内检测法，此类方法较为准确，但是投资大，适用于较大口径管道，但易发生管道堵塞、停运等事故；另一类是外部检测方法，包括直接检测油气泄漏的直接检测法和检测因泄漏而引起的流量、压力、声音等物理参数发生变化的间接检测方法。这些检测方法主要通过超声、光学、涡流及射线等实现。例如：利用声的发射及反射原理对泄漏的部位进行检测，这种方法受外界的影响大，误差及误报率高。
美国柯罗尼尔公司与IPLPartiners 有限公司共同出资，开发检查液体管道用的新装置——弹性波检测“清管器”，就是利用超声波技术查明管焊缝上存在的裂纹。利用X 光等探测法进行无损检测，检测时间较长，设备的价格也较昂贵。美国奥斯博国际有限公司开发两种比较流行的检测技术：PFC2000便携式管道检测仪和动态测漏系统（LeakNet ），PFC2000便携式管道检测仪利用X 射线检测；LeakNet 是采用管线动态智能点分析法（SMARTPOINTS ），可连续监测和消除误报，此系统在美国、加拿大被广泛应用于油、气管道的泄漏检测。
美国研制的智能管线检测仪（Smart Pig ），俗称“智能管道猪”可以检测管道缺陷、漏点等，并能确定其确切的位置。美国运输部规定，新建和发行的管道必须设置智能清管器收发装置。加拿大BJ 管道检测服务公司推出VETRA 检测仪，号称第二代“智能管道猪”，检测原理为漏磁检测（Magnetic Flux Leakege ），采用了三维传感器结构，检测仪在管内向前速度一般控制在3m/s，BJ 公司是目前世界唯一可以提供管内缺陷三维分析
与图像的公司，缺陷准确误差实际可达6～7mm 。加拿大有人把这种利用清管器作为载体的管内智能在线检测装置比喻为“指纹印鉴定法”（fingerprint ），就像外国人在美国入境时按指纹一样，可见其精确性与重要性。
还有一种所谓“综合检测装置”，即把常用的几种管内检测技术整合到一个装置上进行一次性检测，以节约费用。这样，可提高检测数据可靠性。从这种检测过程中获得的数据经过分析之后，可对管道的整体状况得出最终结论。国外也有利用对管道内流体进行建模等手段对管道泄漏进行监测。
现在，对于人工巡线这种最原始的管道外检测技术还在应用，只是携带的装备更先进了。美国Spectratek 公司开发出一种航空测量与分析装置，可装在直升机上，对管道泄漏可以进行准确判断。随着传感器技术、计算机技术的深入发展，各种管外动态检测技术应用越来越多，如：压力点分析法、特性阻抗检测法、互相关分析法、压力波法、流量差监测法、管道瞬变模型法，等等。
地下管道探测检漏技术发展也越来越快，通过向地下管道发送一个交流信息源，当地下管道防腐层被腐蚀，在漏点处就会形成电流回路，将产生的漏点信号向地面辐射，并在漏点正上方辐射信号最大。根据这一原理找到漏蚀点，可在不挖开的情况下方便准确地查出地下金属管道的走向、深度和绝缘防腐层腐蚀点、泄漏点的精确位置，可检测地下5m 内的金属管道，发射距离50m ～5km 。
最近，国外还研究一种针孔检测技术——便携式针孔电火花检测仪（PCWI 检测仪），用于检测导电基体上的非导电涂敷表面（包括混凝土）的涂层孔隙（小孔和缝隙），主要检测储罐、阀门和管道防腐层。这种便携式针孔电火花检测仪为高压仪器，ABS 外壳，可提供高达30kV 的稳定直流输出。例如德国EPK （Elektrophysik ）公司POROTEST 针孔检测仪可以在所有金属基体的绝缘防腐层中，发现肉眼看不到的穿透针孔和裂隙。POROTEST-DC 针孔检测仪，可配三种高压探头，提供稳定的直流测试电压。
可见，在检测管道腐蚀方面，国外更多的是开发一些间接测量技术，如电位梯度法（DCVG ）和管中电流去（PCM ），可以在不挖土的情况下就能了解管道的完整性，采用计算机软件分析，掌握管道腐蚀控制的系统状态。英国雷迪公司的RD-PCM 型埋地管道外防腐层检测仪，就是采用双水平线圈和垂直线圈电磁技术，由一台发射机和一台接收机构成，可以直接检测地下管道腐蚀情况。
3结论与建议
我国长输管道建设正处于蓬勃发展时期，包括原油管道、天然气管道和成品油输送管道的建设越来越多，如拟建的较大工程有中俄输气管道工程、中俄原油管道工程等，不久的将来，我国将建成7个大的区域性管网。针对我国管道建设情况及目前在役管道安全现状，借签国外作法，提出几点建议。
（1）加大立法力度。我国的管道运输已经成为第五大运输业，目前只有《石油、天然气管道保护条例》、《海底电缆管道保护规定》等条例、还应借鉴国外做法加大立法力度，建立管道方面的专门法律，将管道安全作为一项重要的公共安全工程来抓，以进一
步加大对油气管道的安全管理。
（2）加强管道安全方面的科研工作。对管道腐蚀失效机理进行研究，建立管道及涂层寿命模型，为防腐措施的制定及判废标准的建立提供理论基础，指导生产实际和减少腐蚀损失。
（3）提高过程控制水平。我国油气长输管网的自动化总体水平较低，而新建管线自动化控制水平都比较高，如20世纪90年代建的陕-京输气管线，现在建的“西气东输”管线等，SCADA 系统逐步在国内应用。而对在役管线如何提高自动化管理水平，需要深入研究。
（4）建立我国油气管道事故数据库。建议针对我国油气管道事故特点进行全面调研，建立全国性的或者是区域的管道事故数据库，有利于指导新建管线，及在役管线的安全管理。
（5）建立HSE 管理体系，重视风险评估工作。建立实行HSE 管理体系是规范管理、提高油气管道整体安全管理水平的有效途径。在HSE 管理体系中，风险辨识与评估工作尤为重要，风险分析方法应用于油气管道的工作在我国刚起步，有关风险分析方法研究、评判尺度、油气泄漏后危险评估，都需要结合我国实际开展风险评估工作，逐步应用定量分析模型和方法。建议建立油气管道安全评价数据库，为管道系统的统计分析、可靠性评价、抗震评价、腐蚀预测、剩余寿命预测等提供基础数据和依据。
（6）重视泄漏诊断方法的研究开发。开发长输管道自动监测系统，提高在役管线安全控制水平，能及时根据管线压力波动等趋势，快速判断输油状况、管道泄漏情况，确定泄漏位置。在目前情况下，我国长输管道若发生泄漏，主要还是通过人工巡检方式查找泄漏位置，进行维护，工作效率低，准确性差。国内也有人开始研究泄漏诊断专家系统，以解决管道泄漏诊断难题。
（7）提高管道检测水平和能力。我国已经明确规定了油气管道全面检测和一般性检测的周期。随着我国油气管道总长度增加和管道服役年限的增长，管道检测将越来越受人们重视，加快检测手段和方法现代化的研究，提高检测准确性和精度势在必行。国产“管道猪”已经问世，对提高我国管道检测水平起到重要作用。
（8）建立长输管道防腐、检测专业化队伍。根据国外的经验，逐步建立专业化的管道防腐队伍、检测队伍，以专业化的水平对管线进行定期检测维护。