调研报告一、课题的来源及意义管道运输是与铁路、公路、航空、水运并驾齐驱的五大运输业之一，它作为一种特殊运输设备，越来越广泛地用于石油、化工、电力、冶金等行业及城镇燃气、供水、供热系统中。

随着经济的发展，管道被视为“工厂的血管”，越来越受重视。

管道运输在运送气体、液体、浆体等散装物品方面具有独特的优势。

管道运输运量大、效率高、消耗小、成本低、见效快、全封闭化、可适应性强。

随着世界地对能源市场的需求急增，管道工业已成为现代工业和国民经济的命脉。

随着管线的不断增多，管龄的增长以及人为破坏、施工损坏或腐蚀等问题的存在，管道事故频频发生，给人民的生命财产和生存环境造成了巨大的威胁。

管道的使用寿命可分为三个阶段：婴儿期、中年期和老年期。

第一阶段为婴儿期，这一阶段失效率较高，但随着时间的延续，失效率逐渐降低；第二阶段为中年期，又称等失效期，这一阶段失效率是恒定的且维持在一个较低的水平；最后进入第三个阶段，即老年期，在老年期期间防腐层失效率又呈增长趋势。

每条管线，由于设计水平、施工质量、介质腐蚀，维护条件以及安全管理水平的差异，各自的浴盆曲线也有所不同，但总的规律是相同的。

据上海1991、1992年两年的统计，管道泄漏事故年平均167次。

这些事故的出现以及调研的情况说明，我国的管道在安全运行二十几年后，已经普遍进入了事故的高发期。

城市埋地燃气管道的腐蚀问题已经到达非解决不可的地步了。

腐蚀是影响管道系统可靠性及使用寿命的关键因素。

据美国国家输送安全局统计，美国45%的管道损坏是由钢管外壁腐蚀引起的。

1981－1987年前苏联输油器管道事故统计表明，总长约24万Km的管线上曾发生事故1210起，其中外腐蚀517次，占事故的42.7％；内腐蚀29次，占2.4％，因施工质量问题造成的事故280次，占23.2％。

我国的地下燃气管道投产1－2年后即发生腐蚀穿孔的情况屡见不鲜，它不仅造成因穿孔引起的油、气、水泄漏损失，而且还可能因腐蚀造成水灾。

特别是天然气管道因腐蚀引起的爆炸，威胁人身安全，污染环境，后果及其严重。

从相关统计数据和调研情况看，国内各燃气使用城市每年因腐蚀造成的管道事故处理费用十分高昂，并且伴有人员伤亡。

天津市目前拥有高中压管线总长达5000多公里，绝大部分是建于上世纪80年代，1993年发生泄漏134次，1994年发生泄漏98次，公司用于专业抢修的费用每年高达上千万元。

重庆市也在上世纪80年代开始大力发展城市用气，现在拥有高压管线2500多公里，每年要抢修1500多次，每次抢修费用少则几万元，多则几十万元，每年用于抢修的费用高达几千万元。

成都煤气公司成立于上世纪70年代，目前拥有管道1000多公里，每年投入的抢修费用也达上千万元。

1995年7月3日，济南和平路的电缆沟发生爆炸，造成13人死亡，48人受伤，经事后认定是煤气泄漏所致。

2001年1月14日凌晨，哈尔滨市道外区长春街，发生燃气泄漏事故，8人中毒、3人死亡，直接经济损失达15万余元，后经调查确定为燃气管道腐蚀所致。

根据2001年、2002年承压特种设备严重以上事故统计的数据，在压力管道故事中2001年死亡21人，伤46人，直接经济损失178.2万元；2002年死亡33人，伤33人，直接经济损失75.6万元，由此可见管道腐蚀所造成的巨大损失。

因此，迫切需要对腐蚀的风险进行分析。

二、国内外发展状况埋地燃气管线是城市“生命线工程”的重要组成部分，具有易受环境腐蚀、各种人为破坏及自然灾害影响的特点。

由于输送管道服役时间不断增长而逐渐老化，且受到各种介质的腐蚀以及其它破坏因素，会引起管道失效事故或泄漏。

燃气管道腐蚀后会蚀穿、断裂，漏气后会着火、爆炸，破坏正常平稳供气，影响用户的生产和生活，不仅给国家造成很大经济损失，也严重威胁人民的生命安全。

1．国外研究现状埋地管道风险管理最早始于20世纪70年代。

美国PRCI(Pipeline Research Committee Intemationa1)对美国和欧洲的输气管道事故数据进行了统计和分类，归纳总结出22种引起管道失效的基本因素。

1985年，美国的Battelle Columbus研究院发表了《风险调查指南》，首先在管道风险分析方面运用了评分法。

W．K．Muhlbauer在此基础上总结了美国近20年开展燃气管道风险评估技术研究工作的成果，于1992年编写了著名的《管道风险管理手册》，详细介绍了管道风险评估的专家评分模型，一度成为世界各国普遍接受且作为开展埋地管道风险评估的重要参考文献；1996年在该书的第二版中增加了大量篇幅介绍不同场合的管道风险评估的修正模型，增加了对环境敏感区域、工作场所压力及潜在人为差错的评价，并且详细介绍了如何利用风险和成本的关系建立资源分配模型；2004年，该书的第三版丰富了原有风险管理方面内容，以更清晰更具体的例子说明了建立风险评估基本模型的程序，增加了穿越段燃气输送管道的风险评估模型的建立方法。

随着人们对燃气输送管道危险性认识日渐增多，国外逐渐发展起了新兴的管道完整性管理体系，对所有影响管道完整性的因素进行综合、一体化的管理，从拟定工作计划、流程和文件到进行管道风险分析、了解事故发生的可能性和事故后果、制定预防和应急措施、定期进行管道完整性检测和评价等，内容包括管道设计、施工、运行、监控、维修、更换、质量控制和通信等全过程，并贯穿管道整个运行期。

目前这一管理体系在燃气长输管道管理中日益受到重视。

在工程应用上，国外早在20世纪60年代末期就开始注意管道工程中考虑在役管线的检测和剩余强度评价，如：美国石油学会颁布的《基于风险的检验规范》(API 581)、《燃气管道系统完整性·补充文件》(ASME B31.8S)、《确定已腐蚀管线剩余强度手册·压力管道规范补充文件》(ASME B31G)。

至20世纪90年代初，美国的许多燃气管道都已应用了风险管理技术来指导管道的维护工作。

随后加拿大、欧洲的发达国家也先后加入了管道风险管理技术的开发和应用行列。

英国Advantica公司通过统计分析大量管道资料及进行灾害模拟试验，在对天然气管道的危害因素进行概率分析和事故后果量化的基础上，建立了输气管道定量风险评估技术，其专家分析软件PIPESAFE已经应用于英国及世界多个国家的高压天然气管道。

加拿大C-FFR公司也成功开发了管道维护和检测的风险分析软件包(PIRAMID)，用于管道的失效概率分析、失效后果和总风险计算。

随着新学科的出现和新技术的发展，新方法、新技术也应用于埋地管道风险分析研究中。

如利用模糊神经网络对埋地管道缺陷进行仿真和模拟，并对埋地管道各种缺陷进行分类。

GIS技术目前也正迅速成为用于设施管理、寿命周期检测、风险分析、协调管理、改进运营效率的有效手段。

管道GIS技术目前广泛应用于美国、挪威等国家。

2．国内研究现状20世纪90年代中期，我国已开展了有关燃气管道安全评价的系列研究及应用试验工作。

在我国最早由潘家华教授在1995年全面介绍了美国的《管道风险管理手册》。

九五期间，中国石油天然气总公司和国家质量技术监督总局联合组织了“燃气管道检测与安全评价技术研究”国家重点科技攻关项目。

十五科技计划中，进一步将城市燃气管道的风险评估作为重点研究内容。

国内燃气长输管道的风险评估技术发展最快。

研究人员在借鉴国外研究成果的基础上，综合运用专家评分法、故障树法和模糊数学等多种分析方法，提出了一系列切实可行的评价方法。

长输管道方面，我国学者在长输管道可靠性分析、剩余强度、寿命预测、风险评估等方面进行了大量的研究工作，如：利用有限元分析法，建立管道腐蚀缺陷非线性分析模型，对含缺陷燃气管道在各种外荷载作用下进行应力一应变的数值模拟；实现了长输管道的风险评估，对管道失效可能性和后果的量化评估进行了一定的研究，提出了基于风险的燃气管道完整性维护决策方法。

城市燃气管网系统方面，采用故障树分析方法对管道液化石油气的火灾爆炸原因和后果进行分析，建立了燃气泄漏及由此引起的火灾爆炸事故风险评估模型，提出了风险评估中的不确定性问题和解决方法。

利用模糊风险评估方法建立了天然气管网失效因素体系和失效后果体系，并对管网的风险可接受程度进行探讨，较全面地考虑了天然气管网失效可能性和失效后果严重度的影响因素，克服了只依靠失效概率进行评估带来的片面性和局限性。

工程应用上，2000年西南石油学院和中国石油西南分公司联合研制开发的“输气管线风险评价软件”在重庆气矿达卧输气管道上成功进行了全线的风险分析与评估，标志着目前国际上通用的评分法已经在我国现役长输燃气管道上达到实际应用水平。

由于城市燃气管道风险影响因素众多，从设计、施工、操作到第三方破坏、腐蚀破坏、后果研究等方面多达几百个相关因素，加之我国城市燃气管道建设初期并没有建立相应的历史数据和原始设计资料库，管道投入使用后的运行情况完全依靠人工记录，大量资料缺失，这些客观情况增加了建立城市埋地燃气管道风险评估方法和模型的难度，削弱了城市燃气管道原始数据的真实性和可靠性。

目前在城市埋地燃气管道风险评估方面尚未形成系统、完整的风险评估技术。

三、课题的研究目标、内容、方法手段、进度安排1．研究内容、研究目标本论文主要从城市燃气管网的腐蚀和风险分析两个方面进行研究。

主要包括城镇燃气管网的特点及管道腐蚀事故调查分析、埋地燃气管道腐蚀原因分析、城市埋地燃气管网腐蚀风险评价以及一些对策措施建议。

①城市燃气管网腐蚀分析埋地燃气管道的腐蚀包括外壁腐蚀和内壁腐蚀。

外壁腐蚀主要可分为如下几种：土壤腐蚀、微生物腐蚀（细菌腐蚀）、杂散电流腐蚀。

由于有外防腐层及阴极保护等措施，管外腐蚀往往要轻得多。

据报导，由腐蚀造成的燃气管道失效的实例中，管道内壁腐蚀的比例远大于管外腐蚀。

目前，对于燃气管网的腐蚀，主要采用防腐涂层以及阴极保护的方式进行防护。

②城市燃气管网腐蚀风险评价本论文采用模糊综合评价法对燃气管网的腐蚀进行风险评价，步骤如下：a．调查城市燃气管网腐蚀的相关资料。

b．建立模糊风险评价模型。

首先确定所研究的评判对象为城市燃气管网腐蚀，然后划分城市燃气管网腐蚀的因素集。

c．对城市燃气管网腐蚀进行单因素评判。

专家数量少，因此采用模糊语言算法，即针对燃气管网腐蚀的影响因素的可能性设定7个评价语言，并用数字序列表示。

d．权重向量的确定。

e．各级因素的模糊综合评价。

f．燃气管网腐蚀风险值的确定。

包括城市管网腐蚀影响因素的总体可能性的计算，以及腐蚀所造成的后果严重程度的计算。

本论文通过对城镇燃气管网的特点及管道腐蚀事故进行调查分析，通过分析埋地燃气管道发生腐蚀的影响因素，最后确定了采用半定量的评价方法——模糊综合评价法对埋地燃气管网进行风险评价，最后提出对应的对策措施建议。