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          管道研究

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          2019年美國天然氣管道安全法修訂案借鑒

          來源:《管道保護》雜志 作者:胡亞博 時間:2020-9-16 閱讀:

          胡亞博1,2

          1.中石油管道有限責任公司; 2.北京科技大學

           

          摘  要:2019年美國天然氣管道安全法修訂案技術條款可為完善我國天然氣管道安全管理制度、修訂管道保護法律法規提供借鑒,應重視管道基礎數據管理、科學評估管道安全運行壓力、加強非高后果區管段管理,不斷提高天然氣管道安全管理水平。

          關鍵詞:天然氣管道;美國安全法修訂案;管道材料; MAOP;非高后果區

           

           

          提升管道安全管理水平需要從完善政策法規、落實監管機構和體制、改進技術標準規范等方面開展工作[1]。我國2010年頒布實施的《石油天然氣管道保護法》具有重要歷史意義,但與美國等發達國家相比,對部分技術細節的規定仍有差距。借鑒以美國為代表的管道安全管理做法,有助于提高我國管道安全管理水平[2]。自1968年至今,美國已經對天然氣管道安全法進行了10余次修改,以增強管理管道安全的國家和社會行為[3-5]。 2019年10月1日,美國管道和危險材料安全管理局(PHMSA)汲取美國發生的天然氣管道斷裂著火事故教訓,發布了關于天然氣管道安全法修訂案《天然氣管道安全:再確認最大允許操作壓力、擴大評價要求和其他事項》,并于2020年7月1日生效。分析促進該法案形成的兩起事故案例和法案的主要內容,以期從中得到有益的啟示。

          1 兩起事故暴露的問題

          2010年9月9日,美國PG&E公司運營的132號州內天然氣管道在加利福尼亞州圣布魯諾市附近發生斷裂著火事故,造成8人死亡、 58人受傷。事故原因和暴露的問題主要包括:管道建設質量管控不嚴格,制管焊縫存在肉眼可見的焊接缺陷;管道完整性管理程序存在漏洞,事故管段的直焊縫短管被錯誤記錄為無縫管,風險評價未充分考慮焊接缺陷的影響;管道建設時間早于20世紀70年代,按照豁免條款直接將5年內的最高運行壓力確定為最大允許操作壓力;管道安全監管部門沒有及時發現PG&E公司的管理漏洞。

          2012年12月11日,美國Columbia公司運營的SM-80州際天然氣管道在西弗吉尼亞州西森維爾鎮附近發生斷裂著火事故,造成多處房屋受損,距離事故點30米的77號公路的瀝青路面受損、交通長時間中斷。事故原因和暴露的問題主要包括:外腐蝕沒有得 到有效控制,防腐層破損、回填石塊屏蔽陰極保護電流造成管道外壁發生嚴重腐蝕,最終導致韌性斷裂;未充分識別管道失效對附近公路的影響,未將事故管段納入完整性管理程序。

          2002年美國管道安全法案修訂過程中,曾有專家建議將高速公路、橋梁、鐵路、電力設施、自來水廠等基礎設施納入高后果區識別準則, PHMSA未采納相關意見。該事故發生后,美國國家運輸安全委員會(NTSB)又提出了相關建議, PHMSA在2019年修訂案中予以采納。

          2 2019年修訂案主要內容

          2016年, PHMSA公布了聯邦法規(CFR)第49篇第192章(天然氣管道安全法)修訂方案,并收集到數千條意見。 2017年至2018年,美國天然氣管道技術委員會(GPAC)先后開展5次集中研討,對相關意見進行討論。 2019年10月1日, PHMSA正式發布修訂案[6]。因其對天然氣管道運營管理的重要影響,2019年修訂案被美國天然氣管道行業稱為“天然氣管道安全大規則”(Gas Mega Rule),在美國油氣管道行業引起廣泛討論[7]。修訂的技術內容主要包括以下幾方面。

          2.1 驗證管道材料屬性

          2011年法案已經要求管道運營商驗證管道壁厚、屈服強度、焊縫類型等屬性信息的準確性,以保證在此基礎上確定的最大允許操作壓力。 2010年PG&E公司的事故表明,部分管段的材料屬性信息記錄并不完善或準確。 2019年修訂案要求,管道運營商要采取有效方法,驗證高后果區、三級地區、四級地區管段的材料屬性信息,即使在1.25倍最大允許運行壓力(MAOP)條件下完成了壓力試驗的管道,也應收集材料屬性信息。 PHMSA建議將驗證工作與維檢修工作結合,采用抽樣破壞性試驗或在線無損檢測方法,驗證管道的材料性能。

          2.2 再確認最大允許運行壓力

          針對以下三種情況,要對MAOP進行再確認:①MAOP設置不合理,管道發生事故后,恢復運行前應對MAOP進行再確認;②現有管道屬性信息不支持確定最大MAOP的管段中,要對高后果區、三級地區、四級地區、可清管和內檢測的中后果區(定義見2.3節)管段,進行MAOP的再確認;③建設時間較早、適用于以往法案中“Grandfather”豁免條款的管段中,若MAOP條件下形成的應力達到或超過30%屈服強度的,要進行MAOP的再確認。

          同時提出了以下替代做法:①當內檢測、壓力試驗、工程適用性評價等評估方法不適用或經濟代價過高時,可在局部換管后再確定新管段的MAOP;②允許將該法案生效前18個月內的最高實際運行壓力除以安全系數(1.25或地區等級對應安全系數兩者中的最大值),作為該管道的MAOP;③對于潛在影響半徑小于等于45米的低壓力、小管徑管道,若不能采用壓力試驗、內檢測方法對MAOP進行再確認,允許將該法案生效前18個月內的最高實際運行壓力除以系數1.10,作為該管道的MAOP。

          2.3 非高后果區管段的評價

          增加了中后果區(Moderate Consequence Area,MCA)概念和對非高后果區管段進行評價的要求。MCA是指不滿足高后果區識別規則,但潛在影響半徑范圍內有5處或超過5處用于人員居住的建筑物、特定的州際公路、高速公路、以及美國聯邦公路管理局《道路功能分類的概念、標準和程序》規定的其他四車道主干道的管段。 PHMSA最初建議管道運營商在MCA管段采用與HCA管段相同的管理措施,并允許更長的檢測和評價時間間隔,對三級地區、四級地區、可內檢測的MCA管段,在15年內進行第一次評價,后續的評價時間間隔不超過20年。結合收集到的意見, PHMSA最終確定可以只對運行壓力超過30%屈服強度的管道進行評價,在14年內進行第一次評價,后續的評價時間間隔不超過10年。

          2.4 其他事項

          (1)強度評價。增加了管道內檢測標準,要求管道運營單位同時參考API STD 1163―2013《內檢測系統合格標準》、 ANSI/ASNT ILI―PQ―2005《內檢測人員資格和證書》、 NACE SP 0102―2010《管 道在線內檢測》等內檢測標準,為管道內檢測相關設施的設計、施工提供統一標準,只在不能開展內檢測時使用直接評價方法,并將超聲導波測試固化為一種通用的檢測方法。

          (2)再評價時間間隔。 2011年法案允許在7年的再評價時間間隔基礎上有6個月的寬限期。 2019年修訂案進一步明確了相關期限的計算要求。

          (3)收發球筒。要求收發球筒具有安全泄放壓力的保護裝置,明確了使用收發球筒進行內檢測的安全要求。

          (4)超壓報告。 2011年法案要求管道運營商報告管道超壓運行情況。 2019年修訂案進一步明確了報告范圍和內容。

          (5)地震等異常載荷。 2019年修訂案要求管道運營商要識別地震等外力情況可能對管道的影響,及時監測管道壓力波動情況。

          3 借鑒與啟示

          美國管道安全法規中的有些技術內容比相關標準規定更細致,如2019年修訂案重點完善了基礎信息、確認最大運行壓力、非高后果區管段管理等技術細節,可為我國管道管理、管道保護法修訂提供借鑒。

          3.1 管道基礎數據

          隨著管道大數據的逐步形成,管道安全評估理念表現出由數據評估代替風險專家評估、由工程適用性評估代替風險評估的趨勢[8]。我國管道早期建設過程中遺留的歷史問題多,基礎數據大都存在不同程度的缺失。后續需要科學、有取舍地開展數據恢復工作,探索有效的數據管理、使用和分析方法,基于數據促進管道風險管理工作落地、見效。

          3.2 管道安全運行壓力

          國內部分管道運營企業對事故后壓力評估進行了探索實踐,但國家法規和相關標準在確定MAOP、事故后恢復設計壓力運行等方面,還沒有明確的程序和技術要求。后續需要各方共同努力,固化一套更加科學、有效的評估程序和方法。

          3.3 中后果區和臨時高后果區管理

          借鑒美國“中后果區”的概念,加強管道與鐵路、公路、輸電線路等基礎設施在“公共走廊”并行管段的風險識別和安全管理。吸取中緬天然氣管道“6·10”事故的教訓,對因搭建臨時工棚等原因形成的臨時高后果區加強管理。

           

          參考文獻:

          [1] 姚偉.油氣管道安全管理的思考與探索[J].油氣儲運, 2014, 33(11): 1145-1151.

          [2] 吉建立,何仁洋,秦先勇.國外油氣管道安全管理經驗及啟示[J].中國特種設備安全, 2014, 30(5):1-5.

          [3] 帥健,張思弘.美國油氣管道安全立法進程淺析[J].油氣儲運, 2014, 33(11): 1174-1179, 1186.

          [4] 帥健.美國油氣管道的安全管理體系研究[J]. 油氣儲運, 2008, 27(7): 6-11.

          [5] 米琪.柏林翰姆鎮燃氣管道泄露的處理與美國新修訂的H.R.3609《2002年管道安全改進法》 [J]. 城市燃氣, 2004(2): 19-23.

          [6] P i p e l i n e a n d H a z a r d o u s M a t e r i a l s S a f e t yAdministration. Pipeline Safety: Safety of GasTransmission Pipelines: MAOP Reconfirmation,Expansion of Assessment Requirements, and OtherRelated Amendments[N/OL].2019, https:// www.federalregister.gov/.

          [7] Curtis Parker. The clock is ticking - time to preparefor PHMSA’ s mega rule[J]. Pipeline & gasjournal,2019:43-44.

          [8] 馮慶善. 基于大數據條件下的管道風險評估方法思考[J]. 油氣儲運, 2014, 33(5): 457-461.

           

              作者簡介:胡亞博,男, 1988年生,工程師, 2012年碩士畢業于北京科技大學材料科學與工程專業,現主要從事油氣管道完整性管理和3D打印合金研究工作。聯系方式: 010-63595831, gdsyhyb@petrochina.com.cn。

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