天然气管道风险分析及应急管理

天然气管道风险分析及应急管理

吕　奎，孔益平，周　宇，何华刚

（）中国地质大学工程学院，武汉４３００７４

摘　要：为了有效控制天然气管道的风险，需建立全面、综合的管道应急管理。本文根据天然气管道风险的特点，分别从工艺站场、输气管道、自然灾害、第三方破坏四个方面对天然气管道风险进行了分析，并从应急管理过程的应急准备计划、应急反应、恢复四个阶段提出了天然气管道应急管理的具体内容。该研究对控制天然气风险消除、

保障天然气管道的正常运行具有重要的意义。管道事故的风险、

关键词：天然气；管道；风险分析；应急管理

（）中图分类号：Ｘ９２８．０３；ＴＥ９７３　　　文献标识码：Ａ　　　文章编号：１６７１１５５６２０１２０２０１１７０５－－－

ＲｉｓｋＡｎａｌｓｉｓａｎｄＥｍｅｒｅｎｃＭａｎａｅｍｅｎｔｏｆＮａｔｕｒａｌＧａｓＰｉｅｌｉｎｅｓ　　　　　　　ｙｇｙｇｐ　

，，ＬＶ　ＫｕｉＫＯＮＧ　ＹｉｉｎＺＨＯＵ　Ｙｕ，ＨＥ　Ｈｕａａｎ－ｐ－ｇｇｇ

（ＦａｃｕｌｔｏＥｎｉｎｅｅｒｉｎＣｈｉｎａ　ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏＧｅｏｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｗｕｈａｎ４３００７４，Ｃｈｉｎａ）　ｙｆ　ｇｇ，ｙｆ　　　

：，ＡｂｓｔｒａｃｔＩｎｏｒｄｅｒｔｏｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｎａｔｕｒａｌｒｉｓｋｉｔｉｓｎｅｃｅｓｓａｒｔｏｅｓｔａｂｌｉｓｈｔｈｅｓｎｔｈｅｔｉｃａｓｉｅｌｉｎｅｉｅ　　　　　　　　　　　　　　－ｙｙｙｇｐｐｐｐ　　

，ｌｉｎｅｅｍｅｒｅｎｃｍａｎａｅｍｅｎｔ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｔｏｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｎａｔｕｒａｌａｓｉｅｌｉｎｅｒｉｓｋｔｈｉｓａｅｒａｎａｌｚｅｓｔｈｅ　　　　　　　　　　　ｇｙｇｇｇｐｐｐｐｙ　　，，ｒｉｓｋｆｒｏｍｓｏｔｓｔｒａｎｓｏｒｔａｔｉｏｎｎａｔｕｒａｌｄｉｓａｓｔｅｒｓａｎｄｔｈｅｔｈｉｒｄｄｅｓｔｒｕｃｎａｔｕｒａｌａｓｉｅｌｉｎｅｒｏｃｅｓｓｉｅｌｉｎｅｓａｒｔ　　　　　　　　　　　　－ｐｐｇｐｐｐｐｐｐｙ　

，ｔｉｏｎ．Ａｉｍｉｎａｔｄｅｃｒｅａｓｉｎｔｈｅｎａｔｕｒａｌｒｉｓｋａｎｄｉｔｓｈａｚａｒｄｓｓｅｃｉｆｉｃｎａｔｕｒａｌｅｍｅｒｅｎｃａｓｉｅｌｉｎｅａｓｉｅｌｉｎｅ　　　　　　　　　　　　ｇｇｐｇｙｇｐｐｇｐｐ　　，，ｍａｎａｅｍｅｎｔｉｓｒｏｏｓｅｄｆｒｏｍｒｉｓｋｒｅｍｏｖｉｎｌａｎｒｅａｒｉｎｅｍｅｒｅｎｃｒｅｓｏｎｓｅａｎｄｒｅｃｏｖｅｒｉｎ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗ　　　　　　　　　　ｇｐｐｇｐｐｐｇｇｙｐｇ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈｉｎｅｍｅｒｅｎｃｍａｎａｅｍｅｎｔｔｏｗａｒｄｓｒｉｓｋｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｃｏｎｔｒｉｂｕｔｅｓｔｏｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｒｉｓｋｏｆｎａｔｕｒａｌａｓｔｈａｔ　　　　　　　　　　　　ｇｇｙｇｇ　　ｉｅｌｉｎｅａｃｃｉｄｅｎｔｓａｎｄｒｏｔｅｃｔｔｈｅｎｏｒｍａｌｏｅｒａｔｉｏｎｏｆｎａｔｕｒａｌａｓｉｅｌｉｎｅｓ．　　　　　　　　　　ｐｐｐｐｇｐｐ

：；；；ａｓｉｅｌｉｎｅＫｅｗｏｒｄｓｎａｔｕｒａｌｒｉｓｋａｎａｌｓｉｓｅｍｅｒｅｎｃｍａｎａｅｍｅｎｔ　　ｇｐｐｙｇｙｇｙ　　

０　引　言

能源是国民经济发展的动力。近几年天然气消费量迅速增长，天然气领域的投入和天然气储量、产量和贸易量也呈迅速增长态势，并显示出增长的巨大潜力。伴随着天然气消费市场的不断扩大，作为天然气主要运输方式的管道运输也顺势而发。截止到２中国的天然气管道已经增加到４．０１０年底，５万按照规划，到２ｋｍ，０１５年油气干线管道将超过１０

［］

万ｋ中国将形成一个庞大的油气管道运输网１。ｍ，

随着天然气管道的飞速发展，管网的不断延伸，由于天然气管道具有高能高压、易燃易爆、有毒有害、连续作业、链长面广、环境复杂等特点，加之由于腐蚀、材料缺陷、外部操作失误、安装不当等原因，天然气管道在长期运营过程中可能会造成破裂、泄漏

收稿日期：２０１１１０２６２０１１１１０３－－　　修回日期：－－

由此带来的安全事故频发，已经造成大量的人员等，

２，３］

。目前国外不同国家和地区的伤亡和财产损失［

（），事故率仅为０．并且还３８～０．６０次／１０００ｋｍ·ａ　

在不断下降，而我国２０世纪９０年代建设的天然气

［４］

（）。因此，管道事故率高达４．２次／１０００ｋｍ·ａ　

对天然气管道进行风险分析和应急管理非常必要，

它不仅是预防事故发生和减少事故损失的有效方法，而且通过分析管道风险所造成的后果、范围及特点，将有助于降低天然气管道事故造成的灾害程度，确保管道安全正常运行。

１　天然气管道风险的特点

天然气管道输送的介质为天然气，天然气主要组分为甲烷，还含有少量的乙烷、丙烷、ＣＯＮ２、２及

，：＿作者简介：吕　奎（男，硕士研究生，主要研究方向为灾害事故的动力学模拟与信息技术应用。Ｅ－ｍ１９８７—）ａｉｌｌｋｌ２６．ｃｏｍ＠１ｙｊ

火灾和爆炸是天然气管道系统的主要事Ｈ２Ｓ气体，

天故类型。与危险化学品的其他运输方式相比较，然气管道的风险有其独特的特点，主要表现在：）事故后果严重。天然气是易燃易爆的气（１

体，在空气中只需较小的点燃能量就会燃烧。当天然气与空气混合，其浓度在ＬＦＬ～ＵＦＬ范围内时，遇点火源将会发生火灾或爆炸，其爆炸瞬间为产生高温的燃烧过程，爆炸波速可达２高压、０００～３０００　　／，破坏力极大。另外，部分含硫天然气泄漏后，ｍｓ

可导致人员窒息、昏迷，甚至死亡。（）事故范围广泛。天然气泄漏后，将随风场２

分布而扩散，可造成较大范围内的人员伤亡。如比空气轻的可燃气体逸散在空气中，容易与空气形成爆炸性混合物，顺风飘逸，遇火源即爆炸蔓延；比空将飘逸在地面、沟渠、气重的可燃气体如发生泄漏，

厂房死角，长时间聚积不散，一旦遇火源即可燃烧和爆炸。

）管道穿越区复杂。天然气管道穿越的区域（３包括平原、台地、丘陵和山地、河网区等，其地质构造对管道防腐处理、阴极保护和抗震及气象条件复杂，

设计等造成一定的影响。如安阳—洛阳天然气管道汤河、永通河等达１要经过的河流包括安阳河、５处之多，其中以定向钻方式穿越黄河达４穿越０００ｍ，　高速公路１铁路７次、０次。

（）管道穿越区人口分布密集。天然气管道的４

主要功能是将上游天然气向沿途和下游的城市输送，所以它必然会经过人口居住区和人口稠密区域，一旦发生泄漏、火灾等事故，极可能影响周边地区人群的生命财产安全，因此对管线安全运营的要求很其中高。比如安阳－洛阳管道要经过１６个行政区，一级行政区穿越长度为７二级行政区穿越长１ｋｍ，度为１三级行政区穿越长度为９５６ｋｍ，６ｋｍ。

２　天然气管道的风险分析

天然气管道系统是一个复杂的工艺过程，涉及

［５］

。天然气管天然气集气、输气和分配等（见图１）

影响其安全运输的危险有害因素道跨越区域广泛，

也很多，主要包括：工艺站场危险有害因素、输气管自然灾害、第三方破坏等方面

。道危险有害因素、

图１　天然气管道系统

Ｆｉ．１　Ｎａｔｕｒａｌｓｓｔｅｍａｓｉｅｌｉｎｅ　　　ｇｙｇｐｐ

２．１　工艺站场危险有害因素分析２．１．１　场站主要设备

压缩机组在运行过程中，温度、压力、振动等因素都会使其产生疲劳而损坏。另外，由于材质、安装其缸体连接处、吸排气阀门、设备主体质量等原因，

和管道的法兰、焊接和密封等部位缺陷也可造成天同时还会存在由振动超限引起天然气泄然气泄漏，漏的可能。

过滤分离设备主要是去除天然气中的水分固体颗粒，当过滤分离器的滤芯堵塞时，而差压变送计没有及时检测到，或没有及时排放天然气，就会由于憋压而造成天然气泄漏事故。

在天然气管道清管作业中，若接收筒带压，如果

就有可能对操作人员造成伤仪表失灵或操作不当，

害；清管器收球筒设有快开盲板，若安装或操作不当，也极易发生天然气泄漏事故。此外，清出的固体废物中可能含有硫化亚铁，因其具有自燃性，若处理清出的液体废物中除水外还不当可引发火灾事故；

含有少量轻烃物质，若处理不当也可引发火灾事故。２．１．２　放空系统

放空系统是在火炬系统出现故障时，将管道中或管道运行压力超过设定值时，气体直接排入大气，

泄压排放。放空系统主要采用直接压力保护阀泄压方式，气体直接排入大气环境，但当这些气体与空气混合达到爆炸浓度极限时，存在爆炸的危险。２．１．３　自动控制系统和仪表

天然气管道系统一般采用ＳＣＡＤＡ自动控制系调度和管理，实现站内数据采集统对全线进行监控、

及处理、连锁保护、顺序控制、连续控制以及对工艺并与调度控制中心交换各种设备运行状态的监视，

数据与信息。站场仪表主要完成压力检测、压力及过滤分离、站场紧急停车、超压及火灾等流量控制、

紧急情况下自动关闭、保护设备参数检测、可燃气体检测与报警等。这些设备和仪表的可靠性关系到泄压阀动作的灵敏度。压力自动监控系统是管输工艺一旦系统误差过大或误动作，可引发因的控制关键，

误判断泄漏而关断阀门的情况，造成不必要的经济而当仪表失灵时，则可能由于天然气泄漏未被损失；

及时发现，从而酿成重大事故。２．１．４　电气设备

变配电所电气设备当出现接地失效、过载、短绝缘破损以及电气设备本身缺陷等，将可能导致路、

电器着火。另外，工艺生产区照明设施等若未能达到防爆等级要求，当空气中可燃气体混合浓度达到爆炸下限时，也易引起火灾和爆炸事故的发生。２．２　输气管道危险有害因素分析

输气管道的主要功能是传送气体介质，一旦天然气从管道泄漏，很可能在泄漏区域内形成爆炸云团，遇到火源后爆炸，造成区域内人员的伤亡。影响材料缺陷、输气管道安全运行的危险有害因素包括：焊接缺陷、腐蚀等。２．２．１　腐蚀

腐蚀会造成天然气管道壁厚减薄，容易变形或爆或管道腐蚀穿孔。腐蚀失效是天然气管道主要失破，

—２效形式之一，表１是我国四川１９６９００３年间输气管道事故分类情况，由于四川地区大部分输气管道已加之早年施工技术水平及材料问进入或超出服役期，

题使得管道本身的腐蚀问题日益凸现，因此腐蚀造成

［］为３的失效占该输气管道事故的第一位，９．５％６。

在某些特定的介质中，由于腐蚀介质与应力的协同作用而发生的脆性断裂现象。该类腐蚀一般会在没有症状的情况下突然发生，可造成对天然气管道的相对于电化学点腐蚀或线腐蚀的易控性严重破坏，

７］

。而言，应力腐蚀开裂的风险更高［

天然气管道外腐蚀是指管道外防腐层受外力破坏，或管道阴极保护系统失效时，管道外表面受埋地硫化物含量、氧化还原电位、管道所处的土壤类型、

微生物等因素的影响而造成的管道化学腐蚀、电化微生物引起的腐蚀等。化学腐蚀是一种全学腐蚀、

面的腐蚀，因此危害相对较大，而其他几类则易形成局部腐蚀乃至穿孔，危害相对较小。此外，输气管道附近若有平行电力线、电气化铁路、平行的油气管道或变配电设施等，易在输气管道埋地附近产生杂散从而易导致泄漏、火电流而增加对管道的腐蚀危害，

８］

。灾、爆炸等事故［

２．２．２　管道材料缺陷或焊接缺陷

材料缺隐或焊接缺陷在美国的天然气管道事故

［９］

。表１数据表明，原因中占第三位（见表２）在我

施工缺陷和材料缺陷导国四川天然气管道事故中，

致的事故在１９６９—２００３年间占事故总数的３３．６％。

管道材料缺陷或焊接缺陷的事故类型很多，既有材质问题，也有焊接工艺问题，还可能包括作业人员操作失误问题。表３是美国１９９１—２０１０年天然气管

９］

，由此可见道材料失效事故原因分类及事故数量［

其中大多数事故是由于材料问题引起。２．３　自然灾害

天然气管道在输送的过程中会穿越复杂的地质这些区域内的各种自然灾害都会对天然气管道区域，

的安全运行产生影响。这些自然灾害主要包括：山地地质灾害、平原地质灾害、地震破坏、气象灾害等。２．３．１　山地地质灾害

滑坡、泥石流主要发生在山区，都属于斜坡作用导致的土壤移动。滑坡会造成下滑的土体和岩石冲击或拉断天然气管道，造成气体泄漏，引发火灾爆炸事故。而滑坡体的规模及移动方向是影响管道安全

其他５．５

—２表１９６９００３年输气管道事故分类及所占比例（％）　四川１

Ｔａｂｌｅ１　１９６９—２００３ａｃｃｉｄｅｎｔｔｅｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆ　－　　ｙｐ

ａｓｉｅｌｉｎｅｓＳｉｃｈｕａｎｔｒａｎｓｏｒｔａｔｉｏｎ　　　ｇｐｐｐ

外部

影响１５．８　

材料

缺陷１０．９　

腐蚀３９．５　

施工

缺陷２２．７　

地表

移动５．６　

的重要因素。

泥石流是由悬浮的粗大固体碎屑物并富含粉砂及黏土的黏稠泥浆组成，当大量的水体浸透山坡或堆积物后，易引发堆积物失稳，从而导致泥石流的发生，泥石流在重力作用下向下冲击天然气管道，造成管道的弯曲变形和断裂，导致气体泄漏扩散，当遇火源时还可发生爆炸事故。２．３．２　平原灾害

地面沉降是管道埋设土层受临近建设活动或者

按作用部位不同，腐蚀可分为内腐蚀与外腐蚀，天然气管道事故中，内腐蚀要比外腐蚀的数量多。内腐蚀的主要类型有化学腐蚀、应力腐蚀开裂等形式，当应力腐蚀开裂与电化学腐蚀同时作用时加速了管道的腐蚀。

应力腐蚀开裂是指受拉伸应力作用的金属材料

表２　美国１９９１—２０１０年天然气管道事故类型统计

ａｓｉｅｌｉｎｅＴａｂｌｅ２　１９９８—２００８Ａｍｅｒｉｃａｎｓｔａｔｉｓｔｉｃｓｆｏｒｔｈｅｃａｕｓｅｔｅｓｏｆｎａｔｕｒａｌａｃｃｉｄｅｎｔｓ　　　　　　　　　　　ｙｐｇｐｐ

腐蚀

参数

外部

内部

其他２０　０．３　

施工

挖掘第三方

其他３０　

误操作３５３　６．２　

材料或焊接缺陷材料３１７　５．６　

焊接２９８　５．３　

其他３６３　６．６　

地质

运动１４４　２．５　

洪水１１５　２．０　

自然灾害雷电３２　０．５　

其他１４５　２．５　

车辆或

人为２９４５．２

数量／次５６５６０　４　

所占比

１０．０１　８．　

例／％

１７１１７０　１　

３．００．７５　２　０．　

表３　美国１９９１—２０１０天然气管道材料

失效事故原因分类

Ｔａｂｌｅ３　１９９１—２０１０ｍａｔｅｒｉａｌｆａｉｌｕｒｅａｃｃｉｄｅｎｔｃａｕｓｅ　　　　

ａｓｉｅｌｉｎｅｓｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆＡｍｅｒｉｃａｎｎａｔｕｒａｌ　　　　　ｇｐｐ

参数数量／次

所占比例／％参数数量／次所占比例／％

组件１２７　１３．０对结焊５０　５．１　

泄控设

备故障１７９　１８．３角焊缝２２　２．２　

管体５９　

６．０滚焊７７　７．９　

泵密封

破裂５　０．５其他３２９　３３．７　

连接１３０

１３．３总数９７８１００

表４　我国不同地震烈度区管道损坏状况和地表现象Ｔａｂｌｅ４　Ｅａｒｔｈｓｕｒｆａｃｅａｎｄｄａｍａｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｉｅｌｉｎｅ　　　　　　ｇｐｐ

ｏｆａｒｅａｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｋｉｎｄｓｏｆｓｅｉｓｍｉｃｉｎｔｅｎｓｉｔ　　　　　　　ｙ

地震烈

度／度７

管道及地物损坏状况山体崩塌，个别情况

，下裂缝偶有塌方地下管道接头处受

破坏，道路裂缝、塌方

道路出现裂缝，部分地下管道遭破坏地下管道破裂

地下管道完全破坏

地表现象

潮湿疏松处地表有裂缝且地表裂缝可达１０ｃｍ以上，

有泥沙冒出，水位较高，地形

崩塌普遍破裂处滑坡、滑坡、山崩滑坡、山崩普遍

地表巨大破坏

８

９１０１１

其他地下活动而引起的收缩结果。地面沉降可导致管道失去支撑，并受上面土层压迫，发生严重的弯曲造成管道断裂或是连接设备破坏，最终引起气下沉，体泄漏。

土壤的膨胀受地质条件和地理位置的影响，在寒冷地区，土壤中冰的形成会造成管道垂直上下移动，不均匀的上下移动会导致管道的拉裂破坏。另外，土壤含水量的增加也会引起土层的膨胀，而管道不同地段的土壤膨胀率同样会造成管道的拉裂破坏。

地表水的冲刷作用会造成天然气管道穿越段河进而造成河岸或岸坡的坍塌现象，床和岸坡的磨蚀，

对天然气管道的安全构成威胁。洪水的冲刷引起河床变化是促使管道发生事故的主要原因。此外，裸露的管道受到洪水长期浸泡也会破坏管道的防腐层。２．３．３　地震破坏

地震是一种破坏性很大的自然灾害，由此引起的山崩地裂、建筑物倒坍、砂土液化等灾害都会对天然气管道造成直接损害。一旦管道区域内有地震活动，其所引发的振动会对管道及相关附件产生强大的作用力，造成管道线路弯曲、位移、开裂、折断等破坏。另外，当管道线路地下分布有粉、细砂层，加之地下水埋藏较浅，当发生强震时，可能产生砂土液化将对管并伴生少量地裂缝和地面震陷等地震灾害，道构成威胁。我国很多天然气管道穿越地区地震烈度达６～８度，部分地震峰值加速度大于或等于０．

。表４给出了１１０ｇ９８０年我国不同地震烈度区管道的损坏状况和地表现象。２．３．４　气象灾害

气象灾害对天然气管道的主要影响是雷电和环

境温度。管道区域内的带电云团在上空聚积的过程中，埋设较浅的管道会产生感应电荷，但三层聚乙烯涂层可减缓感应电荷的泄放，致使管道电荷不能整体当局部放电不能通过绝缘层本身的漏点快速泄释放，

放入地时，则会对管道的阴极保护设备造成破坏。另外，管道工程的地面设施相对于埋地管道是优良的闪接器，当附近空中有雷云时，可能形成感应电荷中心，从而遭受直接雷击破坏；同时由于管道本身是优良的导体，也容易成为雷电的泄放通道而受损。

环境温度对管道的影响主要是低温天气易导致管道内的水合物易积聚发生冰天然气形成水合物，

堵，可严重影响天然气的安全运行。２．４　第三方破坏

第三方破坏主要指管道沿线修筑道路、建筑施矿山开采等活动引起的管道损伤。在天然气管工、

可引起管道基础的破坏，导致道附近有工程施工时，

管道的弯曲变形甚至损坏。更为严重的是，在工程施工过程中的挖掘活动可能会直接导致管道的破裂、挖断。如表２所示，美国１９９１—２０１０年天然气管道事故中高达２４．２％是由于挖掘引起的。

３　天然气管道的应急管理

应急管理是应对风险、减轻Ｄ．Ｈ．Ｇｅｏｒｅ指出：ｇ

１０］

。天然气管道的应急管理是为了减风险的学科［

少管道风险，确保管道安全正常运行，同时将危险有害因素造成的风险降低到公众可接受程度。天然气

管道应急管理的过程可分为四个阶段，主要包括：风应急准备计划阶段、应急反应阶段、恢险消除阶段、复阶段。

３．１　风险消除阶段

风险消除阶段的主要目的是减少管道风险对人员造成的影响，通过持续的行动以减轻或消除潜在的风险。与其他几个阶段相比，风险消除阶段将是并涉及大量的人员参与。通过对一个长期的过程，

天然气管道进行危险有害因素的辨识、分析和风险以有效控制危险度大、频率高的风险。天然评价等，

气管道风险分析的程序要求作业人员要定期识别管道所要穿越的区域，尤其是人口居住区或人口聚集区的风险，需要详细评估管道风险对人员的影响程度和范围，并按要求及时更换、修复受损管道，以采）

。见图２取相关措施确保公众安全不会受到伤害（

计划，不断缩小差距。应急演练和培训既要保证在也能测试应急反应阶段应急人员能高效实施救援，修正措施是否有效。如果没有达到要求，重新评价开始新一轮准备计划阶段。值得注目前管道灾害，

意的是，应急准备计划阶段是一个动态过程，要不定期根据管道的运行状况、现场条件进行更新评估，以制定新的应急预案、配置新的应急资源。３．３　应急反应阶段

应急反应阶段是天然气管道灾害事故发生后，迅速对现场人员进行救助的过程。应急中心（协ＩＣ）调相关应急管理人员、应急参与人员、各相关部门、组织机构的行动，依据现场情况制定救援行动目标，提供一切应急所需的资源，在较短的时间内完成事故现场人员的救援、转移，将风险后果降到最低程应急反度。应急反应阶段是应急管理重要的环节，应的速度与效率将直接关系人员的伤害程度与范围。而风险消除、应急准备计划阶段都是为了确保因此应急反应事故应急反应的有效运作而服务的，阶段是应急管理的核心组成部分。３．４　恢复阶段

当应急反应措施已达到现场人员救援、财产保护和人员安置的要求后，就进入了事故后恢复阶段。恢复阶段可能在事故开始后很短时间就进入，也可能持续很长时间，与应急反应阶段之间并无明显界

图２　天然气管道风险全面管理过程

ｒｏｃｅｓｓａｓｉｅｌｉｎｅｓＦｉ．２ｎｔｈｅｔｉｃｍａｎａｅｍｅｎｔｏｆｎａｔｕｒａｌ　Ｓ　　　　　　ｐｇｐｐｇｙｇ

需根据各自的功能与现场实际要求来划分。相线，

对于应急反应阶段目标的唯一性而言，天然气管道人员安置、人员伤害恢复阶段的工作内容主要包括：治疗、损害评估、设备维修、设施重建等。

３．２　应急准备计划阶段

应急准备计划阶段主要是为了增强市民、社区、各级政府、专业应急人员的防灾减灾以及灾后恢复提供的引导、培训、预备和练习支持，以及技术能力，

和资金帮助。应急准备计划不只是一种预备状态，更是贯穿应急管理各个方面的主题。每一个功能都以满足应急反应的要求。要确保各自的应急状态，

天然气管道的准备计划阶段包括四个不断演化评价、计划、准备、评估。应急准备计划阶段的过程：

，首先应识别天然气管道灾害的类型（爆炸、中毒等）然后评价风险程度，最后确定应急水平。根据《重大

［１１］

（危险源辨识》及《关于开展重大ＧＢ１８２１８２０００）－

４　结　论

（）天然气管道的安全运行是国家经济发展的１

重要保证。长输管道输送介质为天然气，按照国家（标准《石油天然气工程设计防火规范》ＧＢ５０１８３　－

［１２］

）分类，天然气属于甲Ｂ类火灾危险物质，加２００４

之部分上游管道内天然气还含有一定量的硫化氢，

一旦管道介质发生泄漏扩散，很有可能在大范围内造成严重的人员伤亡。另外，管道穿越区域的地质复杂性和人口密集性也是造成管道事故后果严重的重要原因。

（）为了确保天然气管道的安全，必须系统地２

对其风险进行分析。根据管道、生产工艺和外部环可将影响其安全运行的危险有害境等因素的分析，

因素分为工艺站场危险有害因素、输气管道危险有

（下转第１２４页）

危险源监督管理工作的指导意见》的规定，对于“输可燃、易爆液体介质，输送距离大于等于送有毒、

，可认定２００ｋｍ且管道公称直径≥３００ｍｍ的管道”为重大危险源，应制定相关的应急预案。计划过程中要识别现有应急预案与天然气管道应急反应要求通过实施改进、修补措施完善应急准备之间的差距，

发生。由此可见，事故的发生从本质上来说是离不开管理的制约的。

格执行用电安全管理规定。活动板房的电气线路安严禁私拉乱接电线，严禁使用装必须符合规范要求，

大功率电器设备，并且电器发热部位应与可燃物保持足够的安全距离。④活动板房应安装防雷接地保护装置。⑤消防器材（如灭火器等）应进行定期维护检查，确保随时可用。⑥采取安全管理对策，提高活动板房整体安全性。要认真落实“安全第一、预防为的方针，采取有效措施，消除物的不安全状态；同主”

时加强人员安全教育与培训，控制人的不安全行为，提高人的安全素质以及事故应急处置能力；另外建立健全活动板房消防安全管理制度并严格执行，加大安全检查和监督力度，提高安全管理水平。参考文献：

［］谭遥，］李强．活动板房再发大火民工裹棉被跳下三楼［消防与１Ｊ．

（）：生活，２００９，４３９－４０．

［２］王聪．火灾事故为何总见活动板房？［Ｎ］．法制晚报，

２０１１０５０３．－－

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［］朱向东，］石剑荣．学生宿舍火灾事故树分析［安全与环境工５Ｊ．

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（）：西部科技，２００９，８８６－７．

３　结论与建议

（）通过运用事故树分析方法对活动板房火灾１

事故进行分析与研究，得出了影响彩钢板活动房火事故发生的途径灾事故发生的基本事件共有１８个，可能有６必须制定事故控制和预防措５种。因此，尽可能把活动房火灾事故的发生控制在最低限施，度。

）要防止活动房火灾事故的发生，（必须严格２

遵守活动板房防火用电安全管理的相关规定，从多方面采取以下综合预防措施：①加强消防知识宣传，使消防安全深入人心。要利用各种机会普及活动板房防火用电安全知识，采用各种方式方法（如事故案例图片、事故视频教育等）加强安全教育，从思想上增强其安全意识，提高人们对火灾事故危害的认识，

从而避免人的不安全行为。②做好活动板房内的明尽量避免使用明火。如禁止在活火使用管理工作，

动房内使用明火做饭；禁止躺在床上吸烟，烟头要用不燃器皿装载；确实需要使用明火时，要避免其过于靠近可燃物，并落实好相应的防火隔热措施。③严

檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵

（上接第１２１页）

害因素、自然灾害、第三方破坏等方面，经分析后认而造为天然气管道最大的风险是介质的泄漏爆炸，站内成泄漏的原因可能来自工艺站场的阀门泄漏、管道破裂、输气管道的腐蚀破裂、环境的外力破坏等。

（）针对天然气管道的风险分析结果，必须对３

其进行全面的应急管理来减少事故的影响。应急管理过程的风险消除、准备计划、应急反应、恢复４个阶段，可有效地辨识、控制、降低天然气管道风险。其中，天然气管道的应急反应阶段是应急管理的核、它涉及应急管理中心（应急组织与人员、各心，ＩＣ）级政府部门、医疗、消防等不同机构。参考文献：

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［］９Ｐｉｅｌｉｎｅ＆ＨａｚａｒｄｏｕｓＭａｔｅｒｉａｌｓＳａｆｅｔＡｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎｏｆＵＳＡ．　　　　　ｐｙ　

／ＳｉｎｉｉｃａｎｔＰｉｅｌｉｎｅＩｎｃｉｄｅｎｔｓｔｈｒｏｕｈ２０１０ｂＣａｕｓｅ［ＥＢ　　　　　ｇｆｐｇｙ　（）［］：／／／ＯＬ］．２０１１１０３１２０１１１１２．ｈｔｔｒｉｍｉｓ．ｈｍｓａ．ｄｏｔ．ｏｖ－－－－ｐｐｐｇ／／／？ｎｃｏｍｍｒｅｏｒｔｓｓａｆｅｔＳｉＰＳＩＤｅｔ＿１９９１＿２０１０＿ＵＳ．ｈｔｍｌｏ－ｐｙｇｃａｃｈｅ＝２５４７．

［］，１０ＧｅｏｒｅＤ．Ｈ．ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎｔｏＥｍｅｒｅｎｃＭａｎａｅｍｅｎｔ［Ｍ］．　　ｇｇｙ　ｇ

，ＢｕｔｔｅｒｗｏｒｔｈＨｅｉｎｅｍａｎｎＰｒｅｓｓ２００６．Ｂｕｒｌｉｎｔｏｎ：　　ｇ［］］重大危险源辨识［１１ＧＢ１８２１８２０００，Ｓ．　－

［］］石油天然气工程设计防火规范［１２ＧＢ５０１８３２００４，Ｓ．　－

，通讯作者：何华刚（男，博士，讲师，主要从事灾害事故的动１９７４—）：力学模拟与信息技术应用研究。Ｅ－ｍａｉｌｓｓｎｂｏｘｍａｉｌ．ｃｏｍ＠ｇ

天然气管道风险分析及应急管理

吕　奎，孔益平，周　宇，何华刚

（）中国地质大学工程学院，武汉４３００７４

摘　要：为了有效控制天然气管道的风险，需建立全面、综合的管道应急管理。本文根据天然气管道风险的特点，分别从工艺站场、输气管道、自然灾害、第三方破坏四个方面对天然气管道风险进行了分析，并从应急管理过程的应急准备计划、应急反应、恢复四个阶段提出了天然气管道应急管理的具体内容。该研究对控制天然气风险消除、

保障天然气管道的正常运行具有重要的意义。管道事故的风险、

关键词：天然气；管道；风险分析；应急管理

（）中图分类号：Ｘ９２８．０３；ＴＥ９７３　　　文献标识码：Ａ　　　文章编号：１６７１１５５６２０１２０２０１１７０５－－－

ＲｉｓｋＡｎａｌｓｉｓａｎｄＥｍｅｒｅｎｃＭａｎａｅｍｅｎｔｏｆＮａｔｕｒａｌＧａｓＰｉｅｌｉｎｅｓ　　　　　　　ｙｇｙｇｐ　

，，ＬＶ　ＫｕｉＫＯＮＧ　ＹｉｉｎＺＨＯＵ　Ｙｕ，ＨＥ　Ｈｕａａｎ－ｐ－ｇｇｇ

（ＦａｃｕｌｔｏＥｎｉｎｅｅｒｉｎＣｈｉｎａ　ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏＧｅｏｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｗｕｈａｎ４３００７４，Ｃｈｉｎａ）　ｙｆ　ｇｇ，ｙｆ　　　

：，ＡｂｓｔｒａｃｔＩｎｏｒｄｅｒｔｏｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｎａｔｕｒａｌｒｉｓｋｉｔｉｓｎｅｃｅｓｓａｒｔｏｅｓｔａｂｌｉｓｈｔｈｅｓｎｔｈｅｔｉｃａｓｉｅｌｉｎｅｉｅ　　　　　　　　　　　　　　－ｙｙｙｇｐｐｐｐ　　

，ｌｉｎｅｅｍｅｒｅｎｃｍａｎａｅｍｅｎｔ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｔｏｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｎａｔｕｒａｌａｓｉｅｌｉｎｅｒｉｓｋｔｈｉｓａｅｒａｎａｌｚｅｓｔｈｅ　　　　　　　　　　　ｇｙｇｇｇｐｐｐｐｙ　　，，ｒｉｓｋｆｒｏｍｓｏｔｓｔｒａｎｓｏｒｔａｔｉｏｎｎａｔｕｒａｌｄｉｓａｓｔｅｒｓａｎｄｔｈｅｔｈｉｒｄｄｅｓｔｒｕｃｎａｔｕｒａｌａｓｉｅｌｉｎｅｒｏｃｅｓｓｉｅｌｉｎｅｓａｒｔ　　　　　　　　　　　　－ｐｐｇｐｐｐｐｐｐｙ　

，ｔｉｏｎ．Ａｉｍｉｎａｔｄｅｃｒｅａｓｉｎｔｈｅｎａｔｕｒａｌｒｉｓｋａｎｄｉｔｓｈａｚａｒｄｓｓｅｃｉｆｉｃｎａｔｕｒａｌｅｍｅｒｅｎｃａｓｉｅｌｉｎｅａｓｉｅｌｉｎｅ　　　　　　　　　　　　ｇｇｐｇｙｇｐｐｇｐｐ　　，，ｍａｎａｅｍｅｎｔｉｓｒｏｏｓｅｄｆｒｏｍｒｉｓｋｒｅｍｏｖｉｎｌａｎｒｅａｒｉｎｅｍｅｒｅｎｃｒｅｓｏｎｓｅａｎｄｒｅｃｏｖｅｒｉｎ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗ　　　　　　　　　　ｇｐｐｇｐｐｐｇｇｙｐｇ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈｉｎｅｍｅｒｅｎｃｍａｎａｅｍｅｎｔｔｏｗａｒｄｓｒｉｓｋｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｃｏｎｔｒｉｂｕｔｅｓｔｏｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｒｉｓｋｏｆｎａｔｕｒａｌａｓｔｈａｔ　　　　　　　　　　　　ｇｇｙｇｇ　　ｉｅｌｉｎｅａｃｃｉｄｅｎｔｓａｎｄｒｏｔｅｃｔｔｈｅｎｏｒｍａｌｏｅｒａｔｉｏｎｏｆｎａｔｕｒａｌａｓｉｅｌｉｎｅｓ．　　　　　　　　　　ｐｐｐｐｇｐｐ

：；；；ａｓｉｅｌｉｎｅＫｅｗｏｒｄｓｎａｔｕｒａｌｒｉｓｋａｎａｌｓｉｓｅｍｅｒｅｎｃｍａｎａｅｍｅｎｔ　　ｇｐｐｙｇｙｇｙ　　

０　引　言

能源是国民经济发展的动力。近几年天然气消费量迅速增长，天然气领域的投入和天然气储量、产量和贸易量也呈迅速增长态势，并显示出增长的巨大潜力。伴随着天然气消费市场的不断扩大，作为天然气主要运输方式的管道运输也顺势而发。截止到２中国的天然气管道已经增加到４．０１０年底，５万按照规划，到２ｋｍ，０１５年油气干线管道将超过１０

［］

万ｋ中国将形成一个庞大的油气管道运输网１。ｍ，

随着天然气管道的飞速发展，管网的不断延伸，由于天然气管道具有高能高压、易燃易爆、有毒有害、连续作业、链长面广、环境复杂等特点，加之由于腐蚀、材料缺陷、外部操作失误、安装不当等原因，天然气管道在长期运营过程中可能会造成破裂、泄漏

收稿日期：２０１１１０２６２０１１１１０３－－　　修回日期：－－

由此带来的安全事故频发，已经造成大量的人员等，

２，３］

。目前国外不同国家和地区的伤亡和财产损失［

（），事故率仅为０．并且还３８～０．６０次／１０００ｋｍ·ａ　

在不断下降，而我国２０世纪９０年代建设的天然气

［４］

（）。因此，管道事故率高达４．２次／１０００ｋｍ·ａ　

对天然气管道进行风险分析和应急管理非常必要，

它不仅是预防事故发生和减少事故损失的有效方法，而且通过分析管道风险所造成的后果、范围及特点，将有助于降低天然气管道事故造成的灾害程度，确保管道安全正常运行。

１　天然气管道风险的特点

天然气管道输送的介质为天然气，天然气主要组分为甲烷，还含有少量的乙烷、丙烷、ＣＯＮ２、２及

，：＿作者简介：吕　奎（男，硕士研究生，主要研究方向为灾害事故的动力学模拟与信息技术应用。Ｅ－ｍ１９８７—）ａｉｌｌｋｌ２６．ｃｏｍ＠１ｙｊ

火灾和爆炸是天然气管道系统的主要事Ｈ２Ｓ气体，

天故类型。与危险化学品的其他运输方式相比较，然气管道的风险有其独特的特点，主要表现在：）事故后果严重。天然气是易燃易爆的气（１

体，在空气中只需较小的点燃能量就会燃烧。当天然气与空气混合，其浓度在ＬＦＬ～ＵＦＬ范围内时，遇点火源将会发生火灾或爆炸，其爆炸瞬间为产生高温的燃烧过程，爆炸波速可达２高压、０００～３０００　　／，破坏力极大。另外，部分含硫天然气泄漏后，ｍｓ

可导致人员窒息、昏迷，甚至死亡。（）事故范围广泛。天然气泄漏后，将随风场２

分布而扩散，可造成较大范围内的人员伤亡。如比空气轻的可燃气体逸散在空气中，容易与空气形成爆炸性混合物，顺风飘逸，遇火源即爆炸蔓延；比空将飘逸在地面、沟渠、气重的可燃气体如发生泄漏，

厂房死角，长时间聚积不散，一旦遇火源即可燃烧和爆炸。

）管道穿越区复杂。天然气管道穿越的区域（３包括平原、台地、丘陵和山地、河网区等，其地质构造对管道防腐处理、阴极保护和抗震及气象条件复杂，

设计等造成一定的影响。如安阳—洛阳天然气管道汤河、永通河等达１要经过的河流包括安阳河、５处之多，其中以定向钻方式穿越黄河达４穿越０００ｍ，　高速公路１铁路７次、０次。

（）管道穿越区人口分布密集。天然气管道的４

主要功能是将上游天然气向沿途和下游的城市输送，所以它必然会经过人口居住区和人口稠密区域，一旦发生泄漏、火灾等事故，极可能影响周边地区人群的生命财产安全，因此对管线安全运营的要求很其中高。比如安阳－洛阳管道要经过１６个行政区，一级行政区穿越长度为７二级行政区穿越长１ｋｍ，度为１三级行政区穿越长度为９５６ｋｍ，６ｋｍ。

２　天然气管道的风险分析

天然气管道系统是一个复杂的工艺过程，涉及

［５］

。天然气管天然气集气、输气和分配等（见图１）

影响其安全运输的危险有害因素道跨越区域广泛，

也很多，主要包括：工艺站场危险有害因素、输气管自然灾害、第三方破坏等方面

。道危险有害因素、

图１　天然气管道系统

Ｆｉ．１　Ｎａｔｕｒａｌｓｓｔｅｍａｓｉｅｌｉｎｅ　　　ｇｙｇｐｐ

２．１　工艺站场危险有害因素分析２．１．１　场站主要设备

压缩机组在运行过程中，温度、压力、振动等因素都会使其产生疲劳而损坏。另外，由于材质、安装其缸体连接处、吸排气阀门、设备主体质量等原因，

和管道的法兰、焊接和密封等部位缺陷也可造成天同时还会存在由振动超限引起天然气泄然气泄漏，漏的可能。

过滤分离设备主要是去除天然气中的水分固体颗粒，当过滤分离器的滤芯堵塞时，而差压变送计没有及时检测到，或没有及时排放天然气，就会由于憋压而造成天然气泄漏事故。

在天然气管道清管作业中，若接收筒带压，如果

就有可能对操作人员造成伤仪表失灵或操作不当，

害；清管器收球筒设有快开盲板，若安装或操作不当，也极易发生天然气泄漏事故。此外，清出的固体废物中可能含有硫化亚铁，因其具有自燃性，若处理清出的液体废物中除水外还不当可引发火灾事故；

含有少量轻烃物质，若处理不当也可引发火灾事故。２．１．２　放空系统

放空系统是在火炬系统出现故障时，将管道中或管道运行压力超过设定值时，气体直接排入大气，

泄压排放。放空系统主要采用直接压力保护阀泄压方式，气体直接排入大气环境，但当这些气体与空气混合达到爆炸浓度极限时，存在爆炸的危险。２．１．３　自动控制系统和仪表

天然气管道系统一般采用ＳＣＡＤＡ自动控制系调度和管理，实现站内数据采集统对全线进行监控、

及处理、连锁保护、顺序控制、连续控制以及对工艺并与调度控制中心交换各种设备运行状态的监视，

数据与信息。站场仪表主要完成压力检测、压力及过滤分离、站场紧急停车、超压及火灾等流量控制、

紧急情况下自动关闭、保护设备参数检测、可燃气体检测与报警等。这些设备和仪表的可靠性关系到泄压阀动作的灵敏度。压力自动监控系统是管输工艺一旦系统误差过大或误动作，可引发因的控制关键，

误判断泄漏而关断阀门的情况，造成不必要的经济而当仪表失灵时，则可能由于天然气泄漏未被损失；

及时发现，从而酿成重大事故。２．１．４　电气设备

变配电所电气设备当出现接地失效、过载、短绝缘破损以及电气设备本身缺陷等，将可能导致路、

电器着火。另外，工艺生产区照明设施等若未能达到防爆等级要求，当空气中可燃气体混合浓度达到爆炸下限时，也易引起火灾和爆炸事故的发生。２．２　输气管道危险有害因素分析

输气管道的主要功能是传送气体介质，一旦天然气从管道泄漏，很可能在泄漏区域内形成爆炸云团，遇到火源后爆炸，造成区域内人员的伤亡。影响材料缺陷、输气管道安全运行的危险有害因素包括：焊接缺陷、腐蚀等。２．２．１　腐蚀

腐蚀会造成天然气管道壁厚减薄，容易变形或爆或管道腐蚀穿孔。腐蚀失效是天然气管道主要失破，

—２效形式之一，表１是我国四川１９６９００３年间输气管道事故分类情况，由于四川地区大部分输气管道已加之早年施工技术水平及材料问进入或超出服役期，

题使得管道本身的腐蚀问题日益凸现，因此腐蚀造成

［］为３的失效占该输气管道事故的第一位，９．５％６。

在某些特定的介质中，由于腐蚀介质与应力的协同作用而发生的脆性断裂现象。该类腐蚀一般会在没有症状的情况下突然发生，可造成对天然气管道的相对于电化学点腐蚀或线腐蚀的易控性严重破坏，

７］

。而言，应力腐蚀开裂的风险更高［

天然气管道外腐蚀是指管道外防腐层受外力破坏，或管道阴极保护系统失效时，管道外表面受埋地硫化物含量、氧化还原电位、管道所处的土壤类型、

微生物等因素的影响而造成的管道化学腐蚀、电化微生物引起的腐蚀等。化学腐蚀是一种全学腐蚀、

面的腐蚀，因此危害相对较大，而其他几类则易形成局部腐蚀乃至穿孔，危害相对较小。此外，输气管道附近若有平行电力线、电气化铁路、平行的油气管道或变配电设施等，易在输气管道埋地附近产生杂散从而易导致泄漏、火电流而增加对管道的腐蚀危害，

８］

。灾、爆炸等事故［

２．２．２　管道材料缺陷或焊接缺陷

材料缺隐或焊接缺陷在美国的天然气管道事故

［９］

。表１数据表明，原因中占第三位（见表２）在我

施工缺陷和材料缺陷导国四川天然气管道事故中，

致的事故在１９６９—２００３年间占事故总数的３３．６％。

管道材料缺陷或焊接缺陷的事故类型很多，既有材质问题，也有焊接工艺问题，还可能包括作业人员操作失误问题。表３是美国１９９１—２０１０年天然气管

９］

，由此可见道材料失效事故原因分类及事故数量［

其中大多数事故是由于材料问题引起。２．３　自然灾害

天然气管道在输送的过程中会穿越复杂的地质这些区域内的各种自然灾害都会对天然气管道区域，

的安全运行产生影响。这些自然灾害主要包括：山地地质灾害、平原地质灾害、地震破坏、气象灾害等。２．３．１　山地地质灾害

滑坡、泥石流主要发生在山区，都属于斜坡作用导致的土壤移动。滑坡会造成下滑的土体和岩石冲击或拉断天然气管道，造成气体泄漏，引发火灾爆炸事故。而滑坡体的规模及移动方向是影响管道安全

其他５．５

—２表１９６９００３年输气管道事故分类及所占比例（％）　四川１

Ｔａｂｌｅ１　１９６９—２００３ａｃｃｉｄｅｎｔｔｅｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆ　－　　ｙｐ

ａｓｉｅｌｉｎｅｓＳｉｃｈｕａｎｔｒａｎｓｏｒｔａｔｉｏｎ　　　ｇｐｐｐ

外部

影响１５．８　

材料

缺陷１０．９　

腐蚀３９．５　

施工

缺陷２２．７　

地表

移动５．６　

的重要因素。

泥石流是由悬浮的粗大固体碎屑物并富含粉砂及黏土的黏稠泥浆组成，当大量的水体浸透山坡或堆积物后，易引发堆积物失稳，从而导致泥石流的发生，泥石流在重力作用下向下冲击天然气管道，造成管道的弯曲变形和断裂，导致气体泄漏扩散，当遇火源时还可发生爆炸事故。２．３．２　平原灾害

地面沉降是管道埋设土层受临近建设活动或者

按作用部位不同，腐蚀可分为内腐蚀与外腐蚀，天然气管道事故中，内腐蚀要比外腐蚀的数量多。内腐蚀的主要类型有化学腐蚀、应力腐蚀开裂等形式，当应力腐蚀开裂与电化学腐蚀同时作用时加速了管道的腐蚀。

应力腐蚀开裂是指受拉伸应力作用的金属材料

表２　美国１９９１—２０１０年天然气管道事故类型统计

ａｓｉｅｌｉｎｅＴａｂｌｅ２　１９９８—２００８Ａｍｅｒｉｃａｎｓｔａｔｉｓｔｉｃｓｆｏｒｔｈｅｃａｕｓｅｔｅｓｏｆｎａｔｕｒａｌａｃｃｉｄｅｎｔｓ　　　　　　　　　　　ｙｐｇｐｐ

腐蚀

参数

外部

内部

其他２０　０．３　

施工

挖掘第三方

其他３０　

误操作３５３　６．２　

材料或焊接缺陷材料３１７　５．６　

焊接２９８　５．３　

其他３６３　６．６　

地质

运动１４４　２．５　

洪水１１５　２．０　

自然灾害雷电３２　０．５　

其他１４５　２．５　

车辆或

人为２９４５．２

数量／次５６５６０　４　

所占比

１０．０１　８．　

例／％

１７１１７０　１　

３．００．７５　２　０．　

表３　美国１９９１—２０１０天然气管道材料

失效事故原因分类

Ｔａｂｌｅ３　１９９１—２０１０ｍａｔｅｒｉａｌｆａｉｌｕｒｅａｃｃｉｄｅｎｔｃａｕｓｅ　　　　

ａｓｉｅｌｉｎｅｓｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆＡｍｅｒｉｃａｎｎａｔｕｒａｌ　　　　　ｇｐｐ

参数数量／次

所占比例／％参数数量／次所占比例／％

组件１２７　１３．０对结焊５０　５．１　

泄控设

备故障１７９　１８．３角焊缝２２　２．２　

管体５９　

６．０滚焊７７　７．９　

泵密封

破裂５　０．５其他３２９　３３．７　

连接１３０

１３．３总数９７８１００

表４　我国不同地震烈度区管道损坏状况和地表现象Ｔａｂｌｅ４　Ｅａｒｔｈｓｕｒｆａｃｅａｎｄｄａｍａｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｉｅｌｉｎｅ　　　　　　ｇｐｐ

ｏｆａｒｅａｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｋｉｎｄｓｏｆｓｅｉｓｍｉｃｉｎｔｅｎｓｉｔ　　　　　　　ｙ

地震烈

度／度７

管道及地物损坏状况山体崩塌，个别情况

，下裂缝偶有塌方地下管道接头处受

破坏，道路裂缝、塌方

道路出现裂缝，部分地下管道遭破坏地下管道破裂

地下管道完全破坏

地表现象

潮湿疏松处地表有裂缝且地表裂缝可达１０ｃｍ以上，

有泥沙冒出，水位较高，地形

崩塌普遍破裂处滑坡、滑坡、山崩滑坡、山崩普遍

地表巨大破坏

８

９１０１１

其他地下活动而引起的收缩结果。地面沉降可导致管道失去支撑，并受上面土层压迫，发生严重的弯曲造成管道断裂或是连接设备破坏，最终引起气下沉，体泄漏。

土壤的膨胀受地质条件和地理位置的影响，在寒冷地区，土壤中冰的形成会造成管道垂直上下移动，不均匀的上下移动会导致管道的拉裂破坏。另外，土壤含水量的增加也会引起土层的膨胀，而管道不同地段的土壤膨胀率同样会造成管道的拉裂破坏。

地表水的冲刷作用会造成天然气管道穿越段河进而造成河岸或岸坡的坍塌现象，床和岸坡的磨蚀，

对天然气管道的安全构成威胁。洪水的冲刷引起河床变化是促使管道发生事故的主要原因。此外，裸露的管道受到洪水长期浸泡也会破坏管道的防腐层。２．３．３　地震破坏

地震是一种破坏性很大的自然灾害，由此引起的山崩地裂、建筑物倒坍、砂土液化等灾害都会对天然气管道造成直接损害。一旦管道区域内有地震活动，其所引发的振动会对管道及相关附件产生强大的作用力，造成管道线路弯曲、位移、开裂、折断等破坏。另外，当管道线路地下分布有粉、细砂层，加之地下水埋藏较浅，当发生强震时，可能产生砂土液化将对管并伴生少量地裂缝和地面震陷等地震灾害，道构成威胁。我国很多天然气管道穿越地区地震烈度达６～８度，部分地震峰值加速度大于或等于０．

。表４给出了１１０ｇ９８０年我国不同地震烈度区管道的损坏状况和地表现象。２．３．４　气象灾害

气象灾害对天然气管道的主要影响是雷电和环

境温度。管道区域内的带电云团在上空聚积的过程中，埋设较浅的管道会产生感应电荷，但三层聚乙烯涂层可减缓感应电荷的泄放，致使管道电荷不能整体当局部放电不能通过绝缘层本身的漏点快速泄释放，

放入地时，则会对管道的阴极保护设备造成破坏。另外，管道工程的地面设施相对于埋地管道是优良的闪接器，当附近空中有雷云时，可能形成感应电荷中心，从而遭受直接雷击破坏；同时由于管道本身是优良的导体，也容易成为雷电的泄放通道而受损。

环境温度对管道的影响主要是低温天气易导致管道内的水合物易积聚发生冰天然气形成水合物，

堵，可严重影响天然气的安全运行。２．４　第三方破坏

第三方破坏主要指管道沿线修筑道路、建筑施矿山开采等活动引起的管道损伤。在天然气管工、

可引起管道基础的破坏，导致道附近有工程施工时，

管道的弯曲变形甚至损坏。更为严重的是，在工程施工过程中的挖掘活动可能会直接导致管道的破裂、挖断。如表２所示，美国１９９１—２０１０年天然气管道事故中高达２４．２％是由于挖掘引起的。

３　天然气管道的应急管理

应急管理是应对风险、减轻Ｄ．Ｈ．Ｇｅｏｒｅ指出：ｇ

１０］

。天然气管道的应急管理是为了减风险的学科［

少管道风险，确保管道安全正常运行，同时将危险有害因素造成的风险降低到公众可接受程度。天然气

管道应急管理的过程可分为四个阶段，主要包括：风应急准备计划阶段、应急反应阶段、恢险消除阶段、复阶段。

３．１　风险消除阶段

风险消除阶段的主要目的是减少管道风险对人员造成的影响，通过持续的行动以减轻或消除潜在的风险。与其他几个阶段相比，风险消除阶段将是并涉及大量的人员参与。通过对一个长期的过程，

天然气管道进行危险有害因素的辨识、分析和风险以有效控制危险度大、频率高的风险。天然评价等，

气管道风险分析的程序要求作业人员要定期识别管道所要穿越的区域，尤其是人口居住区或人口聚集区的风险，需要详细评估管道风险对人员的影响程度和范围，并按要求及时更换、修复受损管道，以采）

。见图２取相关措施确保公众安全不会受到伤害（

计划，不断缩小差距。应急演练和培训既要保证在也能测试应急反应阶段应急人员能高效实施救援，修正措施是否有效。如果没有达到要求，重新评价开始新一轮准备计划阶段。值得注目前管道灾害，

意的是，应急准备计划阶段是一个动态过程，要不定期根据管道的运行状况、现场条件进行更新评估，以制定新的应急预案、配置新的应急资源。３．３　应急反应阶段

应急反应阶段是天然气管道灾害事故发生后，迅速对现场人员进行救助的过程。应急中心（协ＩＣ）调相关应急管理人员、应急参与人员、各相关部门、组织机构的行动，依据现场情况制定救援行动目标，提供一切应急所需的资源，在较短的时间内完成事故现场人员的救援、转移，将风险后果降到最低程应急反度。应急反应阶段是应急管理重要的环节，应的速度与效率将直接关系人员的伤害程度与范围。而风险消除、应急准备计划阶段都是为了确保因此应急反应事故应急反应的有效运作而服务的，阶段是应急管理的核心组成部分。３．４　恢复阶段

当应急反应措施已达到现场人员救援、财产保护和人员安置的要求后，就进入了事故后恢复阶段。恢复阶段可能在事故开始后很短时间就进入，也可能持续很长时间，与应急反应阶段之间并无明显界

图２　天然气管道风险全面管理过程

ｒｏｃｅｓｓａｓｉｅｌｉｎｅｓＦｉ．２ｎｔｈｅｔｉｃｍａｎａｅｍｅｎｔｏｆｎａｔｕｒａｌ　Ｓ　　　　　　ｐｇｐｐｇｙｇ

需根据各自的功能与现场实际要求来划分。相线，

对于应急反应阶段目标的唯一性而言，天然气管道人员安置、人员伤害恢复阶段的工作内容主要包括：治疗、损害评估、设备维修、设施重建等。

３．２　应急准备计划阶段

应急准备计划阶段主要是为了增强市民、社区、各级政府、专业应急人员的防灾减灾以及灾后恢复提供的引导、培训、预备和练习支持，以及技术能力，

和资金帮助。应急准备计划不只是一种预备状态，更是贯穿应急管理各个方面的主题。每一个功能都以满足应急反应的要求。要确保各自的应急状态，

天然气管道的准备计划阶段包括四个不断演化评价、计划、准备、评估。应急准备计划阶段的过程：

，首先应识别天然气管道灾害的类型（爆炸、中毒等）然后评价风险程度，最后确定应急水平。根据《重大

［１１］

（危险源辨识》及《关于开展重大ＧＢ１８２１８２０００）－

４　结　论

（）天然气管道的安全运行是国家经济发展的１

重要保证。长输管道输送介质为天然气，按照国家（标准《石油天然气工程设计防火规范》ＧＢ５０１８３　－

［１２］

）分类，天然气属于甲Ｂ类火灾危险物质，加２００４

之部分上游管道内天然气还含有一定量的硫化氢，

一旦管道介质发生泄漏扩散，很有可能在大范围内造成严重的人员伤亡。另外，管道穿越区域的地质复杂性和人口密集性也是造成管道事故后果严重的重要原因。

（）为了确保天然气管道的安全，必须系统地２

对其风险进行分析。根据管道、生产工艺和外部环可将影响其安全运行的危险有害境等因素的分析，

因素分为工艺站场危险有害因素、输气管道危险有

（下转第１２４页）

危险源监督管理工作的指导意见》的规定，对于“输可燃、易爆液体介质，输送距离大于等于送有毒、

，可认定２００ｋｍ且管道公称直径≥３００ｍｍ的管道”为重大危险源，应制定相关的应急预案。计划过程中要识别现有应急预案与天然气管道应急反应要求通过实施改进、修补措施完善应急准备之间的差距，

发生。由此可见，事故的发生从本质上来说是离不开管理的制约的。

格执行用电安全管理规定。活动板房的电气线路安严禁私拉乱接电线，严禁使用装必须符合规范要求，

大功率电器设备，并且电器发热部位应与可燃物保持足够的安全距离。④活动板房应安装防雷接地保护装置。⑤消防器材（如灭火器等）应进行定期维护检查，确保随时可用。⑥采取安全管理对策，提高活动板房整体安全性。要认真落实“安全第一、预防为的方针，采取有效措施，消除物的不安全状态；同主”

时加强人员安全教育与培训，控制人的不安全行为，提高人的安全素质以及事故应急处置能力；另外建立健全活动板房消防安全管理制度并严格执行，加大安全检查和监督力度，提高安全管理水平。参考文献：

［］谭遥，］李强．活动板房再发大火民工裹棉被跳下三楼［消防与１Ｊ．

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［］朱向东，］石剑荣．学生宿舍火灾事故树分析［安全与环境工５Ｊ．

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［］郭凤雷，］刘容．浅析地震灾区活动板房安置点防火工作［中国６Ｊ．

（）：西部科技，２００９，８８６－７．

３　结论与建议

（）通过运用事故树分析方法对活动板房火灾１

事故进行分析与研究，得出了影响彩钢板活动房火事故发生的途径灾事故发生的基本事件共有１８个，可能有６必须制定事故控制和预防措５种。因此，尽可能把活动房火灾事故的发生控制在最低限施，度。

）要防止活动房火灾事故的发生，（必须严格２

遵守活动板房防火用电安全管理的相关规定，从多方面采取以下综合预防措施：①加强消防知识宣传，使消防安全深入人心。要利用各种机会普及活动板房防火用电安全知识，采用各种方式方法（如事故案例图片、事故视频教育等）加强安全教育，从思想上增强其安全意识，提高人们对火灾事故危害的认识，

从而避免人的不安全行为。②做好活动板房内的明尽量避免使用明火。如禁止在活火使用管理工作，

动房内使用明火做饭；禁止躺在床上吸烟，烟头要用不燃器皿装载；确实需要使用明火时，要避免其过于靠近可燃物，并落实好相应的防火隔热措施。③严

檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵

（上接第１２１页）

害因素、自然灾害、第三方破坏等方面，经分析后认而造为天然气管道最大的风险是介质的泄漏爆炸，站内成泄漏的原因可能来自工艺站场的阀门泄漏、管道破裂、输气管道的腐蚀破裂、环境的外力破坏等。

（）针对天然气管道的风险分析结果，必须对３

其进行全面的应急管理来减少事故的影响。应急管理过程的风险消除、准备计划、应急反应、恢复４个阶段，可有效地辨识、控制、降低天然气管道风险。其中，天然气管道的应急反应阶段是应急管理的核、它涉及应急管理中心（应急组织与人员、各心，ＩＣ）级政府部门、医疗、消防等不同机构。参考文献：

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／ＳｉｎｉｉｃａｎｔＰｉｅｌｉｎｅＩｎｃｉｄｅｎｔｓｔｈｒｏｕｈ２０１０ｂＣａｕｓｅ［ＥＢ　　　　　ｇｆｐｇｙ　（）［］：／／／ＯＬ］．２０１１１０３１２０１１１１２．ｈｔｔｒｉｍｉｓ．ｈｍｓａ．ｄｏｔ．ｏｖ－－－－ｐｐｐｇ／／／？ｎｃｏｍｍｒｅｏｒｔｓｓａｆｅｔＳｉＰＳＩＤｅｔ＿１９９１＿２０１０＿ＵＳ．ｈｔｍｌｏ－ｐｙｇｃａｃｈｅ＝２５４７．

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，ＢｕｔｔｅｒｗｏｒｔｈＨｅｉｎｅｍａｎｎＰｒｅｓｓ２００６．Ｂｕｒｌｉｎｔｏｎ：　　ｇ［］］重大危险源辨识［１１ＧＢ１８２１８２０００，Ｓ．　－

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，通讯作者：何华刚（男，博士，讲师，主要从事灾害事故的动１９７４—）：力学模拟与信息技术应用研究。Ｅ－ｍａｉｌｓｓｎｂｏｘｍａｉｌ．ｃｏｍ＠ｇ