1 管道完整性管理的概述

（1）管道完整性管理的概念

管道完整性管理是管道運營企業根據不斷變化的管道運行的內外部條件，通過對管道運行中面臨的風險因素進行識別和技術評價，制定相應的風險控制對策，持續改善辨識到的不利影響因素，從而將管道運營的風險水平控制在合理的、可接受的范圍內，最終達到持續改進、減少和預防管道事故發生、經濟合理地保證管道安全運行的目的。

管道完整性管理的內容涵蓋了管道自建設（設計、施工）、運行維護直至報廢處置的全生命周期，因此，也有的管道管理企業將其稱為“全面資產管理”。可以看出，管道的安全管理與資產管理的價值取向是完全一致的：確保管道安全運行以最大限度地提升管道運輸的經濟價值［1］。

（2）管道完整性管理的歷史沿革

管道完整性管理始于20世紀70年代的美國油氣管道行業；80年代，歐洲的油氣管道公司開始研究制訂和逐步完善管道風險評價標準、建立信息數據庫和事故概率模型，開始了定量化、信息化的嘗試；90年代，管道完整性管理方法逐漸成熟，在英、美國家的油氣管道公司全面推廣，并建立了相應的管理標準。

我國的管道完整性管理在20世紀末開始起步，主要應用在輸油管道上；進入21世紀后，中石油公司對陜京輸氣管道開展了風險評價，首先引入并建立了管道完整性管理體系；之后，隨著國內長輸天然氣管道的建設、投產，管道完整性管理被逐步接納和推廣。期間，先后頒布實施了相關的企業標準和行業標準，2016年國家標準GB 32167—2015《油氣輸送管道完整性管理規范》（以下簡稱GB 32167—2015）頒布施行，國內油氣管道的管理步入了新時代［2］。

（3）現行的管道完整性管理技術標準規范

美國有兩部管道完整性管理標準ASMEB31.8S-2016《Managing System Integrity of Gas Pipelines》（《輸氣管道完整性管理》）和API-RP 1160-2013《Managing System Integrity for Hazardous Liquid Pipelines》（《危險液體管道系統完整性管理》），分別針對氣體輸送管道和危險液體管道系統的完整性管理的過程和實施要求進行了規范。

國內現行的GB 32167—2015對長輸油氣管道完整性管理的內容做了詳細規定，具體包括：數據采集和整合、高后果區的識別、風險評價、完整性評價、風險消減與維修維護、效能評價等［3］。

（4）管道完整性管理的特點

管道完整性管理的實施可以劃分為建設期和運行期兩個階段。

建設期的管道完整性管理，涉及工程建設的設計、施工安裝、驗收等環節，通過工程技術手段，充分貫徹“本質安全”的理念，從源頭識別和消除管道風險，這是管道全生命周期的重要一環。運行期的管道完整性管理，涉及管道的投產、運行維護、故障（事故）修復、判廢處置等環節，在對風險因素判別的基礎上，科學合理地制訂運行維護機制、工作標準，力求實現管道運行安全性和經濟性的最大化。

運行期的管道完整性管理是一個漫長的過程，諸如管道本體缺陷與腐蝕、地質災害、第三方施工損害等風險因素會隨著時間的推移而不斷暴露出來，因此運行期管道完整性管理是整個管道全生命周期主要部分。相對而言，建設期的管道完整性管理除落實質量責任確保建設質量之外，主要的任務是基礎數據的采集［2］。

2 城鎮燃氣管道完整性管理流程

管道完整性管理最初是針對長輸油氣管道提出的，其運行條件無論是壓力機制，還是管道沿線環境因素，都與城鎮燃氣有較大的差異，因此，將管道完整性管理引進到城鎮燃氣行業，需要進行技術上的處理。

（1）城鎮燃氣管道與長輸管道的區別

城市燃氣的管道完整性管理在借鑒長輸油氣管道已有經驗的同時，必須充分考慮城鎮燃氣管道自身的特點。為了科學地開展城鎮燃氣管道完整性管理工作，有必要對城鎮燃氣管道與長輸管道的屬性特點進行辨識。長輸管道與城鎮燃氣管道的對比見表1。由表1中可以看到，城鎮燃氣管道與長輸管道的差異性比較明顯。由于管道分布形式的不同，管道上閥門設置的原則也不同，相應的管理機制也會有區別；由于敷設環境的不同，造成管道失效的風險因素和失效后果也不同，相應的管理重點也會有區別；由于壓力機制的不同，相應的管道檢測維護的策略也有很大區別。

表1 長輸管道與城鎮燃氣管道的對比［4］

根據表1，城鎮燃氣管道的完整性管理不能完全照搬長輸管道完整性管理的技術、體系及流程，需要針對燃氣管道的特點，特別是區域性燃氣管道建設和運行特點，開展具有針對性的完整性管理研究。

（2）城鎮燃氣管道完整性管理的流程

城鎮燃氣管道完整性管理是以保證管道的安全經濟運行為核心目標，通過對管道安全運行的潛在威脅進行識別和評價，并依據實際情況對管道維護工作做出調整布置，達到合理分配維護的人力、物力的目的。

深圳燃氣結合自身管網運營特點，通過單元識別和管道風險評價方法研究等科研項目，逐步摸索出了適合于城鎮燃氣管道完整性管理的“五步循環”法［2，5］，即數據采集與管理、單元識別、風險評價、風險控制、效能評價5個關鍵步驟。

3 城鎮燃氣管道完整性管理的基本內容

3.1 數據采集與管理

數據采集是管道完整性管理的一項基礎工作，采集數據的質量直接影響管理成果的價值。采集工作可以劃分為建設期與運行期兩部分［6］。

（1）建設期數據的采集

建設期數據主要是指管道屬性數據，其來源主要是相關工程的設計文件、施工安裝記錄和評價報告等。建設期數據的采集工作應在管道施工安裝期間進行，并在管道覆土回填前完成。管道屬性數據包括管道的制造信息、施工質量信息、其他工程建設信息等。

a.管道的制造信息：包括生產廠家、生產日期、原材料材質、出廠檢驗等，這是管道全生命周期管理的起點。

b.管道的施工質量信息圍繞管道焊縫為核心展開，這對于鋼質管道、PE管道同樣適用。比如，管道的坐標和高程等地理信息，可以以焊縫的坐標和高程為主，同時輔以所有的特殊位置點（如與其他管道或設備設施的交叉點、管道特別保護設施點、特殊地形地貌點等）的坐標和高程。另外，焊縫本身質量作為施工質量的重要指標，其焊縫檢驗信息（如鋼質管道焊縫射線探傷的影像資料）在技術條件允許的情況下也可以考慮進行數字化處理，納入數據采集范圍。其他如鋼質管道的防腐信息，其初始的檢測數據非常重要。

c.其他工程建設信息中，還需要以分項工程為單位同步獲取設計、施工和監理企業及其關鍵人員，如焊工、監理員等人員信息。

建設期的數據采集工作由施工企業負責，并按要求錄入相應的數據管理平臺，由工程監理人員負責現場核準，燃氣公司相關職能部門負責數據的校驗。

（2）運行期數據的采集

運行期數據主要是指管道運行維護相關數據及管道周邊環境數據，這部分是動態數據，主要來源于燃氣公司日常開展的運行維護活動所形成的記錄信息、評估報告等。運營期數據的采集工作融匯在每一項管道管理作業中，遵循日清月結的原則，及時錄入、更新。

a.管道運行維護類數據

管道檢測信息：鋼質管道的陰極保護檢測（包括雜散電流的檢測）、管道泄漏檢測、管道本體缺陷檢測及開挖驗證檢測等。近年來，管道內檢測技術的運用，提升了城市高壓、次高壓燃氣管道檢測的準確性和便利性，根據GB/T 27699—2011《鋼質管道內檢測技術規范》的相關規定，管道內檢測的周期一般不多于8 a，燃氣企業需要根據檢測評估情況擬定適合自身實際的檢測周期。

管道巡線信息：常規的管道巡查信息及被列入重點關注的管段或位置的巡查信息，如：穿、跨越管道；管道出入土點、分支處、敷設位置較低點、與地下構筑物交叉點；曾經發生過影響管道安全運行的泄漏事故的管段；工作條件苛刻及承受交變載荷的管道；存在第三方施工損害風險的管道；曾經為非機動車道或綠化帶改為機動車道的管段，經過空穴的管道；位于邊坡位置的管道等。

管道維修維護信息：管道隱患監護或整改措施實施信息，管道故障及其維護作業信息，管道搶修作業信息，管道更新改造施工信息等。

b.管道周邊環境數據

管道周邊環境數據主要來源于管道周邊地理信息、人文信息。由于各城市的地理、氣候、人文環境各不相同，需采集信息的側重點也不同。一般地，對燃氣管道有影響的主要地質災害有：危險斜坡、水土流失、崩塌、滑坡、地面塌陷、地面沉降等。其中，巖土類地質災害信息需要開展專門的專業調查。在地質災害易發區域的管道上及其附近土壤中埋設形變傳感器，利用無線通信設備，定時或設置預警值上傳形變檢測數據，也是目前值得探索的數據采集方式。

除此之外，應急管理資源類信息也應該納入數據采集范圍，主要包括：應急搶修網點的地理位置信息、搶修裝備及人員的實時信息、應急預案信息。

（3）數據管理

a.數據間邏輯關系的建立

所采集的數據需要信息系統的支持，目前比較成熟且現實的做法是基于各城市燃氣企業普遍采用的燃氣管道地理信息系統（GIS）做一些功能再開發。以管道為核心，在管道的地理信息基礎上，運用建設期數據來構建底層的管道數據模塊；再建立時間軸，將運行期的數據疊加上去；以此來實現數據間的邏輯關聯。由于現場采集的數據不允許直接錄入GIS系統，因此設計一個外掛的數據采集管理平臺是必要的，一方面統一數據采集的標準，另一方面也可以實現對數據的先期審驗。

b.數據的審核與校驗

基于數據采集管理平臺的審核流程和規則，實現對各相關單位填報數據的在線審核，對于不合格的數據退回并要求相關單位（部門）進行整改，合格數據繼續上報，保證填報數據的完整性與準確性。

3.2 單元識別

（1）管道單元識別原則

對管道運行風險進行識別，是管道完整性管理的關鍵步驟之一。根據現行的風險評估方法，實施風險評估，首要的是確定風險評估單元，科學合理的單元劃分方法是風險評估成功的重要保障。

對此，深圳燃氣進行了有益的探索。在深入研究國內外有關管道單元劃分標準的基礎上，聯合國內的相關科研院所，在城市高壓燃氣管道的單元劃分上開展了技術攻關研究。提出以管道材質、輸送工藝、腐蝕防護方式、線路截斷閥、敷設環境等為要素，按照排列優先順序劃分管道單元的方法。這種劃分方法既避免了純粹以里程段為單位的粗線條方法，也兼顧了城鎮燃氣管道分布的獨特性，并與現行的管理實際相銜接。初步形成了企業管道運行風險評估單元劃分的原則和標準。

例如：依據管道材質、輸送工藝（設計壓力等級）、腐蝕防護方式（防腐類型）、線路截斷閥的設置情況、敷設環境（市政道路、郊野山地等）對管道進行分段，遇到不同屬性時，將管段劃分開。另外，根據管道經過的地區環境，將管道劃分為市政段和山地段。

（2）管道單元劃分方法

城市中，相對于線性布置的高、次高壓管道，網格狀布置的中低壓燃氣管道情況顯得更為復雜。在管道單元劃分上可供參考的方法有管段法、網格法，或是兩者兼顧的綜合法。

a.管段法。適用于枝狀布置的管道，或者人口和建筑密度低的城郊、工業區等地區的管道。其單元識別的原則可以參照上述高、次高壓管道的做法。

b.網格法。也可以稱為區塊法，適用于城區內。合理劃分網格所需要考慮的因素中，除常規的壓力機制、管道材質、在役時間等因素外，網格內的環境因素應當提高權重。例如管道在城市道路的車行道下，還是在人行道或綠化帶下，網格內人員居住密度或人員活動的頻密情況，網格內建筑用途的重要程度，以及對于鋼質管道所必須考慮的電氣化軌道交通、高壓輸變電設施等雜散電流的產生端等。

c.綜合法。鑒于多元化的因素并存、甚至疊加，兼顧管段法和網格法的綜合法比較適合城市中低壓燃氣管道的風險識別、分級管控的實際需要。

3.3 風險評價

管道風險評價是指識別管道完整性的危害因素，分析管道失效可能性和失效后果嚴重性，從而判定管道的風險水平。管道風險評價技術已漸趨成熟［7-9］。

管道風險評價的方法按照結果量化的程度分為定性法、半定量法和定量法3類。定性評價通常方法比較簡單，易于理解和使用，但具有較強的主觀性，需要大量的經驗積累；定量評價通常方法比較復雜，采用較多的計算公式和經驗模型，需要大量的數據積累。GB 32167—2015推薦的評價方法是指標法，即半定量法。

管道完整性管理工作的一大難點，是建立能夠反映本企業實際的管道失效數據庫，并據此構建出本企業的風險矩陣圖，這是開展完整性管理的基礎標準。深圳燃氣城鎮燃氣管道風險評估技術路線圖見圖1。

圖1 深圳燃氣城鎮燃氣管道風險評估技術路線圖

根據管道評估單元識別原則，將燃氣管道進行分段，以此為基礎，對近10 a的管道失效實例進行分解、分析，提煉出失效因素、失效后果，并予以歸類，經過統計計算各失效因素的失效概率，分別對失效概率和失效后果進行賦值量化，根據賦值結果確定分級標準，據此得到一個管道風險矩陣。該矩陣由管道失效可能性（L）和管道失效后果（S）兩大因子組成，管道風險值（R）即為管道失效可能性（L）與管道失效后果（S）的乘積。風險矩陣圖見圖2［10］，綠色為低風險，黃色為一般風險，橘色（風險值為10、12）為較大風險，紅色為重大風險。

圖2 風險矩陣圖

（1）失效可能性等級

失效可能性等級是根據管道失效事件發生的可能性，由低到高分別賦值為1、2、3、4、5，具體如下：

a.1 表示可能性極低，現實中預期不會發生，在國內同行業中沒有先例；

b.2 表示可能性低，預期不會發生，但在特殊情況下可能發生，在國內同行中有過先例；

c.3 表示可能性中等，在管道正常生命周期內不太可能發生，但在多個同類管道單元共存時，可能在其中一個管道單元發生，在公司內部有過先例；

d.4 表示可能性高，預期會發生，在正常生命周期內可能發生至少一次；

e.5 表示可能性極高，在正常生命周期內經常發生。

（2）失效后果等級

失效后果等級是根據管道失效事件造成后果的嚴重程度，由低到高分別賦值1、2、3、4、5，具體如下：

a.1 表示嚴重程度非常低，即：輕微的人身傷害、輕微的經濟損失、低微的聲譽影響；

b.2 表示嚴重程度低，即：較小的人身傷害或健康影響、較小的經濟損失、有限的聲譽影響；

c.3 表示嚴重程度中等，即：嚴重的人身傷害或健康影響、局部經濟損失、當地重大的輿論影響；

d.4 表示嚴重程度高，即：1~2人死亡、重大經濟損失（管道局部停運）、國內輿論影響；

e.5 表示后果非常嚴重，即：3人以上死亡、嚴重經濟損失（大量或全部管道停運）、國際輿論影響。

值得關注的是對于失效后果的賦值規則問題，需要多方面考察，客觀而言，這是包括燃氣公司管理層、社會公眾（包括行業）、當地政府管理部門在內的各方對于燃氣事故風險的承受程度的具體體現，需要不斷摸索、磨合和達成共識。

3.4 風險控制

（1）風險控制原則

風險管控遵循的是輕重緩急原則；管控的措施有工程、技術、管理和應急等4類；管控的目標是消減風險，努力控制在合理可承受的低風險區間，并通過完善風險管控制度，固化風險分級管控程序。

根據GB 32167—2015、GB/T 27512—2011《埋地鋼質管道風險評估方法》等國家標準，深圳燃氣結合自身可接受風險情況制定了管道風險評價實施辦法，明確了管道風險可接受程度、企業須進行的管控措施。此外，針對地質災害、第三方施工、管道腐蝕與防護等燃氣管道風險因素，根據國家、行業、地方相關標準建立健全制度文件，通過采取日常巡查、內檢測、無人機巡查等方式強化隱患排查，對排查出的隱患逐級建立臺賬，嚴格落實整改責任、措施、資金、時限和預案，實現隱患排查治理的閉環管理。

（2）風險分級管控措施

深圳燃氣對管道風險分級管控的措施見表2。

表2 燃氣管道風險分級管控措施

風險等級風險描述風險值可容許度措施和建議Ⅰ級低風險1～4可接受不需要采取進一步措施降低風險，在適當的時候可以考慮提高安全水平。Ⅱ級一般風險5～9在控制措施落實的條件下可以容許需要確認程序和控制措施已經落實，強調對管道的維護工作。Ⅲ級較大風險10～12難容許必須通過工程或管理上的專門措施（如停氣、減壓、修復等措施），限期把風險降低到等級II 或以下。Ⅳ級重大風險15～25絕對不能容許必須通過工程或管理上的專門措施（如停氣、減壓、修復等措施），限期把風險降低到等級II或以下。

3.5 效能評價

效能評價重點考慮管道完整性管理實施的效果和效率，主要依據相關文件記錄、風險評價指標歷年數據變化情況，分析各種危害因素風險消減、預控效果情況等，并提出改進建議，確保完整性管理目標的實現。城鎮燃氣管道完整性管理的效能評價應遵循的原則如下。

①效能評價需要客觀、公正的科學態度。效能評價的對象是完整性管理體系，評價的標準應具有一致性和穩定性，評價的過程應具有可重復性。嚴格地說，只有建立在同一參考系中的效能評價，才有管理上的意義，通過周期性的評估成果類比、迭代，可以比較直觀地觀察到管道完整性管理的真實效能。

②效能評價可以是某一單項的評價，也可以是系統的評價，鑒于管道失效因素的邏輯性尚待完善，失效的統計樣本有一定的局限性，失效后果本身也帶有偶然因素，加上評價中帶有主觀性的賦值可能導致偏向定性化的結論，故此，系統的效能不是系統各個單項效能的簡單總和，而是有機綜合。

③管道完整性管理是一個復雜的系統，嚴格意義上的系統最優概念是不存在的，其優劣是相對于目標和標準而言的。因此，需要在效能評價的同時不斷制定系統化的改進計劃。

④將管道完整性管理的各項工作制度化，制度執行狀況是效能評價的重點。

4 結語

城鎮燃氣管道完整性管理五步循環法尚處于探索階段，還存在失效數據積累不足、新科技的應用不足及管理理念的集成有待提升等問題［7， 11］。對管道完整性管理理念的引入，我們可以理解為這是安全生產領域中“風險分級管控與隱患排查治理雙重預防機制”在燃氣管道管理中的具體落實措施，該“雙重預防機制”又是現行的T/CGAS 002—2017《城鎮燃氣經營企業安全生產標準化規范》中的8項一級要素之一；該標準規范與現行國標理念是一致的。因此，將管道完整性管理納入企業安全生產管理（或資產管理）體系之中，才能充分發揮其應有的作用。

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