CN113343394A - 一种天然气管道风险评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种天然气管道风险评价方法，具体步骤为：分析服役管道所处的服役状态，确定管道风险评价失效分析表征模型所需耦合模型，基于分析所需的耦合模型，建立管道风险评价失效分析表征模型，根据服役管道所处的服役状态，参照《GB/T 34346‑2017》筛选对应的参数值，计算油管道风险评价失效风险。本发明提供了一种天然气输气管道风险评价方法，对于提前判断天然气管道的危险状况，可预先采取防范措施并且通过掌握天然气管道面临的危害因素，进行风险辨识并进行排序，最终制定最优的维护计划，避免了人力物力资源的浪费。
Description
技术领域
本发明属于石油天然气工业石油天然气管材服役安全评价领域，具体涉及 一种天然气输气管道风险评价方法。
背景技术
在未来5年的时间里，新建天然气管道的长度要翻一番，天然气从上游到 下游主要通过管道运输，因此管道的安全是天然气输气安全的重要保证。
天然气管道在服役过程中的失效主要包括7个事故风险(ROF)指标是， 外腐蚀、内腐蚀、第三方损坏，基础位移、材料性能退化、工艺系统和输送过 程以及应力腐蚀开裂。管道服役失效事故造成了巨大的经济损失，因此进行科 学的天然气输气管道服役风险评价对降低管道发生事故的概率具有很重要的实 际性意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种天然气管道风险评价方法，用于解决现有天然气 输气管道服役过程中存在的安全问题。
本发明所采用的技术方案是，一种天然气管道风险评价方法，具体按照以 下步骤实施：
步骤1：分析服役管道所处的服役状态，确定管道风险评价失效分析表征 模型所需耦合模型；
步骤2：基于步骤1的分析所需的耦合模型，建立管道风险评价失效分析 表征模型如下：
R＝POF×A×B×C×D (1)
POF＝aff×FM (2)
FE(A+B+C+D)＝FA×VA+FB×VB+FC×VC+FD×VD (3)
式(1)中，R：油管道风险评价失效风险，A是第三方破坏模型，B是腐 蚀因素模型，C是管道设计因素模型，D是管道操作因素模型，POF是管道失 效概率；
式(2)中，aff是油气管道平均失效概率；FM是管理措施修正因子；
式(3)中，VA+VB+VC+VD＝1；
FE：损伤修正因子；
FA：第三方破坏修正因子；
VA：第三方破坏修正因子的权重；
FB：腐蚀环境修正因子；
VB：腐蚀环境修正因子的权重；
FC：管道本体缺陷修正因子；
VC：管道本体缺陷修正因子的权重；
FD：管道操作施工修正因子；
VD：管道操作施工修正因子的权重。
步骤3：建立第三方破坏模型，表达式如下：
R1＝P1F×A (4)
A＝(FA1+FA2+FA3+FA4+FA5)×VA (5)
式(4)中，R1：油气管道第三方破坏风险；
式(5)中，FA1天然气管道最小埋深，FA2道上部设施状况，FA3土壤运动 因素分析，FA4人员活动状况，FA5线路状况，VA第三方破坏修正因子的权重；
步骤4：建立腐蚀因素模型，表达式如下：
R2＝P2F×B (6)
B＝(FB1+FB2+FB3)×VB (7)
式(6)中，R2油气管道腐蚀风险；
式(7)中，外腐蚀的因素FB1，内腐蚀的因素FB2，阴极保护状态FB3， VB腐蚀环境修正因子的权重。
步骤5：建立管道设计因素模型，表达式如下：
R3＝P3F×C (8)
C＝(FC1+FC2+FC3+FC4)×VC (9)
式(8)中，R3油气管道设计因素风险；
式(9)中，管道的质量FC1，管道系统安全运行压力FC2，管道疲劳因素 FC3，管道水压试验是否标准FC4，VC：管道本体缺陷修正因子的权重；
步骤6：建立管道操作施工因素模型，表达式如下：
R4＝P4F×D (10)
D＝(FD1+FD2+FD3+FD4+FD5)×VD (11)
式(10)中，R4油气管道操作施工因素风险；
式(11)中，安全问题FD1，施工误操作FD2，运营误操作FD3，维护误操 作FD4，VD管道操作施工修正因子的权重；
步骤7:根据服役管道所处的服役状态，参照《GB/T 34346-2017》筛选对 应的参数值，计算油管道风险评价失效风险。
本发明的特点还在于：
步骤3具体按照以下步骤实施：
步骤3.1：分析天然气管道最小埋深FA1，进行管道埋深检测，顶层覆土厚 度是否高于0.8m；
步骤3.2：管道上部设施状况FA2，在管道中心线两侧5m范围内是否存在 建筑物违章占压；
步骤3.3：土壤运动因素分析FA3，管道是否服役于地质不稳定的区域，进 行不良地质条件检测；
步骤3.4：人员活动状况FA4，在管道附近20m范围内人员密集情况；
步骤3.5：线路状况FA5是否按照正常规定要求进行巡线，巡线频率高低， 是否进行公众教育宣传。
步骤4具体按照以下步骤实施：
步骤4.1：判断是外腐蚀还是内腐蚀；
步骤4.2：分析引发腐蚀的因素FB2，是否是由H2S、CO2或者Cl-引发的 管道内腐蚀，进行金属内腐蚀检测以及漏磁内检测；
步骤4.3：分析引发腐蚀的因素FB1，是否是由于SRB+IOB土壤微生物引 发的管道外腐蚀，进行金属外腐蚀检测；
步骤4.4：查看阴极保护状态FB3是否正常，管道的保护电压和保护长度是 否符合标准，是否能正常运行。
步骤5具体按照以下步骤实施：
步骤5.1：分析管道的质量FC1，管道壁厚设计值与实际选用值之间是否存 在差异；
步骤5.2：分析管道系统安全运行压力FC2，管道正常运行时，实际操作压 力与初期设计压力之间是否存在差异；
步骤5.3：分析管道疲劳因素FC3，管道内压与外压变化而引起应力变化幅 度的大小以及交变循环的次数；
步骤5.4：分析管道水压试验是否标准FC4，强度是否合格，管道水压试验 时间间隔缩短，是否管道损伤或者缺陷的概率越大。
步骤6具体按照以下步骤实施：
步骤6.1：设计误操作导致设计缺陷引起的安全问题FD1；
步骤6.2：施工误操作FD2，分析天然气管道是否按照设计文件进行施工， 管道材料选择是否合理，技术与规范是否符合，施工人员安全意识高不高，责 任意识强不强，监理责任意识是否落实等因素；
步骤6.3：运营误操作FD3，分析天然气管道管理制度是否健全，安全操作 规程是否完善，员工操作技能是否规范等因素；
步骤6.4：维护误操作FD4，分析天然气管道附属设备和仪器仪表是否定期 维护保养，包括压力表是否定期校正，阀门是否定期维护，设备维护人员是否 定期培训等因素。
步骤7具体按照以下步骤实施：
步骤7.1、参照《GB/T 34346-2017》，筛选FA1天然气管道最小埋深，FA2道上部设施状况，FA3土壤运动因素分析，FA4人员活动状况，FA5线路状况对 应的具体值；
步骤7.2、参照《GB/T 34346-2017》，筛选外腐蚀的因素FB1，内腐蚀的 因素FB2，阴极保护状态FB3对应的具体值；
步骤7.3、参照《GB/T 34346-2017》，筛选管道的质量FC1，管道系统安 全运行压力FC2，管道疲劳因素FC3，管道水压试验是否标准FC4对应的具体值；
步骤7.4、参照《GB/T 34346-2017》，筛选安全问题FD1，施工误操作FD2， 运营误操作FD3，维护误操作FD4对应的具体值；
步骤7.5、将步骤7.1到步骤7.4筛选的参数值代入至管道风险评价失效分 析表征模型得到油管道风险评价失效风险。
本发明的有益效果是：
1、本发明提供了一种天然气输气管道风险评价方法，对于提前判断天然气 管道的危险状况，可预先采取防范措施并且通过掌握天然气管道面临的危害因 素。
2、本发明可进行风险辨识并进行排序，最终制定最优的维护计划，避免了 人力物力资源的浪费。
附图说明
图1为本申请的一种天然气输气管道风险评价方法流程模型图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
一种天然气管道风险评价方法，如图1所示，具体按照以下步骤实施：
步骤1：分析服役管道所处的服役状态，确定管道风险评价失效分析表征 模型所需耦合模型；
步骤2：基于步骤1的分析所需的耦合模型，建立管道风险评价失效分析 表征模型如下：
R＝POF×A×B×C×D (1)
POF＝aff×FM (2)
FE(A+B+C+D）＝FA×VA+FB×VB+FC×VC+FD×VD (3)
式(1)中，R：油管道风险评价失效风险，A是第三方破坏模型，B是腐 蚀因素模型，C是管道设计因素模型，D是管道操作因素模型，POF是管道失 效概率；
式(2)中，aff是油气管道平均失效概率；FM是管理措施修正因子；
式(3)中，VA+VB+VC+VD＝1；
FE：损伤修正因子；
FA：第三方破坏修正因子；
VA：第三方破坏修正因子的权重；
FB：腐蚀环境修正因子；
VB：腐蚀环境修正因子的权重；
FC：管道本体缺陷修正因子；
VC：管道本体缺陷修正因子的权重；
FD：管道操作施工修正因子；
VD：管道操作施工修正因子的权重。
步骤3：建立第三方破坏模型，表达式如下：
R1＝P1F×A (4)
A＝(FA1+FA2+FA3+FA4+FA5)×VA (5)
式(4)中，R1：油气管道第三方破坏风险；
式(5)中，FA1天然气管道最小埋深，FA2道上部设施状况，FA3土壤运动 因素分析，FA4人员活动状况，FA5线路状况，VA第三方破坏修正因子的权重；
步骤4：建立腐蚀因素模型，表达式如下：
R2＝P2F×B (6)
B＝(FB1+FB2+FB3)×VB (7)
式(6)中，R2油气管道腐蚀风险；
式(7)中，外腐蚀的因素FB1，内腐蚀的因素FB2，阴极保护状态FB3， VB腐蚀环境修正因子的权重。
步骤5：建立管道设计因素模型，表达式如下：
R3＝P3F×C (8)
C＝(FC1+FC2+FC3+FC4)×VC (9)
式(8)中，R3油气管道设计因素风险；
式(9)中，管道的质量FC1，管道系统安全运行压力FC2，管道疲劳因素FC3，管道水压试验是否标准FC4，VC：管道本体缺陷修正因子的权重；
步骤6：建立管道操作施工因素模型，表达式如下：
R4＝P4F×D (10)
D＝(FD1+FD2+FD3+FD4+FD5)×VD (11)
式(10)中，R4油气管道操作施工因素风险；
式(11)中，安全问题FD1，施工误操作FD2，运营误操作FD3，维护误操 作FD4，VD管道操作施工修正因子的权重；
步骤7:根据服役管道所处的服役状态，参照《GB/T 34346-2017》筛选对 应的参数值，计算油管道风险评价失效风险。
本发明的特点还在于：
步骤3具体按照以下步骤实施：
步骤3.1：分析天然气管道最小埋深FA1，进行管道埋深检测，顶层覆土厚 度是否高于0.8m；
步骤3.2：管道上部设施状况FA2，在管道中心线两侧5m范围内是否存在 建筑物违章占压；
步骤3.3：土壤运动因素分析FA3，管道是否服役于地质不稳定的区域，进 行不良地质条件检测；
步骤3.4：人员活动状况FA4，在管道附近20m范围内人员密集情况；
步骤3.5：线路状况FA5是否按照正常规定要求进行巡线，巡线频率高低， 是否进行公众教育宣传。
步骤4具体按照以下步骤实施：
步骤4.1：判断是外腐蚀还是内腐蚀；
步骤4.2：分析引发腐蚀的因素FB2，是否是由H2S、CO2或者Cl-引发的 管道内腐蚀，进行金属内腐蚀检测以及漏磁内检测；
步骤4.3：分析引发腐蚀的因素FB1，是否是由于SRB+IOB土壤微生物引 发的管道外腐蚀，进行金属外腐蚀检测；
步骤4.4：查看阴极保护状态FB3是否正常，管道的保护电压和保护长度是 否符合标准，是否能正常运行。
步骤5具体按照以下步骤实施：
步骤5.1：分析管道的质量FC1，管道壁厚设计值与实际选用值之间是否存 在差异；
步骤5.2：分析管道系统安全运行压力FC2，管道正常运行时，实际操作压 力与初期设计压力之间是否存在差异；
步骤5.3：分析管道疲劳因素FC3，管道内压与外压变化而引起应力变化幅 度的大小以及交变循环的次数；
步骤5.4：分析管道水压试验是否标准FC4，强度是否合格，管道水压试验 时间间隔缩短，是否管道损伤或者缺陷的概率越大。
步骤6具体按照以下步骤实施：
步骤6.1：设计误操作导致设计缺陷引起的安全问题FD1；
步骤6.2：施工误操作FD2，分析天然气管道是否按照设计文件进行施工， 管道材料选择是否合理，技术与规范是否符合，施工人员安全意识高不高，责 任意识强不强，监理责任意识是否落实等因素；
步骤6.3：运营误操作FD3，分析天然气管道管理制度是否健全，安全操作 规程是否完善，员工操作技能是否规范等因素；
步骤6.4：维护误操作FD4，分析天然气管道附属设备和仪器仪表是否定期 维护保养，包括压力表是否定期校正，阀门是否定期维护，设备维护人员是否 定期培训等因素。
步骤7具体按照以下步骤实施：
步骤7.1、参照《GB/T 34346-2017》，筛选FA1天然气管道最小埋深，FA2道上部设施状况，FA3土壤运动因素分析，FA4人员活动状况，FA5线路状况对 应的具体值；
步骤7.2、参照《GB/T 34346-2017》，筛选外腐蚀的因素FB1，内腐蚀的 因素FB2，阴极保护状态FB3对应的具体值；
步骤7.3、参照《GB/T 34346-2017》，筛选管道的质量FC1，管道系统安 全运行压力FC2，管道疲劳因素FC3，管道水压试验是否标准FC4对应的具体值；
步骤7.4、参照《GB/T 34346-2017》，筛选安全问题FD1，施工误操作FD2， 运营误操作FD3，维护误操作FD4对应的具体值；
步骤7.5、将步骤7.1到步骤7.4筛选的参数值代入至管道风险评价失效分 析表征模型得到油管道风险评价失效风险。
Claims (6)
1.一种天然气管道风险评价方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1：分析服役管道所处的服役状态，确定管道风险评价失效分析表征模型所需耦合模型；
步骤2：基于步骤1的分析所需的耦合模型，建立管道风险评价失效分析表征模型如下：
R＝POF×A×B×C×D (1)
POF＝aff×FM (2)
FE(A+B+C+D)＝FA×VA+FB×VB+FC×VC+FD×VD (3)
式(1)中，R：油管道风险评价失效风险，A是第三方破坏模型，B是腐蚀因素模型，C是管道设计因素模型，D是管道操作因素模型，POF是管道失效概率；
式(2)中，aff是油气管道平均失效概率；FM是管理措施修正因子；
式(3)中，VA+VB+VC+VD＝1；
FE：损伤修正因子；
FA：第三方破坏修正因子；
VA：第三方破坏修正因子的权重；
FB：腐蚀环境修正因子；
VB：腐蚀环境修正因子的权重；
FC：管道本体缺陷修正因子；
VC：管道本体缺陷修正因子的权重；
FD：管道操作施工修正因子；
VD：管道操作施工修正因子的权重；
步骤3：建立第三方破坏模型，表达式如下：
R1＝P1F×A (4)
A＝(FA1+FA2+FA3+FA4+FA5)×VA (5)
式(4)中，R1：油气管道第三方破坏风险；
式(5)中，FA1天然气管道最小埋深，FA2道上部设施状况，FA3土壤运动因素分析，FA4人员活动状况，FA5线路状况，VA第三方破坏修正因子的权重；
步骤4：建立腐蚀因素模型，表达式如下：
R2＝P2F×B (6)
B＝(FB1+FB2+FB3)×VB (7)
式(6)中，R2油气管道腐蚀风险；
式(7)中，外腐蚀的因素FB1，内腐蚀的因素FB2，阴极保护状态FB3，VB腐蚀环境修正因子的权重；
步骤5：建立管道设计因素模型，表达式如下：
R3＝P3F×C (8)
C＝(FC1+FC2+FC3+FC4)×VC (9)
式(8)中，R3油气管道设计因素风险；
式(9)中，管道的质量FC1，管道系统安全运行压力FC2，管道疲劳因素FC3，管道水压试验是否标准FC4，VC：管道本体缺陷修正因子的权重；
步骤6：建立管道操作施工因素模型，表达式如下：
R4＝P4F×D (10)
D＝(FD1+FD2+FD3+FD4+FD5)×VD (11)
式(10)中，R4油气管道操作施工因素风险；
式(11)中，安全问题FD1，施工误操作FD2，运营误操作FD3，维护误操作FD4，VD管道操作施工修正因子的权重；
步骤7:根据服役管道所处的服役状态，参照《GB/T 34346-2017》筛选对应的参数值，计算油管道风险评价失效风险。
2.根据权利要求1所述的一种天然气管道风险评价方法，其特征在于，所述步骤3具体按照以下步骤实施：
步骤3.1：分析天然气管道最小埋深FA1，进行管道埋深检测，顶层覆土厚度是否高于0.8m；
步骤3.2：管道上部设施状况FA2，在管道中心线两侧5m范围内是否存在建筑物违章占压；
步骤3.3：土壤运动因素分析FA3，管道是否服役于地质不稳定的区域，进行不良地质条件检测；
步骤3.4：人员活动状况FA4，在管道附近20m范围内人员密集情况；
步骤3.5：线路状况FA5是否按照正常规定要求进行巡线，巡线频率高低，是否进行公众教育宣传。
3.根据权利要求1所述的一种天然气管道风险评价方法，其特征在于，所述步骤4具体按照以下步骤实施：
步骤4.1：判断是外腐蚀还是内腐蚀；
步骤4.2：分析引发腐蚀的因素FB2，是否是由H2S、CO2或者Cl-引发的管道内腐蚀，进行金属内腐蚀检测以及漏磁内检测；
步骤4.3：分析引发腐蚀的因素FB1，是否是由于SRB+IOB土壤微生物引发的管道外腐蚀，进行金属外腐蚀检测；
步骤4.4：查看阴极保护状态FB3是否正常，管道的保护电压和保护长度是否符合标准，是否能正常运行。
4.根据权利要求1所述的一种天然气管道风险评价方法，其特征在于，所述步骤5具体按照以下步骤实施：
步骤5.1：分析管道的质量FC1，管道壁厚设计值与实际选用值之间是否存在差异；
步骤5.2：分析管道系统安全运行压力FC2，管道正常运行时，实际操作压力与初期设计压力之间是否存在差异；
步骤5.3：分析管道疲劳因素FC3，管道内压与外压变化而引起应力变化幅度的大小以及交变循环的次数；
步骤5.4：分析管道水压试验是否标准FC4，强度是否合格，管道水压试验时间间隔缩短，是否管道损伤或者缺陷的概率越大。
5.根据权利要求1所述的一种天然气管道风险评价方法，其特征在于，所述步骤6具体按照以下步骤实施：
步骤6.1：设计误操作导致设计缺陷引起的安全问题FD1；
步骤6.2：施工误操作FD2，分析天然气管道是否按照设计文件进行施工，管道材料选择是否合理，技术与规范是否符合，施工人员安全意识高不高，责任意识强不强，监理责任意识是否落实因素；
步骤6.3：运营误操作FD3，分析天然气管道管理制度是否健全，安全操作规程是否完善，员工操作技能是否规范因素；
步骤6.4：维护误操作FD4，分析天然气管道附属设备和仪器仪表是否定期维护保养，包括压力表是否定期校正，阀门是否定期维护，设备维护人员是否定期培训因素。
6.根据权利要求1所述的一种天然气管道风险评价方法，其特征在于，所述步骤7具体按照以下步骤实施：
步骤7.1、参照《GB/T 34346-2017》，筛选FA1天然气管道最小埋深，FA2道上部设施状况，FA3土壤运动因素分析，FA4人员活动状况，FA5线路状况对应的具体值；
步骤7.2、参照《GB/T 34346-2017》，筛选外腐蚀的因素FB1，内腐蚀的因素FB2，阴极保护状态FB3对应的具体值；
步骤7.3、参照《GB/T 34346-2017》，筛选管道的质量FC1，管道系统安全运行压力FC2，管道疲劳因素FC3，管道水压试验是否标准FC4对应的具体值；
步骤7.4、参照《GB/T 34346-2017》，筛选安全问题FD1，施工误操作FD2，运营误操作FD3，维护误操作FD4对应的具体值；
步骤7.5、将步骤7.1到步骤7.4筛选的参数值代入至管道风险评价失效分析表征模型得到油管道风险评价失效风险。
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