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前言
        隨著(zhù)經(jīng)濟的發(fā)展，我國的石油的生產(chǎn)已經(jīng)遠遠不能夠滿(mǎn)足我國經(jīng)濟的發(fā)展需求，石油是經(jīng)濟的發(fā)展命脈，目前，我國的石油進(jìn)口總量已經(jīng)達到石油總產(chǎn)量的30%左右，致使石油長(cháng)距離的運輸成為必然，石油運輸安全成為石油進(jìn)口大國或內石油穩定的重要保障，本文圍繞我國石油運輸中的輸油站場(chǎng)安全性展開(kāi)闡述，對我國周邊可能潛在的運輸布局加以關(guān)注
        1、管道與設備強度試壓和嚴密性試驗。
        近些年來(lái)，由石油管道問(wèn)題引起的各種事故頻發(fā)，石油管道的運輸問(wèn)題在媒體的曝光下也得到了越來(lái)越廣泛的關(guān)注，解決石油運輸管道的安全隱患儼然已經(jīng)成為整個(gè)石油安全問(wèn)題中非常重要的一環(huán)。
        首先我們來(lái)介紹一下輸油管道系統，輸油管道系統即用于運送石油及石油產(chǎn)品的管道系統，主要由輸油管線(xiàn)、輸油站及其他輔助相關(guān)設備組成，是石油儲運行業(yè)的主要設備之一，也是原油和石油產(chǎn)品最主要的輸送設備，與同屬于陸上運輸方式的鐵路和公路輸油相比，管道輸油具有運量大、密閉性好、成本低和安全系數高等特點(diǎn)。輸油管道的管材一般為鋼管，使用焊接和法蘭等連接裝置連接成長(cháng)距離管道，并使用閥門(mén)進(jìn)行開(kāi)閉控制和流量調節。輸油管道主要有等溫輸送、加熱輸送和順序輸送等輸送工藝。管道的腐蝕和如何防腐是管道養護的重要環(huán)節之一。目前輸油管道已經(jīng)成為石油的主要輸送工具之一。
        建設這些重大的長(cháng)輸管道,需要更加安全和有效的施工工藝。為了保證輸油管道系統的安全，我們必須做好一系列對輸油管道系統的檢測措施，爭取在問(wèn)題發(fā)生前找出危險源所在。
        而檢測輸油管道系統最有效以及最直接的方法就是進(jìn)行強度試壓和嚴密性試驗。
        管道在建成后必須經(jīng)過(guò)強度試壓和嚴密性試壓，方可投產(chǎn)。管道強度試壓的目的一是驗證管道的整體強度，能否承受管道以后運行的壓力。二是為提高管道輸量和管道輸送能力提供試驗依據。
        試壓,是對管道施工質(zhì)量、材料性能、管道整體性的一次綜合檢驗。目前國際上普遍使用壓力容積曲線(xiàn)法進(jìn)行水壓試驗,將水壓試驗的壓力提高至管材最小屈服強度值的1.0～1.1倍,而國內還未應用此方法,不少新建管道仍用空氣做管道的強度試壓介質(zhì),落后當代水壓試驗技術(shù)40年。
        嚴密性試驗主要是檢測輸油管道在漏氣方面存在的問(wèn)題，嚴密性試驗就是泄漏試驗。
        強度試驗的試驗壓力高，但時(shí)間短，它是為了保證在壓力急升等突發(fā)情況下管道的承受能力；嚴密性試驗的試驗壓力低，但時(shí)間長(cháng)。因為有些細小的泄漏是需要長(cháng)時(shí)間才能發(fā)現的。它是為了保證在長(cháng)時(shí)間工作狀態(tài)下管道不泄露。
        強度試壓過(guò)程中有很多注意點(diǎn)，下面我們來(lái)大概介紹以下強度試壓和嚴密性試驗。
        一、 試壓的目的：
        輸氣管道在建成后必須經(jīng)過(guò)強度試壓和嚴密性試壓，方可投產(chǎn)。管道強度試壓的目的一是驗證管道的整體強度，能否承受管道以后運行的壓力。二是為提高管道輸量和管道輸送能力提供試驗依據。管道水壓試驗過(guò)程能夠暴露和消除管道中的缺陷，從而保證管道運行的安全，管道水壓試驗的強度越高，能夠暴露出的管道缺陷越多，暴露出的缺陷尺寸也越小。國外曾對各種等級的管道進(jìn)行了大量的數據統計，結果證明，暴露缺陷集中的試壓強度在90%~110%之間，而試壓強度再高也無(wú)意義。嚴密性試驗是為了驗證新建的管道是否存在泄漏點(diǎn)。
        國外應用范圍最廣的ASME B31.8《輸氣和配氣系統》中規定，最高試驗壓力除以1.25即為最高允許操作壓力，因此試壓強度越高，管道的操作壓力也越高。
        二、試壓介質(zhì) ：
        管道強度試壓介質(zhì)分為空氣和水兩種。采用水進(jìn)行管道分段強度試壓，在管道存在缺陷而在試壓中出現泄漏或破裂時(shí)，由于水具有不可壓縮的特性，管道內試壓介質(zhì)的減壓速度大于管道的開(kāi)裂擴展速度，管道能夠迅速止裂，不會(huì )造成大段破裂和嚴重的次生災害，因此把水作為目前進(jìn)行管道試壓的首選試壓介質(zhì)。而采用壓縮空氣進(jìn)行分段強度試壓，在管道出現泄漏或破裂時(shí)，由于管道內介質(zhì)的減壓速度小于管道的開(kāi)裂擴展速度，在管道止裂韌性不能滿(mǎn)足止裂要求時(shí)會(huì )造成管道的大段破裂和嚴重的次生災害，因此采用空氣試壓時(shí)鋼材必須要滿(mǎn)足韌性要求，而且試壓強度較低。 國內外輸氣管道的相關(guān)設計、施工、安全標準規范在試壓介質(zhì)的選擇上，從保證試壓安全的角度，要求強度試壓優(yōu)選考慮水作為試壓介質(zhì)；在試壓工作受到水源供應、環(huán)境及自然條件限制情況下，對一、二級地區的管道允許采用空氣進(jìn)行強度試壓；三、四級地區由于人口密集，一般要求采用水進(jìn)行強度試壓。 
        我國的《輸氣管道設計規范》和美國《輸氣管道設計系統》（ASME B31.8）標準中，仍然保留了對一、二級地區允許采用空氣進(jìn)行強度試壓的規定；同時(shí)對三、四級地區提出了可以采用空氣進(jìn)行強度試壓的相關(guān)條件和要求，規定試驗壓力為設計壓力的1.1倍?！睹绹?lián)邦管道安全法規》中對三、四級地區的管道氣壓試驗，要求管道的試驗壓力不超過(guò)管材屈服強度的0.4～0.5倍
        三、試壓強度  ：
        在進(jìn)行強度試驗時(shí)，首先要結合管道的線(xiàn)路特點(diǎn)，確定最高試驗壓力和最低試驗壓力，試驗壓力的選取對山區管道更為重要。 
        1、我國輸氣管道的試壓強度水平：目前國內輸氣管道的試壓標準遵循的是SYJ 4001-90《長(cháng)輸管道線(xiàn)路工程施工及驗收規范》 ，即一、二、三、四地區等級分別采用1.1、1.25、1.4、1.5倍的設計壓力，相應的環(huán)向應力分別達到0.792、0.75、0.7、0.6倍SMYS。規范還規定最高試壓壓力所造成的管壁所承受的環(huán)向應力不大于管材最低屈服強度的90%。近年來(lái)，隨著(zhù)忠武、西氣東輸等大型輸氣管道的建設，尤其是山區管道的試壓工作面臨的實(shí)際困難，推動(dòng)了國內試壓技術(shù)的進(jìn)步。由于這些管道沿線(xiàn)地形地貌復雜多變，對于地形起伏較大的地段，為利于達到試壓目的并減少段落劃分，降低現場(chǎng)施工難度和工作量，借鑒了國際同類(lèi)管道的施工經(jīng)驗和做法，提高了對最高試壓壓力的限制，采取了“低點(diǎn)的管道環(huán)向應力不得超過(guò)鋼管最低屈服強度的0.95倍”的段落劃分原則，在一定程度上提高了試壓壓力。 
        2、國外輸氣管道的試壓強度水平  ：國外的輸氣管道試壓規范對最低試壓壓力的規定大體相同，對于最高試壓強度，只有加拿大的CSA-Z662-99標準中規定了最大強度試驗壓力以水作介質(zhì)時(shí)產(chǎn)生的環(huán)向應力為110%SYMS，以氣體作介質(zhì)時(shí)產(chǎn)生的環(huán)向應力為95%SYMS，其他標準中都沒(méi)有對此做出明確規定，而是讓業(yè)主根據將來(lái)管道運行的可能自行確定。事實(shí)上，國外大部分管道在試壓時(shí)的最大試壓壓力都在100%SYMS左右，有的甚至超過(guò)了110%SYMS，稱(chēng)為超強度試壓，經(jīng)過(guò)了高強度的試壓過(guò)程，管道中絕大部分的固有缺陷都會(huì )暴露出來(lái)。
        四、試壓前準備與管道試壓：
        準備工作：試壓用的壓力表必須經(jīng)過(guò)校驗，并在有效期內使用。壓力表的精度不低于1.5級，量程為0～10MPa，表盤(pán)直徑為150mm，最小刻度為每格讀數0.05Mpa。在試壓中至少使用2塊壓力表,打壓端及末端(排氣端)各一塊,在其余方便加壓力表處也應加設壓力表。電動(dòng)試壓泵應開(kāi)關(guān)靈活，其工作壓力應能滿(mǎn)足試驗壓力的要求。加壓泵、壓力表應安裝在試驗段下游端部與管道軸線(xiàn)垂直的支管上。堵板必須有足夠的強度，試壓過(guò)程中，堵板不能變形，與管道的接口處不能漏水。
        管道試壓：根據管道進(jìn)水口的位置和水源距離，設置打壓泵，接通上水管道，安裝好壓力表，監視系統的壓力下降。檢查全系統的管道閥門(mén)關(guān)閉狀況，觀(guān)察其是否滿(mǎn)足系統或分段試壓的要求。連通上水流程向管線(xiàn)內注水，在管道最高點(diǎn)安裝放空閥，管道注滿(mǎn)水待水溫一致管道內的空氣排完后，關(guān)閉放空閥門(mén)，試壓泵車(chē)開(kāi)始進(jìn)行水壓試驗。升壓：水壓試驗前，應多次進(jìn)行初步升壓試驗方可將管道內的氣體排盡，當且僅當確定管道內的氣體排盡后，才能進(jìn)行水壓試驗。出現下列3種情況表明管道內的氣體未排干凈，應繼續排氣：A、升壓時(shí)，水泵不斷充水，但升壓很慢；B、升壓時(shí)，壓力表指針擺動(dòng)幅度很大且讀數不穩定；C、當升壓至80%時(shí)，停止升壓，打開(kāi)放水閥門(mén)，水柱中有“突突”的聲響并噴出許多氣泡。升壓時(shí)要分級升壓，每次以0.2Mpa為一級，每升一級檢查后背、管身及接口，當確定無(wú)異常后，才能繼續升壓。水壓試驗時(shí)，后背頂撐和管道兩端嚴禁站人。水壓試驗時(shí)，嚴禁對管身、接口進(jìn)行敲打或修補缺陷，遇有缺陷時(shí)，應作出標記，卸壓后才能修補。整體管線(xiàn)水壓試驗按以下程序進(jìn)行，并做好試壓記錄。水壓試驗先升至試驗壓力的30%（2.25MPa），穩壓15min。穩壓期間對管道進(jìn)行檢查，無(wú)異?，F象繼續升壓至強度試驗壓力的60%（4.5MPa），穩壓15min后，無(wú)問(wèn)題繼續升壓至試驗壓力（7.5MPa），穩壓15min，待壓力平衡穩定后，試壓巡檢人員沿線(xiàn)檢查管道有無(wú)滲漏，在30min內，無(wú)滲漏、變形、無(wú)壓降，1小時(shí)內壓降小于0.05MPa為合格。強度試驗合格后，緩慢降壓至嚴密性試驗壓力7.5MPa，進(jìn)行嚴密性試驗在30min內無(wú)滲漏，1小時(shí)內壓降小于0.05MPa為合格。試壓設備和試壓管道50m范圍內為試壓禁區。試壓禁區設專(zhuān)人把守，禁止非試壓人員進(jìn)入。管道試壓過(guò)程中，請業(yè)主、監理及有關(guān)技術(shù)監督部門(mén)到現場(chǎng)進(jìn)行監督，試驗合格后填寫(xiě)試壓記錄并請各方簽字確認。3水壓試驗如不符合設計要求，派人沿線(xiàn)檢查是否有焊口漏水,在確定焊口無(wú)問(wèn)題時(shí),組織技術(shù)人員進(jìn)行原因分析，確定是否由于氣溫/陽(yáng)光照射等原因造的壓力降。若是由于焊口問(wèn)題,將試壓管段兩端放空閥門(mén)打開(kāi)進(jìn)行放空，修補漏點(diǎn)后重新進(jìn)行試驗及試驗結果確認。
        在石油管道與設備強度試壓和嚴密性試驗過(guò)程中，我們必須注意以下幾點(diǎn)：
        （1）輸油管道必須進(jìn)行強度試壓和嚴密性試驗，但在試壓前應先設臨時(shí)清管設施進(jìn)行清管，并不應使用站內設施。
        （2）穿跨越大、中型河流、國家鐵路、一、二級公路和高速公路的管段，應符合國家現行標準《原油和天然氣輸送管道穿跨越工程設計規范》SY/T 0015.1.2-98的規定，應單獨試壓，合格后再同相鄰管段連接。
        （3）清管器收發(fā)裝置應同線(xiàn)路一同試壓。
        （4）壁厚不同的管段應分別試壓。
        （5）用于更換現有管道或改線(xiàn)的管段，在和原有管道連接前應單獨試壓，試驗壓力不應小于原管道的試驗壓力。同原有管道連接的焊縫，應采用射線(xiàn)探傷進(jìn)行100％的檢查。
        （6）試壓介質(zhì)應采用水。在人煙稀少、寒冷、嚴重缺水地區?？勺们椴捎脷怏w作為試壓介質(zhì)，但管材必須滿(mǎn)足止裂要求。試壓時(shí)必須采取防爆安全措施。
        （7）輸油干線(xiàn)的一般地段，強度試驗壓力不得小于設計內壓力的1.25倍；大中型穿跨越及管道通過(guò)人口稠密區和輸油站，強度試驗壓力不得小于設計內壓力的1.5倍，持續穩定時(shí)間不得小于4h；當無(wú)泄漏時(shí)，可降到嚴密性試驗壓力，其值不得小于設計內壓力；持續穩定時(shí)間不得小于4h。當因溫度變化或其他因素影響試壓的準確性時(shí)，應延長(cháng)穩壓時(shí)間。采用氣體為試壓介質(zhì)時(shí)，其強度試驗壓力為設計內壓力的1.1倍，嚴密性試驗壓力等于設計內壓力。當采用強度試驗壓力時(shí)，管道任一點(diǎn)的試驗壓力與靜水壓力之和所產(chǎn)生的環(huán)向應力不應大于鋼管的最低屈服強度90％。
        （8）分段試壓合格的管段相互連接的碰死口焊縫，必須按規范規定采用射線(xiàn)探傷進(jìn)行100％的檢查。全線(xiàn)接通后可不再進(jìn)行試壓
        2、石油管道設計和安全管理
        輸油管道
        顧名思義就是利用管道來(lái)進(jìn)行油和氣的儲存與運輸。在石油工業(yè)內部它是聯(lián)接產(chǎn)、運、銷(xiāo)各環(huán)節的紐帶。隨著(zhù)我國經(jīng)濟建設及科學(xué)技術(shù)的高速增長(cháng)，輸油管道的發(fā)展規模不斷擴大，輸油管道設備在油氣儲運上地位也日益顯著(zhù)。加強輸油管道設備的安全管理與維護，是改善油氣儲運工作條件，提高儲運質(zhì)量和經(jīng)濟效益的保障。
        一、輸油管道安全的重要性
        當輸油管道通過(guò)人口稠密的地區或接近重要設施時(shí)，大火及爆炸將造成生命、財產(chǎn)的巨大損失，在邊遠的荒漠、山區，往往因消防力量不足或水源較遠等條件限制，滅火困難。輸油管道的站場(chǎng)和油庫的罐區集中儲存著(zhù)大量油品裝卸操作頻繁引發(fā)火災的危險因素很多。輸油管道的這些事故會(huì )造成人員傷亡和直接經(jīng)濟損失以及上游的油氣田和下游的工礦企業(yè)停工減產(chǎn)的間接損失。輸油管道事故還可能污染環(huán)境給公共衛生和環(huán)境保護帶來(lái)較長(cháng)時(shí)間的負面影響。在社會(huì )日益重視公眾安全和環(huán)境保護的背景下油氣管道系統的安全受到了更為廣泛
        的關(guān)注。 長(cháng)距離輸油管道是大口徑、長(cháng)距離、高壓力的大型管道系統，是國家能源供應大動(dòng)脈和國民經(jīng)濟的重點(diǎn)工程，肩負著(zhù)為國民經(jīng)濟健康快速發(fā)展提供能源保障的重要責任。它們的安全運行有重大的社會(huì )和經(jīng)濟意義。在全球經(jīng)濟一體化發(fā)展和我國加入WTO的形勢下提高安全管理水平已成為提高企業(yè)的綜合效益及競爭能力、進(jìn)入國際市場(chǎng)的重要手段。
        二、我國油氣管道的安全形勢
        我國已建成油氣管道4萬(wàn)多公里其中東部許多管道運行已接近或超過(guò)20年逐步進(jìn)入后期事故多發(fā)階段。由于建設當時(shí)的技術(shù)經(jīng)濟條件所限設計、施工水平、材料缺陷、多年運行的損傷等原因管道安全存在不少隱患。近年來(lái)隨著(zhù)經(jīng)濟的快速發(fā)展城市及城鎮建設、廠(chǎng)礦及交通設施建設也日益頻繁違章施工傷害管道、違章建筑占壓管道的事件增多。第三方故意破壞引發(fā)的管道泄漏事故呈上升趨勢更給管道系統的安全造成嚴重威脅。2003年底在蘭成渝成品油管道的廣元段因打孔盜油造成汽油噴射泄漏的惡性事故就是典型的例子。 由于上述原因我國油氣管道事故率比發(fā)達國家要高很多倍。據統計，近30年來(lái)歐洲、前蘇聯(lián)、美國的輸氣管道事故率(單位次/(千公里〃年))分別為0.42、0.46、0.60總平均值大致為0.5。我國四川地區12條輸氣管道的事故率為4.3。西歐17國輸油管道泄漏事故率2000年為0.25。我國東北和華北地區輸油管道運行以來(lái)粗略統計事故率要超過(guò)2.0。
        近年新建成的西氣東輸管道、蘭成渝成品油管道、陜京輸氣管道及建設中的陜京二線(xiàn)、大西南成品油管道和計劃建設的西部原油、成品油管道等都是大口徑、長(cháng)距離、高壓力的大型管道系統是西部大開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)工程它們的安全運行對國民經(jīng)濟有重大意義。這些管道經(jīng)過(guò)沙漠、高山通過(guò)濕陷性黃土區域及多條地震斷裂帶。沿線(xiàn)地形地貌復雜地質(zhì)災害類(lèi)型多、頻率高。2004年投產(chǎn)的甬滬寧原油管道及建設中的沿江輸油管道等都是建在人口及城鎮最密集的華東沿海地區。這些管道一旦泄漏或發(fā)生火災爆炸事故將產(chǎn)生重大損失及惡劣影響。當前形勢下油氣管道安全的重要性和緊迫性更為突出。增強安全生產(chǎn)意識提高安全管理水平保障油氣管道安全運營(yíng)是擺在我國儲運工程技術(shù)人員和管理人員面前的重要任務(wù)。
        三、輸油管道事故原因與后果分析
        下面根據事故統計資料分別對輸油管道的危害因素及事故后果進(jìn)行分析。
        (一)輸油管道事故統計分析
        表10.1列出了西歐和美國19711995年輸油管道事故統計數據的原因分類(lèi)。
        表10-1西歐及美國輸油管道的事故統計(1971-1995年)
         外力損傷 腐蝕 機械損傷 操作失誤 自然災害 其他 
        西歐 33% 30% 25% 7% 4% 1% 
        美國 34% 33% 18% 2.5% 4.5% 8% 
        由管道事故率統計可見(jiàn)歐美國家輸油管道事故原因主要是外力損傷、管材及管件的機械損傷、腐蝕其次是操作失誤、自然災害等。 外力損傷中一種指由于外部的活動(dòng)如工業(yè)、道路建設、爆破、開(kāi)挖、管道施工、維修等活動(dòng)引起的意外損壞另一種是第三方惡意損壞例如近年我國發(fā)生的打孔盜油事件屬于這種。管材及管件的機械損傷往往是由材料損傷或施工損傷引發(fā)除了管壁變形、凹陷等引起的泄漏外較多事故發(fā)生在閥門(mén)、法蘭等
        管件上站場(chǎng)內的泄漏較多集中在這些部位。管道內、外腐蝕引起的泄漏事故中輸油管道外腐蝕次數及總泄漏量都占主要位臵。腐蝕事故多發(fā)生在管子的焊道、管道穿(跨)越處、錨固及防腐層補口處的管段上因為這些部位都易于產(chǎn)生管材損傷、應力集中、焊接缺陷及防腐層破損。自然災害主要是由于地震、塌方、泥石流、洪水、雷擊等造成的管道損壞。 輸油管道大量泄漏的主要原因是管子開(kāi)裂。按管子開(kāi)裂孔徑的尺寸從小到大排序一般分為針孔、裂縫、漏口、裂口、斷裂等幾種。開(kāi)裂孔徑、面積越大平均泄漏量越大。