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(yè)根據(jù)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(xù)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(xù)改進、減少和預防管道事故發(fā)生、經(jīng)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(yè)將其稱為“全面資產(chǎn)管理”?？梢钥闯?，管道的安全管理與資產(chǎn)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?shù)慕?jīng)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(yè)；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(shù)據(jù)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(chǎn)，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(yè)標準和行業(yè)標準，2016年國家標準GB 32167—2015《油氣輸送管道完整性管理規(guī)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(xiàn)行的管道完整性管理技術標準規(guī)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(tǒng)完整性管理》），分別針對氣體輸送管道和危險液體管道系統(tǒng)的完整性管理的過程和實施要求進行了規(guī)范。
國內現(xiàn)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(guī)定，具體包括：數(shù)據(jù)采集和整合、高后果區(qū)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(huán)節(jié)，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(huán)。運行期的管道完整性管理，涉及管道的投產(chǎn)、運行維護、故障（事故）修復、判廢處置等環(huán)節(jié)，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(xiàn)管道運行安全性和經(jīng)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(shù)據(jù)的采集［2］。
2 城鎮(zhèn)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(huán)境因素，都與城鎮(zhèn)燃氣有較大的差異，因此，將管道完整性管理引進到城鎮(zhèn)燃氣行業(yè)，需要進行技術上的處理。
（1）城鎮(zhèn)燃氣管道與長輸管道的區(qū)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(jīng)驗的同時，必須充分考慮城鎮(zhèn)燃氣管道自身的特點。為了科學地開展城鎮(zhèn)燃氣管道完整性管理工作，有必要對城鎮(zhèn)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(zhèn)燃氣管道的對比見表1。由表1中可以看到，城鎮(zhèn)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(qū)別；由于敷設環(huán)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(qū)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(qū)別。
表1 長輸管道與城鎮(zhèn)燃氣管道的對比［4］
根據(jù)表1，城鎮(zhèn)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(qū)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(zhèn)燃氣管道完整性管理的流程
城鎮(zhèn)燃氣管道完整性管理是以保證管道的安全經(jīng)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(jù)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(wǎng)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(zhèn)燃氣管道完整性管理的“五步循環(huán)”法［2，5］，即數(shù)據(jù)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(zhèn)燃氣管道完整性管理的基本內容
3.1 數(shù)據(jù)采集與管理
數(shù)據(jù)采集是管道完整性管理的一項基礎工作，采集數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)的采集
建設期數(shù)據(jù)主要是指管道屬性數(shù)據(jù)，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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(chǎn)廠家、生產(chǎn)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(shù)字化處理，納入數(shù)據(jù)采集范圍。其他如鋼質管道的防腐信息，其初始的檢測數(shù)據(jù)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(jiān)理企業(yè)及其關鍵人員，如焊工、監(jiān)理員等人員信息。
建設期的數(shù)據(jù)采集工作由施工企業(yè)負責，并按要求錄入相應的數(shù)據(jù)管理平臺，由工程監(jiān)理人員負責現(xiàn)場核準，燃氣公司相關職能部門負責數(shù)據(jù)的校驗。
（2）運行期數(shù)據(jù)的采集
運行期數(shù)據(jù)主要是指管道運行維護相關數(shù)據(jù)及管道周邊環(huán)境數(shù)據(jù)，這部分是動態(tài)數(shù)據(jù)，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(shù)據(jù)的采集工作融匯在每一項管道管理作業(yè)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(shù)據(jù)
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(jù)GB/T 27699—2011《鋼質管道內檢測技術規(guī)范》的相關規(guī)定，管道內檢測的周期一般不多于8 a，燃氣企業(yè)需要根據(jù)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(guī)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(jīng)發(fā)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(jīng)為非機動車道或綠化帶改為機動車道的管段，經(jīng)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(jiān)護或整改措施實施信息，管道故障及其維護作業(yè)信息，管道搶修作業(yè)信息，管道更新改造施工信息等。
b.管道周邊環(huán)境數(shù)據(jù)
管道周邊環(huán)境數(shù)據(jù)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(huán)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(yè)調查。在地質災害易發(fā)區(qū)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(shù)據(jù)，也是目前值得探索的數(shù)據(jù)采集方式。
除此之外，應急管理資源類信息也應該納入數(shù)據(jù)采集范圍，主要包括：應急搶修網(wǎng)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(shù)據(jù)管理
a.數(shù)據(jù)間邏輯關系的建立
所采集的數(shù)據(jù)需要信息系統(tǒng)的支持，目前比較成熟且現(xiàn)實的做法是基于各城市燃氣企業(yè)普遍采用的燃氣管道地理信息系統(tǒng)（GIS）做一些功能再開發(fā)。以管道為核心，在管道的地理信息基礎上，運用建設期數(shù)據(jù)來構建底層的管道數(shù)據(jù)模塊；再建立時間軸，將運行期的數(shù)據(jù)疊加上去；以此來實現(xiàn)數(shù)據(jù)間的邏輯關聯(lián)。由于現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)不允許直接錄入GIS系統(tǒng)，因此設計一個外掛的數(shù)據(jù)采集管理平臺是必要的，一方面統(tǒng)一數(shù)據(jù)采集的標準，另一方面也可以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的先期審驗。
b.數(shù)據(jù)的審核與校驗
基于數(shù)據(jù)采集管理平臺的審核流程和規(guī)則，實現(xiàn)對各相關單位填報數(shù)據(jù)的在線審核，對于不合格的數(shù)據(jù)退回并要求相關單位（部門）進行整改，合格數(shù)據(jù)繼續(xù)上報，保證填報數(shù)據(jù)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(jù)現(xiàn)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(lián)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(huán)境等為要素，按照排列優(yōu)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(zhèn)燃氣管道分布的獨特性，并與現(xiàn)行的管理實際相銜接。初步形成了企業(yè)管道運行風險評估單元劃分的原則和標準。
例如：依據(jù)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(huán)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(jù)管道經(jīng)過的地區(qū)環(huán)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(wǎng)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(wǎng)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(yè)區(qū)等地區(qū)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(wǎng)格法。也可以稱為區(qū)塊法，適用于城區(qū)內。合理劃分網(wǎng)格所需要考慮的因素中，除常規(guī)的壓力機制、管道材質、在役時間等因素外，網(wǎng)格內的環(huán)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(wǎng)格內人員居住密度或人員活動的頻密情況，網(wǎng)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(chǎn)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(wǎng)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(jīng)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(jīng)驗模型，需要大量的數(shù)據(jù)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(yè)實際的管道失效數(shù)據(jù)庫，并據(jù)此構建出本企業(yè)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(zhèn)燃氣管道風險評估技術路線圖見圖1。
圖1 深圳燃氣城鎮(zhèn)燃氣管道風險評估技術路線圖
根據(jù)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(jīng)過統(tǒng)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(jù)賦值結果確定分級標準，據(jù)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(jù)管道失效事件發(fā)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(xiàn)實中預期不會發(fā)生，在國內同行業(yè)中沒有先例；
b.2 表示可能性低，預期不會發(fā)生，但在特殊情況下可能發(fā)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(fā)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(fā)生，在公司內部有過先例；
d.4 表示可能性高，預期會發(fā)生，在正常生命周期內可能發(fā)生至少一次；
e.5 表示可能性極高，在正常生命周期內經(jīng)常發(fā)生。
（2）失效后果等級
失效后果等級是根據(jù)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(jīng)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(jīng)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(jīng)濟損失、當?shù)刂卮蟮妮浾撚绊懀?/span>
d.4 表示嚴重程度高，即：1~2人死亡、重大經(jīng)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(jīng)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(guī)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(yè)）、當?shù)卣芾聿块T在內的各方對于燃氣事故風險的承受程度的具體體現(xiàn)，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(qū)間，并通過完善風險管控制度，固化風險分級管控程序。
根據(jù)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(yè)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(jù)國家、行業(yè)、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(xiàn)隱患排查治理的閉環(huán)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?shù)臅r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(jīng)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(jù)相關文件記錄、風險評價指標歷年數(shù)據(jù)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(xiàn)。城鎮(zhèn)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(tài)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(wěn)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(tǒng)的評價，鑒于管道失效因素的邏輯性尚待完善，失效的統(tǒng)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(tǒng)的效能不是系統(tǒng)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(tǒng)，嚴格意義上的系統(tǒng)最優(yōu)概念是不存在的，其優(yōu)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(tǒng)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(zhí)行狀況是效能評價的重點。
4 結語
城鎮(zhèn)燃氣管道完整性管理五步循環(huán)法尚處于探索階段，還存在失效數(shù)據(jù)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(chǎn)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(xiàn)行的T/CGAS 002—2017《城鎮(zhèn)燃氣經(jīng)營企業(yè)安全生產(chǎn)標準化規(guī)范》中的8項一級要素之一；該標準規(guī)范與現(xiàn)行國標理念是一致的。因此，將管道完整性管理納入企業(yè)安全生產(chǎn)管理（或資產(chǎn)管理）體系之中，才能充分發(fā)揮其應有的作用。
參考文獻：
［1］楊玉鋒， 齊曉忠， 李楊， 等. 城市燃氣管道完整性管理及技術體系研究［J］. 煤氣與熱力， 2013，33（9）：B38-B41.
［2］包筱煒，蔡文佳，張林，等. 城市燃氣建設期管道完整性管理的實踐［J］. 煤氣與熱力， 2017， 37（10）： B34-B39.
［3］雍信實，郭忠榮，喬志剛. 管道完整性管理的實踐與探索［J］. 化工設計通訊，2018， 44（12）： 40.
［4］張季娜，楊玉鋒，張華兵，等. 城鎮(zhèn)燃氣管道完整性管理及技術進展［J］. 中國設備工程， 2018（15）： 178-179.
［5］卓凡，安躍紅，謝高新，等. 深圳市燃氣管道完整性管理應用研究［J］. 煤氣與熱力， 2014， 34（2）： B29-B32.
［6］周偉國，陳迪波. 納入綜合管廊的燃氣管道完整性管理探討［J］. 上海煤氣，2017（6）： 12-15.
［7］佘思維，王毅輝，陳晶，等. 美國城鎮(zhèn)燃氣管道完整性管理基于架構研究［J］. 石油與天然氣化工，2016，45（2）：103-108.
［8］周小煜，王海清，安躍紅. 燃氣管道完整性管理與過程安全管理比較研究［J］. 煤氣與熱力， 2015， 35（8）： B40-B43.
［9］王慶國，郭敏. 基于ISM和AHP的燃氣管道完整性影響因素研究［J］. 煤氣與熱力， 2019， 39（4）： B01-B04.
［10］田英帥，楊光，劉傳慶. 城鎮(zhèn)燃氣管道安全風險分級管控研究［J］. 煤氣與熱力， 2018， 38（11）： B48-B52.
［11］張華兵，周利劍，楊祖佩，等. 中石油管道完整性管理標準體系建設與應用［J］. 石油管材與儀器， 2017， 3（6）： 1-4.
