SY/T 6859-2020 油气输送管道风险评价导则.pdf

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    .4当对某特定管段进行风险评价时,可具体分析该管段的风险因素;如果对整条管道进行风险 时,应在完整的管道长度上考虑全部的风险因素。 5管道风险因素识别方法包括但不限于: a)比较法:危险因素目录和历史失效数据检查等; b)构造法:失效模式和影响分析(FMEA)、工作安全/危害分析(JSA/JHA); c)逻辑分析法:事件树分析和故障树分析等。 6应考虑风险评价的目的和需求、适用性、数据完整程度、风险因素识别结果等因素选用合理 风险评价方法。

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    6.1管道风险估算以管段为单元进行,估算前应进行管段划分。 6.2 管段划分可采用关键属性或全部属性分段两种方式,应优先选用全部属性分段。 6.3 关键属性应根据管道风险因素确定,每个管段的关键属性宜相同。 6.4当采用全部属性分段导致管道分段过短而影响风险评价效果时,可将属性值接近的管

    7.1管道失效可能性分析应针对目标管道识别出的所有风险因素变电站标准规范范本,分析这些风险因素导致管道事故 发生的可能性大小。 7.2管道失效可能性可采用定性、半定量或定量的方法估计,定性方法如专家判断法,半定量方法 如指标评分法,定量方法如基于历史数据的统计方法、基于可靠性的数学模型法、基于事件树和故障 树的逻辑分析法等。 7.3管道失效可能性的定性结果可采用“经常”“可能”“很少”“不可能”等级别来表述事故发生的可 能性,半定量的结果可采用失效指数表征,定量的结果以管道失效概率描述,可表示为“次/(km*a)” 或“次/(1000km·a)”。 7.4管道失效可能性分析方法的选择应考虑评价的目的、可用的数据和模型。在可能的情况下,应 采用经过历史失效数据验证过的分析方法。 7.5历史失效数据可以采用管道企业的数据库或者公开发表的行业数据。在采用历史失效数据来进 行失效概率分析,或者验证其他模型分析结果时,应分析历史失效数据对于所评价系统的适用性。 7.6管道失效可能性分析应对管道运行期间开展的检测、维护等活动的效果予以考虑。 7.7基于可靠性的油气输送管道失效概率估算可参考附录A。

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    道失效后对人员、财产和环境等产生不利影响的严重程度 同时分析中也可考虑失效造成管道损坏、介质损失和服务中断而造成的损失情况。 2管道失效后果分析方法的选择要考虑评价的目的、对象及所分析的危害类型,但都应在了解 四个因素的基础上评价管道失效后果:

    同时分析中也可考虑失效造成管道损坏、介质损失和服务中断而造成的损失情况。 8.2管道失效后果分析方法的选择要考虑评价的目的、对象及所分析的危害类型,但都应在了解以 下四个因素的基础上评价管道失效后果: a)管输介质的危险性 b)介质的泄漏速度和/或泄漏量; c)泄漏点周围环境; d)应急响应措施。 8.3管道失效后果可采用定性、半定量或定量的方法估计,定性的评价结果描述可表示为“重 大”“较大”“一般”等级别;半定量的评价可用介质危害性和泄漏扩散影响的评分指数表征失效后 果;定量的评价可从安全、经济和环境等角度加以分析,给出相应的指标, 如伤亡人数来衡量安全后 果的严重程度,用货币表示经济后果 8.4应考虑失效模式对管道失效后果的影响,通常将管道失效模式分为不同尺寸的泄漏和断裂。如 果采用定性或半定量的后果估算,管道失效后果应按照最严重的情形进行估算。 8.5应考虑管道企业的应急响应措施对维修费用、中断费用、环境损失和商业信誉的影响。 8.6管道失效后果的定量评价可参考附录B。 y 管道风险估算 9.1管道风险估算的目的在于综合管道失效可能性分析和后果分析的结果,度量目标管道的风险水 平。常用的风险估算方法有以下三种: a)风险矩阵法:对于失效可能性和后果分别评估,将两者置于二维不连续矩阵中,对风险水平 进行分级: b)风险指数法:用指数表示失效可能性和后果,并用数学方法综合两者的影响; c)概率分析方法:失效概率和后果都采用定量的计算方法,以两者的乘积表示管道的风险。 9.2风险矩阵或者风险指数法可给出风险的相对衡量, 进行定性或半定量的风险估算;概率分析方 法在对失效概率和后果的定量分析的基础上可提供绝对风险的衡量。 10风险判定和风险控制建议 10.1风险判定 10.1.1风险判定是判断风险绝对值或相对值高低的过程,也包括判断和评价风险控制措施效果的过程。 10.1.2风险判定是对于受到危险事故影响的客体(人员、财产、环境等)或危险事故负有责任的主 体(企业)而言风险水平的可接受程度,可对风险判定结果的不确定性或敏感性进行分析。 10.1.3进行风险判定时,应考虑的因素包括但不限于以下几点: a)管道事故后果的严重性; b)管道事故的发生频率; c)管道带来的风险和受益的比较; d)降低风险的成本。 10.1.4可采用下列条件判定风险是否可接受:

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    a)将风险评估结果与国家法规、强制性技术标准确定的准则进行比较; b)将评估得到的风险与已经被认可的活动或事故的风险进行比较; c)调研文献中风险可接受准则,或考虑国内外其他工业先例; d)参考经过长时间经验积累的、有效判断管道风险严重程度的准则。 10.1.5如果采用定量的评价方法,应对人员、财产和环境风险分别进行判定。附录C提供了人员风 险的推荐可接受准则。 10.1.6如果管道风险不可接受,应采取以下措施: a)采用更精确的评价方法,降低评价过程中由于关键性的假设带来的不确定性和保守性,这些 假设可能会高估实际风险水平; b)考虑适用的风险控制措施隆低风险水平

    0.2.1风险控制建议是根据 节,可作为制定风险控制方案的依据及决策基础 10.2.2风险控制建议应针对高风险因素、高失效概率、高后果、高风险管段提出针对性控制措施建议

    在应用风险评价结果时,应考虑分析过程中存在的主观性水平、假设条件等对风险评价结果的 定性影响,并考虑关键因素对风险评价结果的敏感性。

    11.1当出现下列情况之一时、应对管道或管段进行风险再评价

    a)上次风险评价结果确定的再评价时间; b)管道属性或运行工况发生重大变化; c)管道进行重大维修改造; d)管道沿线环境发生重大变化。 11.2对于以智能化要求建设和管理的管道,可进行动态和实时风险再评价。

    评价报告至少应包括以下内容 a)评价的目的和范围; b)评价数据及来源说明: c)风险评价方法选择,包括软件使用; d)风险因素识别结果; e)失效可能性分析结果:; f)后果分析结果; g)风险估算结果; h)结果分析(风险判定); i)结论和风险控制措施建议

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    附录A (资料性附录) 基于可靠性的油气输送管道失效概率计算方法概述

    A.3管道极限状态与失效模式

    A.3.1管道失效概率计算 态,宜按照风险因素类别 A.3.2最终极限状态是指 A.3.3泄漏极限状态是推 10mm的小泄漏。 A.3.4服役极限状态指影 度、沟坑和过量塑性变形 A.3.5外腐蚀、内腐蚀、 最终极限状态和泄漏极 A.3.6途经强震区、地震 轴向应力作用下的拉伸断 道失效模式也可分为小泄

    式中: 一管道自身的抗力; S管道承受的载荷:

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    X一基本随机变量: g(x)一抗力和载荷之间差异的安全裕度。 .4.2构建极限状态函数主要步骤包括确定管道是否达到极限状态的判定准则、建立极限状态函数 和表征模型误差。 A.4.3管道是否达到极限状态的判定准则包括但不限于: a)基于应力准则:如受内部压力作用的缺陷失效,其极限状态条件可被定义为作用环向应力达 到导致缺陷失效所需的环向应力水平; b)基于应变准则:如因横向或轴向地面运动导致的失效,其极限状态条件可表示为压缩应变达 到可导致局部屈曲的某一临界值或拉伸应变可导致环焊缝开裂失效的某一临界值: c)基于几何形状准则:如腐蚀穿孔的失效,其极限状态条件可表示为腐蚀深度达到管壁最大允 许腐蚀深度; d)基于缺陷尺寸准则:如应力腐蚀开裂失效,其极限状态条件可表示为缺陷尺寸达到萌生局部 穿透型管壁缺陷的临界尺寸。 .4.4极限状态函数的建立是根据基本随机变量表征式「见公式(A.1)中的载荷和抗力的过程 可参考已有的解析、经验或数值模型,基本随机变量包括钢管材料性能、几何形状、缺陷特征及载荷 分布等。 .4.5极限状态函数的模型误差可通过比较实际值与模型计算值获得,并通过在极限状态函数中引 (模型误差因子来表征。 .4.6极限状态函数建立时,宜考虑不同风险因素的极限状态判定准则,并可考虑小泄漏、大泄漏 和破裂不同失效模式的判定准则,可参考表A.1。

    各类风险因素不同失效模式的极限状态判定准

    A.5确定基本随机变量的概率分布模型

    A.5.1计算管道失效概率时,宜考虑以下基本变量的不确定性: a)钢管性能; b)缺陷尺寸及扩展规律; c)检测精度: d)载荷; e)模型误差因子。 4.5.2 随机变量的不确定性采用变量的概率分布表征,包括下列步骤 a)选择分布模型:

    A.6计算管道失效概率

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    附录B (资料性附录) 管道失效后果定量分析概述

    管道失效后果主要是由于泄漏的输送介质如果发生爆炸或火灾,或者输送介质中含有毒性物质 造成管道周围的人员伤亡、财产损失及环境污染。本附录的目的在于明确管道失效后果定量分析的流 程和计算过程中需要注意的问题,但并不提供具体的计算方法。

    B.2管道失效后果定量评估流程

    管道失效后果的定量分析是通过对有代表性的失效场景建立数学模型,分析管道失效后发生的灾 害类型和影响范围,估算其造成的各种损失情况。定量后果分析模型需要考虑输送介质的物理化学特 性、泄漏速率、点火概率、灾害种类等因素。后果的定量评价可按照下述步骤进行: a)确定管道的失效模式和灾害类型; b)计算介质泄漏速率和/或泄漏量; c)计算灾害的强度和影响范围; d)估算灾害造成的损失情况。

    B.3管道失效灾害类型

    B.3.1输油管线和输气管线典型的失效事故树如图B.1所示。 B.3.2输气管道在发生泄漏之后,如果立即点燃,通常只会发生喷射火(JF),而不是先发生火球, 再发生喷射火,这是因为最初火球灾害可以认为是稳定喷射火灾害的保守情形。如果延迟点燃,泄漏 的气体介质扩散之后,会发生蒸气云爆炸(VCE)或者蒸气云火(VCF):如果没有发生点燃,则只 形成有毒火室息气团(VC)。气体扩散后的影响范围与介质在空气中的浓度有关,受介质物理性质、 气象条件等因素影响。 B.3.3输油管道发生泄漏,如果立即点燃,输送介质在周围环境条件下为低蒸气压的液体,则产生 也火(PF),高蒸气压的液体介质则产生喷射火和池火;如果发生延点燃,液体输送介质由于挥发, 与输气管道泄漏相似,会发生蒸气云爆炸或者蒸气云火,如果没有发生点燃,则只形成有毒或室息 团。 B.3.4若采用定量的失效后果分析,宜对上述的灾害类型分别建立评价模型,并考虑各种灾害类型 的发生概率,确定管道的失效影响,所建立的数学模型应进行验证,并与实际发生的事故进行比较。

    B.4管道失效后果分析中应考虑的问题

    B.4.1泄漏速率和泄漏量

    B.4.1.1宜考虑泄漏速率的变化性,包括初始和稳定状态下泄漏速率的估算。介质泄漏速率是泄漏持 续时间的方程,并受失效位置、管道上下游边界条件及失效后抢修的反应速度等因素的影响。 B.4.1.2管道断裂时介质泄漏速率的计算比较复杂,需要考虑泄漏过程中管道压力降低的影响,对于 蒸气压高的液体介质,还需要考虑两相流的影响;管道泄漏速率的计算可以参照传统的尖锐孔泄漏方 程,再考虑一个适当的系数转化为等效的稳态泄漏速率,

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    B.4.1.3对于低蒸气压液体管道,释放速率往往受泄漏点的介质流动速率和泄漏孔孔尺寸的影响。小 孔或者中等孔径情况下,输送介质会以喷射的形式释放;较大的孔径(>50mm)泄漏时,泄漏速率 与介质流动速率相近。 B.4.1.4通常泄漏介质总量可以认为等于泄漏点两侧最近的截断阀之间的介质数量加上截断阀关团闭前 泄漏的泄漏量,对于液体管道,还宜考虑管道沿线高程对于泄漏总量的影响。 B.4.1.5计算泄漏介质总量时,需根据管道企业实际情况估算泄漏持续时间、可检测到管线泄漏所需 的时间、关闭截断阀所需的时间,以及维抢修人员到达泄漏地点并阻止泄漏所需的时间。

    B.4.2气象条件和环境因素

    .4.3.1对于油气输送管道来说,管道风险最重要的影响因素是泄漏的输送介质是否被点燃,以及 即点燃还是延迟点燃。

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    发生概率的基础上,再来确定各种灾害类型的发生概率。 4.3.3泄漏的气体介质或者液体介质蒸发形成的蒸气云飘散之后,如果遇到点火源,可能会发生素 云火或蒸气云爆炸。从现有的事故统计数据来看,发生蒸气云火或蒸气云爆炸的概率很低

    B.4.4热辐射和影响

    3.4.4.1如果人员所在的户外或者建筑处于管道失效后形成的火焰范围内,会造成致命的伤害;对于 火焰包围范围之外的伤害,主要来自直接的热辐射, 3.4.4.2热辐射通过燃烧物质的能量来计算,通常可采用点源法或固体火焰模型进行计算。点源法假 设所有能量是从火焰的一个点释放出来的,固体火焰模型假设能量由火焰表面以固定的表面热辐射强 变均匀向外释放。 3.4.4.3热辐射方程应考虑灾害种类,喷射火通常具有相当大的喷射动量,因此火焰的正中心与泄漏 礼之间会有一定距离,而热辐射的影响在火焰中心和喷射方向上更强一些,受泄漏方向、风向、风速 和地形的影响;池火可以看作一个圆柱形的火焰,随着距离的增大,热辐射强度逐渐变小。

    3.4.5.1管道事故影响范围的确定还应考虑个体对各种灾害造成的热辐射、超压等灾害的承受能力, 建立灾害容许阀值;为了评价安全距离,宜考虑以下因素,包括在户外人员从火中的逃离速度、建筑 的位置和类型、室内和室外的差异、时间(夜间或白天)等,并考虑影响区域的人口密度。 B.4.5.2以下几个方面产生的风险通常认为与火灾或爆炸的影响相比较小,可以忽略: a)最初断裂部位压力能量的释放; b)输送介质在释放后立即点燃而产生的压力; C)洲湿导致爱盖层土壤或老管道磁片的飞散

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    附录C (资料性附录) 人员风险推荐可接受准则

    本附录提供了个体风险和社会风险的推荐可接受准则。该准则是在统计分析我国人员伤亡事故数 据的基础上制定的,推荐参照该准则判定管道的人员风险(个体风险和社会风险)。

    据的基础上制定的,推荐参照该准则判定管道的人员风险(个体风险和社会风险)。 C.2个体风险 C.2.1个体风险(individualrisk,IR)是指在评价位置长期生活、工作的, ,并未采取任何防护措施的 人员遭受特定危害而死亡的概率。 C.2.2对于给定的管道,个体风险等值线沿管道轴线平行分布,个体风险受管径、输送介质、操作 压力、管道失效概率、失效模式和灾害类型等因素的影响。通过给定的可接受个体风险水平,可以确 定管道的安全距离。 C.2.3在进行个体风险计算时,宜考虑相互作用长度。相互作用长度是将管道沿线某点作为观察点, 管道发生事故后,对该点产生影响的管道长度。相互作用长度计算如图C.1所示。 C.2.4给定位置的个体受到管道事故影响的风险可以通过相互作用长度、管道失效概率、点火概率 和对应的灾害造成人员死亡概率等几个因素的乘积计算。

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    图C.2个体风险可接受准则推荐值

    3.6社会风险不仅要考虑管道设计、 建设时期沿线的人口状况,而且应考虑将来的规划和变 管道的某些区段导致人口的增加。如果社会风险增加很大,管道企业应考虑合适的减缓措施降

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    风险。 C.3.7进行定点社会风险评价时,宜对管道事故按照最坏情况进行分析,将管道事故能够威胁到人 员安全的最大距离作为评估范围,该范围内的人员伤亡都应计入管道造成的社会风险之中。 C.3.8学校、医院和养老院等人员密集,且所处该处人员行动不便的区域是比较敏感的区域,在评 估中应予以重点考虑,

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    [1】GB29167石油天然气工业管道输送系统基于可靠性的极限状态方法 [2]GB32167油气输送管道完整性管理规范 [3]SY/T6621输气管道系统完整性管理 [4]SY/T6648危险液体管道的完整性管理 [5]ASMEB31.8S输气管道系统完整性管理(ManagingSystemintegrityofgaspipelines)

    固定资产标准中华人民共和国 石油天然气行业标准 油气输送管道风险评价导则 SY/T 6859—2020 石油工业出版社出版 (北京安定门外安华里二区一号楼) 北京中石油彩色印刷有限责任公司排版印刷 新华书店北京发行所发行 880×1230毫米16开本1.5印张38千字印1—500 2021年1月北京第1版2021年1月北京第1次印 书号:155021·8169定价:30.00元 版权专有不得翻印

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