宋海宁

(中交城市能源研究设计院有限公司,辽宁沈阳110026)

1 概述

为保障燃气管道安全运行,国务院办公厅印发了《城市燃气管道等老化更新改造实施方案(2022—2025年)》(国办发〔2022〕22号),住房和城乡建设部办公厅与国家发展改革委办公厅联合印发了《关于印发城市燃气管道老化评估工作指南的通知》(建办城函〔2022〕225号),要求坚持适度超前进行基础设施建设和老化更新改造,加快推进城市燃气管道等老化更新改造,加强市政基础设施体系化建设,保障安全运行,提升城市安全韧性。《城市燃气管道等老化更新改造实施方案(2022—2025年)》(国办发〔2022〕22号)要求在全面摸清管道老化更新改造底数的基础上,加快开展城市燃气管道等老化更新改造工作。2025年底前,基本完成城市燃气管道等老化更新改造任务。更新改造涉及的燃气管道和设施为:运行年限满20 a,经评估存在安全隐患的钢质管道、聚乙烯(PE)管道、立管;运行年限不足20 a,存在安全隐患,经评估无法通过落实管控措施保障安全的钢质管道、聚乙烯(PE)管道、立管;存在超设计运行年限、安全间距不足、临近人员密集区域、地质灾害风险隐患大等问题,经评估不满足安全运行要求的厂站和设施;居民用户的橡胶软管、需加装的安全装置等以及工商业等用户存在安全隐患的管道和设施。多地相继发布了管道老化评估相关文件。

随着我国城镇燃气管道事业发展,居民用户室内燃气管道因自身属性、介质属性、环境属性等的多样性,成为安全管理和评估改造的难点。尤其是早期使用人工煤气后期置换为天然气,原户内居民用户人工煤气系统的管道锈蚀、连接位置油麻接口干裂漏气等问题成为制约居民用户天然气管道安全运行的重要因素[1-2]。

2 项目概况

本项目针对某沿海中心城市的居民用户室内老旧燃气立管,开展安全评估指标体系研究。该城市燃气设施始建于20世纪80年代初期,气源以人工煤气、工业余气、液化石油气为主。随着天然气发展和城市发展,2003—2004年,气源置换为天然气,原居民用户人工煤气系统成为制约天然气事业发展的重要因素。

本项目主要是针对居民用户室内燃气立管(从单元总阀至用户燃气表表前阀之间的供气管道)开展安全评估指标分析,以失效可能性指标、失效后果指标、一票否决制指标这3个维度,建立居民用户室内老旧燃气立管安全评估指标体系。

3 存在问题

经过更新改造,工作年限30 a以上的居民用户燃气立管已经更换;工作年限20～30 a居民用户燃气立管占中心城区立管总数的10%,约1.2×104根。在工作年限20～30 a的居民用户立管中随机抽取约30%(3 480根)作为第一批安全评估对象。通过查阅近3 a燃气安全运行管理系统电子安检记录,并结合现场走访、座谈、踏勘、调研、参与入户维修等,发现存在的问题如下。

① 锈蚀漏气

居民用户立管锈蚀位置多数发生在管道穿楼板位置、管道和洗菜盆位于同一橱柜内位置、管道穿厨房操作台板位置等,主要是用气环境潮湿导致锈蚀漏气。立管穿操作台板位置锈蚀、立管与洗菜盆位于同一橱柜内锈蚀分别见图1、2。

图1 立管穿操作台板位置锈蚀

图2 立管与洗菜盆位于同一橱柜内锈蚀

② 接口密封失效

管道建设时介质为人工煤气,含烷烃、烯烃、芳烃等化学物质,采用油麻接口。在天然气置换后,天然气为干气,导致油麻接口干裂和橡胶带失效漏气。立管油麻接口密封失效见图3。

图3 立管油麻接口密封失效

③ 安全距离

居民住宅多为砖混结构,居住人口稠密,厨房狭小,用气环境差。立管与灶具、立管与电力设施等安全距离不满足规范要求。立管与灶具安全距离不满足要求见图4,立管与电力设施安全距离不满足要求见图5。

图4 立管与灶具安全距离不满足要求

图5 立管与电力设施安全距离不满足要求

④ 设施老化

燃气管道户内多为地上引入,单元总阀安装在一层用户厨房中,单元总阀安装位置见图6。此种情况存在易漏气、不易开关等问题,给一层用户带来安全隐患。其他楼层用户维修时需要协调一层用户入户关闭单元总阀后才可实施,给维修带来难度。

图6 单元总阀安装位置

⑤ 用户需求

随着天然气不断发展,居民用户燃气热水器、燃气供暖热水炉等大量使用,供气量和需求量倍增,燃气管网系统成为制约发展的重要因素。原敷设的人工煤气管道已经不能完全满足居民用户燃具使用需求。

4 安全评估指标体系

居民用户室内老旧燃气立管安全评估指标体系(简称安全评估指标体系)的建立主要是针对立管存在的安全隐患和立管老化评估需求,从失效可能性、失效后果、一票否决制评估开展分析,确定评估指标。

4.1 失效可能性指标

失效可能性指标见表1。包括5个一级指标和14个二级指标。

表1 失效可能性指标

失效可能性指标说明如下。

① 管道本体

提出可能引发管道失效的二级指标,包括管道质量、管道锈蚀、管道维修现状、管道工作年限。

a.管道质量

管材及管件应符合相关质量标准。现役管道质量可以通过管道是否发生质量事故或竣工资料中管道材料合格证明情况来体现。

b.管道锈蚀

居民用户立管一般设于厨房,运行环境湿润,管道受长时间潮湿环境影响,极易发生锈蚀现象。燃气管道腐蚀生锈严重不及时处理,随时会发生燃气泄漏而引起事故。

c.管道维修现状

当管道发生漏气、锈蚀等情况维修,一方面说明管道本身存在材料或施工问题。另一方面,当管道进行维修后,管道的接口增多,增加了接口处发生漏气的可能性。

d.管道工作年限

GB 55009—2021《燃气工程项目规范》第5.3.2条规定,用户燃气管道设计工作年限不应小于30 a。建办城函〔2022〕225号文要求,需评估运行年限满20 a的立管。

② 立管穿越处理

提出可能引发管道失效的二级指标,包括穿楼板套管质量、穿楼板套管内填料、穿楼板处密封状况。

a.穿楼板套管质量

GB 50028—2006《城镇燃气设计规范》(2020年版)第10.2.38条要求,室内燃气管道穿过承重墙、地板或楼板时,必须加钢套管,套管内管道不得有接头。

b.穿楼板套管内填料

GB 50028—2006(2020年版)第10.2.38条要求,管道套管与承重墙、地板或楼板之间的间隙应填实,套管与燃气管道之间的间隙应采用柔性防腐、防水材料密封。

c.穿楼板处密封状况

套管与燃气管道之间的密封应严密。

③ 接口安装

提出可能引发管道失效的二级指标,包括接口数量、接口类型、柔性接口数量。

a.接口数量

管道接口安装质量不合格时易造成漏气,当一根立管接口数量较多时,发生漏气可能性也随之增大。

b.接口类型

老旧燃气管道通常使用油麻接口,在经过天然气置换后,油麻接口的油麻变干,易造成密封不严,导致漏气。生胶带接口相对安全。

c.柔性接口数量

柔性接口主要是指管道维修中安装的管件产生的柔性接口。柔性接口数量过多会增大接口漏气可能性,同时也反映了该立管是否有过漏气维修现象。

④ 用气环境

提出可能引发管道失效的二级指标,包括卫生环境、安全距离。

a.卫生环境

管道所处环境是否方便维修、是否能够直接观察到管道现状、是否阴暗潮湿、是否高温密闭等,都将直接影响立管的安全使用。

b.安全距离

安全距离是指室内燃气管道与电气设备、相邻管线、相邻设备的最小净距。室内燃气管道与电气设备、相邻管线、相邻设备的最小净距不足时,易对燃气管道产生影响而引发事故。

⑤ 施工质量

提出可能引发管道失效的二级指标,包括安装质量、整体竣工资料。

a.安装质量

指立管与表前管件的安装质量。

b.整体竣工资料

竣工资料是否完整,可以反映管道质量、安装质量。户内燃气立管竣工资料主要包括设计图纸、施工资质证书、工程竣工报告、材料出厂的合格证明、材质书或检验报告、施工记录、竣工图纸、测量记录、强度和严密性试验合格记录等。

4.2 失效后果指标

失效后果指标见表2,包括3个一级指标和10个二级指标。

表2 失效后果指标

失效后果指标说明如下。

① 人员伤害

提出影响管道失效后果的二级指标,包括最高工作压力、附属安全设备设施。

a.最高工作压力

燃气直接泄漏至大气中的分析模型通常采用管道模型、管孔模型和小孔模型。3类模型泄漏量与燃气管道的工作压力呈同向趋势,工作压力越大,泄漏量越大,造成事故后果越严重。

b.附属安全设备设施

居民用户的主要安全设备设施包括可燃气体报警器、自动切断阀门、泄漏报警装置、事故通风装置等。附属安全设备设施的使用可以使用户尽早发现管道失效,及时采取措施减轻管道失效后果。

② 经济和社会影响

提出影响管道失效后果的二级指标,包括城市影响力、区域等级、停气影响、次生灾害。

a.城市影响力

城市影响力主要从政治、经济、文化、旅游、人口等方面分析。

b.区域等级

根据GB 50028—2006(2020年版),根据地区分级单元内房屋建筑密集程度划分为4个等级。房屋建筑密集程度不同、人口密度不同,事故发生后造成的事故后果不同。

c.停气影响

停气影响是管道发生泄漏后导致供气停止的影响程度,主要从影响用户数量和影响时间考虑。

d.次生灾害

事故发生后可能引起爆炸导致的楼房坍塌、其他房屋设施损坏等次生灾害。

③ 运行、维护、应急管理

提出影响管道失效后果的二级指标,包括安全措施及装备、队伍建设、管理制度、管理智慧化现状。

a.安全措施及装备

采取的各类安全措施合理合规、确保有效,使用技术装备配备合理,装备有合格证明、定期维护和校验且处于良好状态。在燃气管道事故应急抢险或维修时,合理的安全措施和良好的装备可以最大限度地降低事故后果的严重程度。

b.队伍建设

队伍建设主要是运维抢修队伍人员配备、应急队伍人员配备、人员素质教育、操作技能、定期培训、持证上岗等。队伍建设决定事故处置效率。

c.管理制度

管理机构设置、管理机构安全生产职责、各类人员管理职责、安全管理制度、安全检查制度、安全操作规程、教育培训等管理制度的落实,可以加强用气安全管理和排除隐患,预防事故发生。

d.管理智慧化现状

了解管理智慧化现状可以一定程度早期预警、增强响应、快速处置、防止事故扩大、减轻事故危害。

4.3 一票否决制指标

经过对该城市户内立管的现场调研、用户访谈、资料分析、宏观检查、管道检测,并依据国办发〔2022〕22号文和建办城函〔2022〕225号文等相关要求,结合立管实际情况,引入一票否决制指标,即满足一票否决制指标之一的某根立管,要立即改造。该立管在改造前采取增加安检频率、增设泄漏报警器等重点监护措施。

一票否决制指标包括安装质量、运行环境、穿越位置、管道锈蚀。

① 安装质量

3 a内立管由于安装原因(接口错位、立管不垂直、支架脱落等)引发的维修抢修记录大于等于2次,该立管立即改造。

② 运行环境

燃气立管敷设位置与用户洗菜盆在同一橱柜内的供气户数,占该立管总供气户数比例大于等于20%,该立管立即改造。

③ 穿越位置

a.立管敷设穿越楼板位置无套管数量占该立管穿越位置总数量的比例大于等于10%,该立管立即改造。

b.3 a内立管穿越楼板、厨房台板等位置漏气引发的维修记录占该立管总穿越位置数量的比例大于等于20%,该立管立即改造。

④ 管道锈蚀

3 a内立管因锈蚀引发的维修次数大于等于2次的,该立管立即改造。

5 应用效果

安全评估指标体系的应用满足国办发〔2022〕22号文和建办城函〔2022〕225号文中立管评估的相关要求,划分评估单元后,采用失效可能性指标和失效后果指标,应用安全检查表法、层次分析法、组合赋权法、专家评分法等建立立管安全评估模型,计算每个评估单元的风险,结合一票否决制指标,按照现行相关标准规范,确定评估结果。

立管安全评估模型已经应用于该市第一批3 480根立管评估中,效果良好,为燃气公司提供了立管安全管理和制定改造计划的依据。

6 结论及展望

以某沿海城市居民用户老旧立管为评估对象,以燃气立管的设计、施工、运行、维护、抢修、应急、管理等为出发点,从失效可能性指标、失效后果指标、一票否决制指标3个维度,建立居民用户室内老旧燃气立管安全评估指标体系。

下一步,建立以风险预控为手段,以智慧燃气为总体目标,全面提升户内管道的安全评估指标的应用管理,选取更加科学实用的评估算法,完善户内立管的安全评估模型。