楊偉
(中鐵十八局集團建筑安裝工程有限公司,天津 300308)
壓力管道風(fēng)險管理方法研究
楊偉
(中鐵十八局集團建筑安裝工程有限公司,天津 300308)
風(fēng)險管理作為管理學(xué)科的一個重要分支,已經(jīng)深入到各行各業(yè),隨著當(dāng)前經(jīng)濟與社會的高速發(fā)展,管道運輸與公路鐵路等其他運輸方式相比而言,其失效概率更小,壓力管道占據(jù)著越來越重要的地位,但管道安全形勢日益嚴(yán)峻,有必要將風(fēng)險管理方法引入到壓力管道研究中來,以全面提高管道的管理水平,減少事故發(fā)生。文章通過對管道風(fēng)險管理方法理論的基本闡述,同時提出了壓力管道失效的主要模式及失效原因,結(jié)合相關(guān)的風(fēng)險分析評價方法,從而對管道失效進(jìn)行有效的風(fēng)險控制,以期通過實施風(fēng)險決策,來預(yù)防、減少各種管道事故的發(fā)生或降低風(fēng)險帶來的損失。
壓力管道;風(fēng)險管理;風(fēng)險評價;風(fēng)險控制
壓力管道是指用來輸送各種液體、氣體介質(zhì)的具有一定壓力的一種新型運輸?shù)奶胤N設(shè)備。隨著石油和天然氣等運輸介質(zhì)的進(jìn)一步開發(fā),我國也迎來了管道發(fā)展的高速時期,幾乎大部分流體介質(zhì)在其生產(chǎn)、加工、運輸?shù)冗^程中都會使用壓力管道,目前來說,壓力管道正朝著復(fù)雜化、整體化、自動化方向迅速發(fā)展。
隨著管道越來越廣泛的應(yīng)用,隨之而來的是越來越頻繁的管道事故。為進(jìn)一步控制管道中的風(fēng)險,要在管道管理中引入風(fēng)險管理的方法。
1.風(fēng)險定義
風(fēng)險,簡單說就是可能發(fā)生的不好后果。危險源、暴露和后果是風(fēng)險的三個因素。
風(fēng)險可由公式表示為:Rs=Cs×Fs。其中:Rs代表風(fēng)險;Cs代表危險后果嚴(yán)重度;Fs代表危險發(fā)生概率;S代表事件的編號。
2.管道風(fēng)險管理的提出
由于管道輸送的介質(zhì)大多具有易燃易爆、毒性和強腐蝕性的特點,在管道中存在的缺陷極易發(fā)生燃燒、爆炸和中毒事故,造成人身傷害、經(jīng)濟財產(chǎn)損失和環(huán)境污染等重大后果。因此,我們必須結(jié)合國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù),根據(jù)管道失效及其所造成的后果及危害程度,對管道進(jìn)行風(fēng)險管控,從而將危險降到最低,將損失減到最小。
根據(jù)目前的研究成果,將該體系分為識別、分析、評價、決策、控制及管控地理信息系統(tǒng)六個環(huán)節(jié),這也構(gòu)成了壓力管道風(fēng)險管理理論體系六個完整的組成部分。
(一)管道風(fēng)險識別
對管道可能存在的風(fēng)險進(jìn)行識別,通過初步分析,辨別出管道中潛在的重大危險源,并對風(fēng)險水平較高的風(fēng)險進(jìn)行更為詳細(xì)的定量分析與評價,以最高效率獲得最大安全目標(biāo)。
1.壓力管道的主要失效模式
研究壓力管道的風(fēng)險管理就要探尋管道的失效模式,壓力管道失效模式是失效的表現(xiàn)方式,主要有:爆炸、斷裂、泄漏、過量變形、表面損傷及材料性能退化等。
2.壓力管道的風(fēng)險識別
分析管道的失效模式,是為及時控制管道的失效。必須對可能造成這些失效的原因進(jìn)行識別分析,以采取最有效的措施來控制管道的風(fēng)險。
總體說來,壓力管道的風(fēng)險主要包括以下幾方面:泄漏、擴散、火災(zāi)、爆炸、中毒等。
(二)管道風(fēng)險分析
對管道可能的風(fēng)險進(jìn)行識別后,要通過定性分析和定量計算來求得管道的失效概率和失效后果,以求更好地降低管道的風(fēng)險,實現(xiàn)對管道的安全管理。
1.管道失效原因分析
通過以上風(fēng)險識別過程,可以得出造成油氣壓力管道失效及事故的原因,大致可以分為四大類:
(1)腐蝕:主要是由于管道中的介質(zhì)、管道周圍的土壤腐蝕破壞和管道防腐、保護失效等原因引起的。腐蝕嚴(yán)重將會導(dǎo)致管道的管壁減薄,甚至管道爆裂等嚴(yán)重后果。
(2)管材缺陷:包括管材自身缺陷和施工質(zhì)量問題。
(3)第三方破壞:由他人、外界它物等其他原因直接造成對管道系統(tǒng)的破壞,是外部干擾的主要形式。
(4)自然災(zāi)害:自然災(zāi)害對于管道的破壞是無法控制的,一旦發(fā)生較大的自然災(zāi)害,就會造成嚴(yán)重的事故,帶來巨大的經(jīng)濟損失甚至人員傷亡,而且會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。
總體看來,腐蝕和第三方破壞是造成管道失效的最主要影響因素。我們要對管道進(jìn)行全面分析,結(jié)合管道失效概率及后果的嚴(yán)重程度來制定降低管道風(fēng)險的有效策略。
2.管道失效概率的計算
管道失效原因決定失效類型及失效概率,一般來說,計算管道的失效概率主要通過統(tǒng)計法和解析法。
3.管道失效后果的計算
在進(jìn)行管道失效后果評估時,要綜合考慮以下兩個方面的影響:
(1)失效的直接后果
油氣泄漏的速率和體積,后果的嚴(yán)重程度,對周邊環(huán)境造成的影響,產(chǎn)生的人員傷亡和財產(chǎn)損失。
(2)處于風(fēng)險狀態(tài)下的人員數(shù)量
最后通過不同的方法,建立管道在不同模式下的泄漏模型、擴散模型和不同的燃燒模型,從而對管道的失效后果進(jìn)行定量計算。
(三)管道風(fēng)險評價
對于管道風(fēng)險管理來說,最核心的是管道風(fēng)險評價。
1.管道的定性風(fēng)險評價
管道定性風(fēng)險分析主要的方法:安全檢查表法,預(yù)先風(fēng)險分析法,危險和可操作性研究,失效模式、后果與嚴(yán)重度分析法等。
(1)定性風(fēng)險評價方法概述
①安全檢查表法
安全檢查表是將對管道的分析項目以表格的形式列出,逐項進(jìn)行評判,以此來確定整個系統(tǒng)或管道的狀態(tài)。通過對管道系統(tǒng)的評價分析,評價出整個管道系統(tǒng)的安全等級,并針對所查找出的缺陷,提出相應(yīng)的改進(jìn)措施。
②預(yù)先風(fēng)險分析法
預(yù)先風(fēng)險分析是指在進(jìn)行一項工程活動之前,對可能存在的風(fēng)險和事故影響及損失進(jìn)行預(yù)先剖析的一種方法。
③危險和可操作性研究
危險與可操作性研究是通過分析新設(shè)計或已有系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝流程和功能來識別設(shè)備、裝置的個別部位,因誤操作或機械故障而引起的潛在危險,以及評價其對整個系統(tǒng)的影響及危險性的分析方法。
④失效模式、后果與嚴(yán)重度分析法
失效模式、后果與嚴(yán)重度分析主要用于根據(jù)管道的失效概率,來給出可能的失效模式與失效后果。
(2)定性風(fēng)險評價方法優(yōu)缺點對比
安全檢查表法應(yīng)用范圍較廣,可以事先編制,做到編制全面,且簡單易懂,實用方便。若所研究的管道需要編制大量的檢查表,則不易采取此方法,工作量較大。
預(yù)先危險性分析法用于管道發(fā)展的初級階段,適用于大型的、已投入運行的管道,對其進(jìn)行危險等級劃分,但對于潛在的風(fēng)險可以借鑒的經(jīng)驗過少。
危險和可操作性研究對于管道普遍適用,但工作量較大,分析時間較長。
失效模式、后果與嚴(yán)重度分析法能具體地指出管道設(shè)計的不足,提出改進(jìn)建議,對提高管道的可靠性有重要的貢獻(xiàn)。在任務(wù)或功能不明確的時候,此方法效果不好,也無法識別由一系列設(shè)備故障組合所導(dǎo)致的事故。
2.管道定量風(fēng)險評價
定量風(fēng)險分析必須建立數(shù)據(jù)庫,把握管道缺陷發(fā)展的規(guī)律及管道材質(zhì)腐蝕的性質(zhì)、速度,精確地分析壓力管道的風(fēng)險。主要有以下兩種評價法:
(1)危險指標(biāo)評價法。
(2)概率風(fēng)險評價法:概率風(fēng)險評價法通過“事故樹”與“事件樹”,對管道事故進(jìn)行原因分析,通過該分析計算事件發(fā)生的概率和事故的后果,定量計算出管道的危險值。
①“事故樹”分析:按因果邏輯關(guān)系層列出各種要素,并用樹形圖表示出來,直到找出事故的最根本原因。然后,通過對這種樹形圖的簡化計算,進(jìn)行定量風(fēng)險分析,制定措施,達(dá)到管道安全運輸?shù)哪康摹?/p>
②“事件樹”分析:是一種運用歸納推理的定量風(fēng)險分析方法,是指按事故發(fā)展的時間順序,由初始事件開始,根據(jù)事件后果兩種對立的狀態(tài)來推導(dǎo)事故的方向,分析到可能發(fā)生的事故為止,從而演示事故發(fā)生的原因和條件。
(四)管道風(fēng)險控制
管道風(fēng)險控制就是確立可接受的風(fēng)險標(biāo)準(zhǔn),以這個標(biāo)準(zhǔn)來衡量管道的風(fēng)險是否在可接受的范圍水平內(nèi)。參照相關(guān)的管道安全生產(chǎn)法規(guī),對管道風(fēng)險進(jìn)行評估,看其風(fēng)險是否在可以接受的范圍之內(nèi)。
對于能夠忽略的風(fēng)險,則暫時不考慮采取降低管道風(fēng)險的措施;對于可調(diào)節(jié)的風(fēng)險,則應(yīng)針對管道自身的材質(zhì)受力等特點,采取優(yōu)化措施來降低管道的風(fēng)險;而對于不能夠接受的風(fēng)險,則立刻采取行動,降低風(fēng)險程度,將損失后果盡可能地減少或避免。
1.管道風(fēng)險等級評估
由以上管道風(fēng)險評價方法,結(jié)合管道發(fā)生風(fēng)險的可能性及后果嚴(yán)重程度,確定風(fēng)險等級,以此來確定管道中存在的風(fēng)險是否在可接受水平以內(nèi)。風(fēng)險評價等級如表1所示:
表1 風(fēng)險評價等級表
2.管道風(fēng)險處理
通過確定管道的風(fēng)險等級,分析其是否在合理可接受水平范圍之內(nèi),從而確定管道中哪些風(fēng)險需要優(yōu)先考慮處理。風(fēng)險評價結(jié)果高:不可接受,必須立即行動,采取最有效的措施,降低或減小風(fēng)險,加強監(jiān)控;較高:采取有效措施進(jìn)行改進(jìn),并進(jìn)行日常監(jiān)控;中等:此類風(fēng)險容易被人關(guān)注,應(yīng)該采取預(yù)防應(yīng)對措施,控制風(fēng)險;低:不引起人們關(guān)注,常規(guī)管理,以防突變,發(fā)生風(fēng)險升級。
(五)管道風(fēng)險管理方法的實施
根據(jù)前文所得到的管道中存在的風(fēng)險因素以及可能造成的風(fēng)險后果,有針對性地制定安全規(guī)劃,并通過實施該規(guī)劃,對管道進(jìn)行風(fēng)險管理,從而使管道得以更安全地運行。
[1]中國鍋爐壓力容器安全雜志社.特種設(shè)備安全監(jiān)察現(xiàn)行法規(guī)文件匯編(壓力管道)[M].北京:中國鍋爐壓力容器安全雜志社,2005.
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1673-0046(2016)5-0188-02