长输油气管道为人类社会的生产生活带来极大的便利和可观的收益,但如果管理不善,则极易发生管道失效,引发管道破裂乃至泄漏爆炸。管道是“没有围墙的工厂”,处于各种复杂的地质条件、地理环境之中。除了管道本体缺陷外,各种外部人为因素及恶劣自然条件也会危及管道安全,使管道处于失效风险之中,而风险一旦真正发展为事故,便会造成经济损失、环境污染、人员伤亡等严重后果。但是,随着管道建设和运营管理水平的提高,管道的破裂、泄漏是可以控制和避免的,管道事故也会越来越少。
1999年6月10日,美国华盛顿州一条汽油管道断裂,大量泄漏油品流进附近一条小溪,约半小时后,油品被引燃爆炸,导致2名10岁左右儿童和1名18岁青年死亡,8人受伤,1户居民住宅及1个城市水处理工厂受到严重损坏,直接财产损失约4500万美元。事故原因是管道受到第三方挖掘损伤,导致管道承压能力低于最大允许运行压力,造成管道断裂失效。
2000年8月19日,美国ElPaso天然气公司位于新墨西哥州的一条天然气管道断裂,泄漏天然气被引燃并持续燃烧55分钟,导致在附近露营的12人死亡,3辆汽车被烧毁,直接财产损失约100万美元。事故的直接原因是管道内的微生物、湿气、氯化物、氧气、二氧化碳、硫化氢等杂质聚集导致管道发生内腐蚀,破裂部位管道底部内表面壁厚损失最高达72%,管道顶部出现环形皱褶,管道承压能力大幅下降,最终导致15米长管段撕裂成3段的严重燃烧爆炸事故。
2003年12月19日,中国兰州—成都—重庆成品油管道广元段主管道爆裂,汽油喷泻400余吨,宝成铁路被迫中断7小时,管道停输14小时,附近地区环境受到严重污染,对国家财产造成重大损失,当地人民群众生命安全遭到严重威胁。事故的直接原因是盗油犯罪团伙试图在管道上打孔盗油,引发管道泄漏爆炸。事后,犯罪分子很快被抓捕归案,并受到法律的严惩。
2010年7月25日,美国密歇根州马歇尔地区Enbridge公司运营管理的一条原油管道发生破裂,导致大量原油泄漏,因为泄漏点位于湿地环境,泄漏原油首先进入湿地,随后流入附近溪流,而当时的强降雨加速了泄漏原油的扩散,使周边环境受到严重污染。事故的直接原因是管道防腐层破损而发生外腐蚀,导致管道破裂。
2013年11月22日,中国东营—黄岛管道原油泄漏到市政排水渠发生爆炸,造成62人死亡,是一次非常严重的管道事故。事故的主要原因是:这条管道与排水暗渠的交叉段所处区域土壤盐碱含量及地下水氯化物含量较高,而排水暗渠内随着潮汐变化海水倒灌,使管道长期处于干湿交替的海水及盐雾腐蚀环境中,加之管道持续受到道路承重和振动等因素影响,加速了管道腐蚀导致管道变薄直至破裂,继而发生原油泄漏,原油中的轻组分与空气相互掺混而发生燃烧爆炸。
2018年6月10日,中国贵州晴隆天然气管道发生燃爆事故,造成24名群众受伤住院。事故原因是管道焊接质量不符合要求,在组合载荷作用下引发环焊缝脆性断裂。管道自身存在缺陷,加之管道保护管理不规范,使管道处于“不完整”的状态,在外界环境因素的综合作用下,必然导致事故发生。
“不完整”的管道是指存在本体缺陷、内外部腐蚀、杂散电流干扰、第三方破坏、地质灾害危害等可能导致管道失效等不安全因素的管道。如果管道失效后发生泄漏,就有可能引发环境污染,甚至造成燃烧、爆炸等安全事故。“不完整”的管道风险大,主要表现在以下几个方面。
管道本体缺陷。钢管自身缺陷,这种情况极为罕见,因为钢管在出厂之前会经过严格的质量检查;管道建设期形成的缺陷,包括裂纹、夹渣等焊接缺陷,焊接应力集中以及管道下沟、回填过程中产生的凹坑、划伤类缺陷。
内外部腐蚀。腐蚀广泛存在于自然界中,是长输油气管道失效的主要致因之一。正如钢铁在空气和土壤中会生锈一样,钢制管道自然也不例外。据统计,约30%的油气管道事故是腐蚀所致。管道腐蚀分为外腐蚀和内腐蚀:外腐蚀是指管道外壁与其外部环境如土壤、海水、大气等腐蚀性物质接触引起的腐蚀;内腐蚀是指管道内壁与管输介质中的腐蚀性物质如水、硫化氢、二氧化碳、细菌等作用引起的腐蚀。
杂散电流干扰。金属的电化学腐蚀是其失去电子的过程,通过阴极保护技术能够使管道在地下土壤中处于阴极优势而避免电子流失,从而防止管道发生电化学腐蚀。随着管道周边环境的变化,管道沿线可能存在各种原因引起地下流动的杂散电流,其破坏管道阴极保护系统的电流平衡,从而对金属管道产生腐蚀破坏作用。杂散电流有直流杂散电流和交流杂散电流之分。通常的直流杂散电流干扰源包括直流电气化铁路、电车装置、直流电网、直流电话电缆网络、直流电解装置、电焊机及其他构筑物阴极保护系统等;交流干扰源包括高压交流电力线路设施和交流电气化铁路设施等。
第三方破坏。统计数据显示,第三方破坏已成为管道失效的主要致因,其随机性强,不易预测和控制。在管道沿线不可避免存在大量工程施工或农田作业,甚至存在少数不法分子的盗油行为,均可能直接或间接威胁管道安全乃至造成管道破坏。
地质灾害。长输油气管道往往绵延数千千米,穿越各种复杂的地形地质条件区域,途经各类地质灾害高发区。一旦发生滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷、河沟道水毁及管沟塌陷等地质灾害,管道便极易断裂,导致大量油气泄漏,危害公共安全并造成财产损失。