摘要：20世紀90年代末，美國開始數字化GIS(地理信息系統)數據庫建設，借此對天然氣管道及配氣管網進行管理。數據庫包含全部的地理空間信息，數據包括美國陸上和海上運行著的天然氣管道、有害液體介質管道和液化天然氣設施的位置地理數據以及相關屬性。建議盡早對我國油氣管道安全進行立法，同時構建國家范圍的油氣管道安全性評價綜合數據庫，確保我國油氣管道的安全運營。

　　關鍵詞：管道安全；GIS技術；管道數據庫

　　1 引言

　　隨著管道工業自動化的發展，地理信息系統(GIS)在長輸管道中得到了日益廣泛的應用。它融合了管道原有的SCADA系統自控功能，美國、挪威、丹麥等國家的管道普遍使用GIS技術。目前該技術已實現地理信息、數據采集、傳輸、儲存和制圖統一作業，可為管道的勘測、設計、施工、投產運行、管理監測、肪腐等各階段提供資料。丹麥HNG公司多年來一直利用GIS技術對其天然氣管道及配氣管網進行管理，可實現數據記錄、設備查詢、管道信息、泄漏記錄、信息發送、智能掃描、配氣優化、日常管理等功能。HNG公司的GIS系統在WindowsNT平臺上運行，圖形應用程序是在Intergraph環境下開發的，關系數據庫Informix作為數據庫，基本測繪圖形的應用程序建立在MGE基礎上，管道記錄和查詢的應用程序是以Pramme為基礎。

　　2 安全性評價綜合數據庫

　　20世紀90年代末，美國運輸部管道安全辦公室開始全數字化GIS數據庫建設，稱為“國家管道地圖系統”(NPMS)。NPMS是一個全表征的GIS數據庫，它包含全部的地理空間信息，數據包括美國陸上和海上運行著的天然氣管道、有害液體介質管道和液化天然氣設施的位置地理數據以及相關屬性，地理位置的精度為152 m。由管道經營者提供其管道和LNG設施的數據，然后再由國家智囊團負責從中提煉、加工和建設一個國家管道數據庫。這樣管道安全辦公室就可以在可能發生地震、洪水和其它自然災害的重點地段，確定危險環境中管道的風險，標出敏感地區管道的位置，一旦發生事故，管道安全局就能迅速從數據庫中提取數據，向聯邦或州管理機構提供詳細的資料。管道完整性管理數據庫的建設內容如下。

　　2．1基本物理數據

　　(1)制造日期和制造商。問題可能與鋼管的制造年限有關。例如，1970年以前低頻電阻焊管(ERW)。歷史問題可能與各制造商有關。

　　(2)管徑、鋼級和壁厚。用于確定應力及破裂所影響的面積和操作應力。

　　(3)鋼管特性(工廠測試報告)。鋼材的物理和化學特性、鋼管粗糙度、屈服強度和抗拉特性等都是要考慮的因素。

　　(4)涂敷類型。某些涂層更傾向于出現剝離或應力腐蝕開裂。

　　(5)焊縫。問題可能與鋼管制造工藝有關。例如，ERW管可能傾向于出現選擇性焊縫腐蝕。

　　(6)施工和安裝埋深數據。埋深大可減小開挖或磨蝕損壞的可能性。

　　(7)現場補口和修補。某些涂敷優于其他。例如，膠帶可能會造成陰保屏蔽問題。

　　(8)靜水壓力試驗。首次靜水壓力試驗用于發現材料和施工的缺陷。

　　(9)施工后在線檢測(ILI)。可以將首次ILI數據與隨后ILI獲得的數據進行比較，確定有無變化和潛在的問題。

　　(10)安裝日期。在一定的時期內，工作做法和程序趨向于類似。

　　(11)彎管方法。例如，皺折彎頭可能會產生與應力集中相關的問題。

　　(12)承包商名稱。從一個項目到另一個項目，一個承包商的工作做法和工序可能類似。

　　(13)土壤及其回填類型：石塊可以造成管道或涂層損壞，腐蝕開裂也與土壤及回填土壤的類型相關。

　　(14)焊接檢測和焊接工序。無損測試焊接的百分率和焊接不合格的百分率是評價管道完整性的一個重要因素。焊接缺陷可能與焊接程序有關。

　　2．2腐蝕控制數據

　　(1)細菌取樣。已知某些類型的細菌會產生腐蝕。

　　(2)安裝日期。對于1971年以前建設的管道，一開始沒有安裝陰極保護系統，管道施工幾年后才安裝。

　　(3)干擾問題。管道完整性可能受到的干擾影響為：①其他設施上的陰極保護系統；②來自列車、采礦設備和其他來源的直流電(DC)和電壓；③來自輸電系統的交流電(AC)和電壓。

　　(4)內腐蝕檢測。檢測結果用于確定與內腐蝕相關的各種風險。

　　(5)陰極保護讀數變化。電壓讀數高表示涂層損壞，電壓讀數低表示保護不當，無法解釋的讀數表示有問題。

　　(6)陰極保護類型。陰保類型會影響評估工具的類型。例如，在無數個犧牲陽極直接固定在管道上的管段，采用瞬時數據進行短間距測量(CIS)就不可行。

　　2．3操作數據

　　(1)氣體成份。氣體中含氧、含H2S或高含量CO。可影響內腐蝕速度。富氣可影響開裂長度。

　　(2)操作壓力歷史數據。可確定應力等級。壓力循環會導致疲勞及增加應力腐蝕開裂的敏感性。

　　(3)操作溫度。操作溫度高可損壞管道涂層。斷裂韌度小的管子在低溫下易脆。溫度還可影響管道液體介質和水合物的形成。溫度上升可影響應力腐蝕開裂敏感性。

　　(4)管道輸送介質。管道內的液體介質將增加內腐蝕和沖蝕的可能性。應注意檢測和維護氣體質量，進行清管，消除死角。

　　2．4泄漏和破裂數據

　　(1)破裂數據。如果破裂造成的后果是相等的，那么，管道破裂率高的管段優先級要高于破裂率低的管段。如果導致破裂的條件是已知的，那么，經營者就能為其他管段尋找類似的條件，并給予這些管段更高的優先級。

　　(2)泄漏數據。如果泄漏造成的后果相等，那么，管道泄漏率高的管段優先級要高于泄漏率低的管段。確定諸如材料缺陷、涂層損壞、屏蔽、細菌和開挖破壞等泄漏原因是評估管段完整性和采取適當措施的關鍵因素。

　　(3)維修方法。采用的維修方法可影響管段的風險評估，特別是臨時維修。

　　2．5 開挖活動

　　(1)地區等級信息。管道所處的地區等級和管道附近有公眾的地區將影響破裂的后果。

　　(2)電話報警制度。電話報警是否有效會影響開挖損壞的相關風險。

　　(3)管道線路的侵犯。侵犯行為涉及重型設備開挖或穿越管道。施工活動的水平和性質會影響風險評估。

　　2．6以前的評估數據

　　(1)鐘形坑開挖檢測。提供具體位置數據。

　　(2)在線檢測。提供與管道狀況相關的信息資料。

　　(3)施工后靜水壓力測試。測試時能消除臨界缺陷，但測試可能會導致次臨界缺陷的增長。測試期間的破裂分析可為被測試管段和類似管段提供評估數據。

　　(4)補充勘測。可以用諸如短間距測量(CIS)和直流電壓梯度勘測設備評估涂層完整性。

　　3 結語

　　管道運輸作為一種新興的運輸手段，目前呈現蓬勃的發展勢頭。據統計，我國目前管道干線總長達2×104 km。然而，我國目前城鎮經濟建設與管道設施安全運行的矛盾日益突出，修筑建筑物、種植深根植物或取土、采石、堆放大宗物資等事故隱患頻繁出現，致使油氣管道安全運行的形勢非常嚴峻。建議盡早對我國油氣管道安全進行立法，同時構建國家范圍的油氣管道安全性評價綜合數據庫，確保我國油氣管道的安全運營。