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【案例】美国城市燃气管道完整性管理体系与成效
来源:摘自《煤气与热力》
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作者:北京市燃气集团研究院
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发布时间: 2021-03-03
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1 概述
长输管道完整性管理始于20世纪70年代的美国［1］，经过多年的研究和实践，已成为行业认可的管道全寿命周期安全管理式。2016年3月实施的GB 32167—2015《油气输送管道完整性管理规范》，标志着我国油气管道完整性管理正式进入全面推广应用阶段。由于城市燃气管道管材种类多，管径范围广，压力级制多，长输管道的完整性管理经验不完全适用于城市燃气道。 深圳市燃气集团股份有限公司是国内最早探索建设期完整性管理，并在城市燃气管道安全管理中实施应用的燃气公司［2］。城市燃气企业借鉴长输管道完整性管理的成功经验，建立城市燃气管道完整性管理体系，成为城市燃气管道安全运营的研究重点之一。本文研究美国城市燃气管道完整性管理体系，分析完整性管理的成效。2 美国燃气管网完整性管理体系
2.1 完整性管理法规及指南
表1 美国城市燃气管道完整性管理7要素
DIMP法规流程见图1。由图1可知，DIMP法规实施的基础是管网系统信息的识别（了解系统设计和材料特性、运行条件和环境以及维护和运行历史），进而识别管网现有和潜在威胁。在此基础上进行管网风险评价及分级，确定并实施风险减缓措施，之后进行效能评价，根据效能评价结果，定期进行评估与改进，并且每年向PHMSA报告完整性管理的结果。
图1 DIMP法规流程
2.2 完整性管理机构及职责
为推动DIMP法规的实施，PHMSA作为主管部门，牵头组织编制DIMP法规。在法规制定以及实施过程中，美国的城市燃气企业、美国燃气协会（AGA）、研究机构、公众代表和国家管道安全代表协会也起到了至关重要的作用。由AGA组织培训，帮助燃气运营企业理解和执行DIMP法规。各机构职责见表2。
DIMP法规流程见图1。由图1可知，DIMP法规实施的基础是管网系统信息的识别（了解系统设计和材料特性、运行条件和环境以及维护和运行历史），进而识别管网现有和潜在威胁。在此基础上进行管网风险评价及分级，确定并实施风险减缓措施，之后进行效能评价，根据效能评价结果，定期进行评估与改进，并且每年向PHMSA报告完整性管理的结果。
图1 DIMP法规流程
2.2 完整性管理机构及职责
为推动DIMP法规的实施，PHMSA作为主管部门，牵头组织编制DIMP法规。在法规制定以及实施过程中，美国的城市燃气企业、美国燃气协会（AGA）、研究机构、公众代表和国家管道安全代表协会也起到了至关重要的作用。由AGA组织培训，帮助燃气运营企业理解和执行DIMP法规。各机构职责见表2。
表2 各机构职责
2.3 完整性管理检查手册
完整性管理的基础是信息数据的采集，PHMSA根据DIMP法规的规定制定了完整性管理检查手册，以此评估城市燃气企业的完整性管理情况。完整性管理检查手册规定了燃气企业向PHMSA递交报告的格式、内容及指导说明，为燃气管道风险评价提供了数据采集标准和数据资源。主要的3类城市燃气完整性管理检查手册见表3。
表3 主要的3类城市燃气完整性管理检查手册
2.4 开挖呼叫中心及信息化软件
①开挖呼叫中心 “811”开挖呼叫中心成立于2007年，由美国公共地下管线联盟（CGA，成员包括城市燃气运营商在内的地下设施运行商、保险业及相关委员会）负责运行管理，要求任何施工作业方在开挖之前必须拨打“811”，告知开挖计划。城市燃气运营商根据开挖地点的管网情况，提出开挖意见，标志管道位置，并对开挖地段管线进行监测，以减少开挖破坏。 ②信息化软件 SHRIMP是APGA与安全完整性基金会（SIF）在PHMSA的支持下开发的在线应用软件，过程中得到了政府和行业管道安全专家组成的顾问团队的指导。软件满足DIMP法规中7要素要求，提供了PHMSA年报中的管道基础信息及数据，可根据具体的施工、检测及维修历史，评价DIMP法规中规定的导致泄漏的原因。在此基础上建立风险评价数学模型，提供风险控制措施及效能评价方法，形成书面计划。
3 美国城市燃气完整性管理成效
①PE管应用不断增长 2011年，DOT-OIG和PHMSA号召加快修复和更换风险最高的管道基础设施，此后超期服役管道、铸铁管、无防腐层钢管等高风险管道逐步被更换为PE管。截至2018年底，全美城市燃气管道总长度达210.5×104 km，其中钢质管道、PE管道占管道总长度的97%，PE管道占比更是达到56.7%。钢质管道近年来处于负增长，PE管道则处于正增长。PE管道主要用于小口径管道，其中50 mm管径以下占比达70%。2010—2018年全美城市燃气管道长度见表4。
表4 2010—2018年全美城市燃气管道长度 km
②泄漏率明显下降
截至2018年底，全美已经有1 482家城市燃气运营商开展完整性管理。自2010年推行DIMP法规以来，美国城市燃气管道安全得到了大幅提升。根据PHMSA数据，2010—2018年美国城市燃气管道长度与泄漏率（单位管道长度泄漏次数）见图2。由图2可知，虽然管道长度持续增长，但全美城市燃气管道泄漏率从2010年的0.072 km-1下降到2018年的0.058 km-1，下降了19.4%。
表5 2018年美国城市燃气管道泄漏原因比例
③开挖损坏率下降
图2 2010—2018年美国城市燃气管道长度与泄漏率
2018年美国城市燃气管道泄漏原因比例见表5。由表5可知，2018年美国城市燃气管道泄漏原因中腐蚀失效导致的泄漏比例最高，其次为开挖损坏、设备失效以及材料、焊口原因。 表5 2018年美国城市燃气管道泄漏原因比例
③开挖损坏率下降
自“811”开挖呼叫中心成立以来，PHMSA和CGA不断在社区、学校等公共场所进行宣传，倡导企业、个人在进行任何开挖之前，拨打全国范围内的免费电话号码811来预防开挖损害，避免事故及伤亡发生。
根据PHMSA数据，2010—2018年，“811”开挖呼叫中心接到的城市燃气管道的开挖作业来电数量不断增长，但开挖损坏率（出现损坏的开挖次数占年总开挖次数的比例）在逐年下降。2010—2018年美国城市燃气管道开挖损坏率见表6。由表6可知，美国城市燃气管道开挖损坏率由2010年的0.382%，下降到2018年的0.271%。这说明“811”开挖呼叫中心的成立，对降低美国城市燃气管道开挖损坏率起到了很好的作用。
表6 2010—2018年美国城市燃气管道开挖损坏率
参考文献：
［1］杨玉锋，周利剑，张海健，等. 美国城市燃气输配管道完整性管理研究［J］. 煤气与热力，2013（6）：B37-B41.
［2］卓凡，安跃红，谢高新，等. 深圳市燃气管道完整性管理应用研究［J］. 煤气与热力，2014（2）：B29-B32.
［3］PHMSA. Integrity management for gas distribution report Phase 1 Investigations［R］. ［S.l.］：PHMSA， 2005：1-261.
［4］杨玉锋，齐晓忠，李杨，等. 城市燃气管道完整性管理及技术体系研究［J］. 煤气与热力，2013（9）：B38-B41.
根据PHMSA数据，2010—2018年，“811”开挖呼叫中心接到的城市燃气管道的开挖作业来电数量不断增长，但开挖损坏率（出现损坏的开挖次数占年总开挖次数的比例）在逐年下降。2010—2018年美国城市燃气管道开挖损坏率见表6。由表6可知，美国城市燃气管道开挖损坏率由2010年的0.382%，下降到2018年的0.271%。这说明“811”开挖呼叫中心的成立，对降低美国城市燃气管道开挖损坏率起到了很好的作用。
表6 2010—2018年美国城市燃气管道开挖损坏率
参考文献：
［1］杨玉锋，周利剑，张海健，等. 美国城市燃气输配管道完整性管理研究［J］. 煤气与热力，2013（6）：B37-B41.
［2］卓凡，安跃红，谢高新，等. 深圳市燃气管道完整性管理应用研究［J］. 煤气与热力，2014（2）：B29-B32.
［3］PHMSA. Integrity management for gas distribution report Phase 1 Investigations［R］. ［S.l.］：PHMSA， 2005：1-261.
［4］杨玉锋，齐晓忠，李杨，等. 城市燃气管道完整性管理及技术体系研究［J］. 煤气与热力，2013（9）：B38-B41.
（本文责任编辑：贺明健）
