中國特種設備檢測研究院

德國在天然氣管道管理、標準與技術(shù)方面具有較高的水平和成熟的經(jīng)驗。歐洲《管道技術(shù)》雜志以專(zhuān)刊形式，系統地介紹了德國天然氣管道的發(fā)展現狀和安全管理經(jīng)驗，對我國油氣管道保護和安全管理具有借鑒意義。

1 發(fā)展現狀

德 國 是 西 歐 多 國 天 然 氣 輸 送 的 過(guò) 境 通 道（圖 1），擁有完善的天然氣輸送和配送系統，境內天然氣管網(wǎng)非常發(fā)達（圖 2），天然氣管道總長(cháng)達55萬(wàn)公里，高壓輸送管道（工作壓力1.6兆帕以上）約4萬(wàn)公里[1]。德國人口8 200多萬(wàn)、國土面積35.7萬(wàn)平方公里，但是其天然氣管道總量與我國天然氣管道 相當[2]。管道建設也存在人多、地少、路由緊張的問(wèn)題，與當前我國面臨的路由選擇困難有相似之處。

                

德國從1978年開(kāi)始建立了管道事故/事件報告制度和管道失效數據庫。據德國供氣供水技術(shù)協(xié)會(huì )（The German Technical and Scientific Association forGas and Water， DVGW）統計，從1981年至2011年近30年天然氣管道事故率降低了90%（圖 3），事故率僅為0.01起/千公里·每年，其中高壓輸送管道的事故率僅為輸配管道的2.2‰，管道安全管理水平非常高。這主要得益于兩個(gè)方面：一是DVGW制定了更高的質(zhì)量、安全標準并有效實(shí)施；二是城市輸配管網(wǎng)中大量使用聚乙烯管道（PE管）代替原來(lái)的鑄鐵 管。事故原因排序見(jiàn)圖 4 [3-5]。

                  

2 監管機制及法規標準體系

德國聯(lián)邦經(jīng)濟事務(wù)和能源部（德國能源部，BMWi）下設聯(lián)邦網(wǎng)絡(luò )設施局（Bundesnetzagentur）負責電力、鐵路和天然氣管網(wǎng)等基礎設施的管理。德國聯(lián)邦環(huán)境、自然保護、建筑和核安全部（德國環(huán)保部， BMUB）對管道建設項目的規劃、立項進(jìn)行審批。德國聯(lián)邦材料研究和測試研究院（BAM）是德國能源部所屬的聯(lián)邦高級技術(shù)研究機構，德國環(huán)保部依托BAM成立管道咨詢(xún)委員會(huì )（AFR）主要負責就管道技術(shù)問(wèn)題向BMUB提出建議，并提出符合現有技術(shù)水平的技術(shù)規則。 DVGW是一個(gè)非盈利技術(shù)協(xié)會(huì )，由來(lái)自燃氣供水企業(yè)、制造企業(yè)和研究機構1 300多家會(huì )員單位組成，主要負責天然氣行業(yè)新技術(shù)研究，健康、安全及環(huán)保技術(shù)標準制定，技術(shù)監督，檢測，認證及培訓，是德國能源部授權的標準化機構，制定的技術(shù)規程/規范(DVGW rules)具有強制性； DVGW也是德國天然氣領(lǐng)域國家標準的制定機構，其制定的天然氣標準符合歐洲標準化委員會(huì )CEN/ TC 234“天然氣基礎設施-功能要求”的規定。德國技術(shù)監督機構（TüV）、材料檢驗機構（MPA）和DVGW是法律授權的政府檢驗機構，技術(shù)監督協(xié)會(huì )制定的聯(lián)合規范（VdTüV）也是公認的技術(shù)規范[5]。

德國天然氣管道安全相關(guān)法規標準體系主要分為法律、條例、技術(shù)法規和標準等4個(gè)層級。在標準方面，有國家標準（DIN）、ISO標準、企業(yè)標準等，構成了完整的天然氣管道標準體系，標準可操作性很強[5,8]。另外，歐洲標準主要由德國標準和英國標準（BS）轉化而成，因此很多德國的管道標準已轉為歐洲標準和國際標準，標準國際化水平較高。

3 安全管理經(jīng)驗

3.1 綜合的管道安全理念

德國的管道安全保護層如圖 5所示[5]。

主要經(jīng)驗有：(1)預防原則，采用嚴格的監管保證管道安全。(2)通過(guò)立法明確保護目標、要求和各方責任。(3)在管道建設和運營(yíng)過(guò)程采用被廣泛認可的技術(shù)法規和標準。主要安全技術(shù)措施有：(1)提高安全系數，增加壁厚，加大安全裕量，其天然氣管道設計系數最高僅為0.625。(2)安裝緊急切斷閥。(3)要求焊縫100%檢測。(4)必須進(jìn)行壓力試驗。(5)人口密集區加密設置地面標識和警示標準。(6)增加管道埋深，最小埋深不小于1米。(7)采用防腐層+陰極保護的腐蝕防護措施，并加強焊縫防腐補口質(zhì)量檢測，開(kāi)展陰保效果監測。(8)縮短地面和空中巡檢的頻率。(9)采用先進(jìn)的管道內檢測技術(shù)進(jìn)行檢測。(10)開(kāi)展泄漏檢測。(11)開(kāi)展應力測試。(12)加強全過(guò)程質(zhì)量監督等[3,5]。德國相關(guān)法規并未對管道“最小安全距離”作出規定，但是要求設置管道防護帶，具體規定見(jiàn)表 1。特殊情況下，采用相應措施后，可以調整防護帶的范圍。管道保護帶內不允許有建筑物、不允許施工、不允許開(kāi)展有損管道和影響管道運行一切活動(dòng)。

關(guān)于管道是否要規定“最小安全距離”，在德國國內也存在一定爭議。 2011年， BAM指出管道應當規定“最小安全距離”，但是DVGW堅持認為確保管道本質(zhì)安全是可行之道，同時(shí)還通過(guò)多年管道失效統計數據進(jìn)行分析，驗證了這一安全理念[5]。管道咨詢(xún)委員會(huì )在《管道空間規劃》（AfR-02 ， 2009年7月）中指出強制性全面推廣基于風(fēng)險的方法計算安全距離沒(méi)有必要，但是在一些特殊地段、特殊場(chǎng)景進(jìn)行危害和安全分析是可行的。

3.2 建立多體系融合的技術(shù)管理體系

D V G W 頒 布 了 技 術(shù) 管 理 體 系 指 南 ( D V G WG1000)，該指南結合最新法規標準要求，制定了系列工作指南、檢查表和問(wèn)卷調查表等工具，幫助企業(yè)開(kāi)展自我評估和改進(jìn)提升，消除管理漏洞，增強技術(shù)合規性，減少責任風(fēng)險，尤其是管理高層的責任風(fēng)險。在企業(yè)自我評估達標基礎上，經(jīng)DVGW專(zhuān)家審核合格后，頒發(fā)TSM（Technical Safety Management）證書(shū)，證書(shū)5年換證一次，中間不需要定期內審、管理評審，企業(yè)只需要按照“做原則（do-principle）”，以實(shí)踐為導向，在日常工作中貫徹落實(shí)，不需花費過(guò)多的時(shí)間進(jìn)行體系維護，因此， TSM體系更注重實(shí)效。取得TSM證書(shū)也標志著(zhù)企業(yè)管理符合法規要求，達到監管部門(mén)的期望[6-7]。

Open Grid Europe是德國最大的天然氣管道公司，運營(yíng)管理的管道超過(guò)1.2萬(wàn)公里。該公司從1996年開(kāi)始先后建立了質(zhì)量、環(huán)境和安全管理體系， 2003年按照DVGW G1000的要求，建立綜合管理體系，2008年又結合EN 16348要求，將線(xiàn)路和站場(chǎng)全部納入完整性管理體系（IMS），統籌完整性管理體系（IMS）和應急相應計劃(ERP)構建了企業(yè)安全管理體系(SMS)。 Open Grid Europe的綜合管理體系模塊結構如圖 6所示，綜合管理體系發(fā)展歷程見(jiàn)圖 7[7]。

                

3.3 聘請專(zhuān)家開(kāi)展技術(shù)監督

按照德國《高壓氣體管道條例》，天然氣管道在規劃、建造、試運行、使用、維護和報廢都等環(huán)節都要接受第三方專(zhuān)家的技術(shù)監督，確保工作質(zhì)量。技術(shù)監督由德國技術(shù)監督機構（TüV）和材料檢驗機構（MPA）的授權檢驗人員負責。在管道規劃階段、建造階段、試運行階段、運行階段、管道報廢階段，均需專(zhuān)家通過(guò)核查、檢驗、測試、評價(jià)，確認企業(yè)工作符合要求后，出具驗收證書(shū)。在管道改線(xiàn)等特殊情況發(fā)生時(shí)，還需要專(zhuān)家開(kāi)展風(fēng)險評估，并提出措施 建議 [8]。

3.4 多措并舉預防第三方損壞

第三方開(kāi)挖損壞是德國威脅管道安全的主要風(fēng)險因素，80%的第三方開(kāi)挖損壞管道的事故都是“人為錯誤”造成的。因此，德國采取了以下措施。(1)建立統一的電力線(xiàn)路、油氣管道、供水管道等管線(xiàn)地理信息登記制度，協(xié)調管道建設與城市規劃需要，預防第三方損壞。(2)建立管道信息問(wèn)詢(xún)門(mén)戶(hù)網(wǎng)站。2015 年，來(lái)自化學(xué)、高壓氣體和石油部門(mén)的 17 家管道公司創(chuàng )立 BIL eG，并于2016年建立德國首個(gè)免費管道信息門(mén)戶(hù)網(wǎng)站，用于施工前查詢(xún)周邊的管道信息，預防第三方損壞。(3)開(kāi)始研制“第三方損壞防護系統”，目標是研制基于物聯(lián)網(wǎng)的第三方開(kāi)挖報警器和安全聯(lián)鎖裝置，在挖掘機或農用機械靠近管道時(shí)可發(fā)出警報，提醒機械操作員，在危機關(guān)頭安全聯(lián)鎖裝置可以采取緊急制動(dòng)措施，防止進(jìn)一步損壞，預防管道事故發(fā)生。(4)加強溝通、宣傳和教育。一方面加強對施工機械操作人員安全教育，增強安全意識；二是加強對社會(huì )公眾溝通和教育，增進(jìn)互信，增強公眾的安全意識和風(fēng)險意識[9-10]。

3.5 運用完整性管理等先進(jìn)技術(shù)

德國培育了一批世界知名的技術(shù)服務(wù)公司，如Rosen、 NDT Global、 3P Services等等，擁有世界頂級的管道內檢測技術(shù)及清管技術(shù)，開(kāi)發(fā)了漏磁、超聲、 渦流和電磁超聲等系列內檢測器，解決了一些具有挑戰性管道的內檢測技術(shù)難題。近些年Rosen公司還開(kāi)發(fā)了定量管道風(fēng)險評估模型（QPRAM）和資產(chǎn)完整性管理軟件（ROAIMS），探索人工智能、大數據挖掘在管道內檢測數據分析、管道完整性數據管理方面的應用，通過(guò)數據對齊和深度挖掘，提高數據利用率和潛在價(jià)值，一方面可準確掌握管道本體的完整性狀態(tài)，另一方面可提高管道風(fēng)險評估的可靠性，為企業(yè)開(kāi)展風(fēng)險管控和隱患排查治理提供科學(xué)的決策依據。通過(guò)這些先進(jìn)技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應用，大大提升了管道完整性管理的效能[11]。

4 德國經(jīng)驗給我們的啟示

（1）樹(shù)立以本質(zhì)安全為核心的綜合安全理念。德國堅持綜合安全理念，以嚴格的標準、嚴格的監督、嚴謹的工作態(tài)度，建設高質(zhì)量的管道，保證本質(zhì)安全，解決了人多、地少的管道建設難題，這為破解我國油氣管道建設路由緊張的難題指明了發(fā)展方向。當前我國的管道安全既有“內憂(yōu)”，也有“外患”。因此，一方面要以更嚴格的標準、更嚴格的管理、更嚴格的監督，建設高質(zhì)量的管道，同時(shí)在管道運行中采用先進(jìn)的技術(shù)開(kāi)展完整性管理，提升管道本質(zhì)安全水平；另一方面要在管道規劃、建設和運行中充分考慮自然災害、地區等級升級等外部影響因素，建立系統的自然災害和第三方開(kāi)挖預防措施，保障管道安全和公共安全[12]。

（2）建立多體系融合安全管理體系。德國管道企業(yè)注重建立多體系融合管理體系，“重”實(shí)踐，“輕”審核，運用體系化的管理工具提升管理效能，降低管理風(fēng)險，保證安全、環(huán)保的目標得以實(shí)現。而我國當前多數管道企業(yè)的管理體系還不完善， HSE、安全生產(chǎn)標準化、完整性管理等體系存在工作重疊交叉、體系相互沖突矛盾等問(wèn)題，因此，建議管道企業(yè)應強化頂層設計，建立多體系融合的安全管理體系；政府監管部門(mén)可采信第三方評級結果，根據評級結果開(kāi)展基于風(fēng)險的監督，優(yōu)化監管資源配備，提升監管效能。

（3）其它措施建議

一是發(fā)揮專(zhuān)家資源，依靠行業(yè)力量。德國天然氣管道行業(yè)在新技術(shù)研究、標準制定、技術(shù)監督、檢測、認證及培訓等方面充分發(fā)揮DVGW、 TüV、BAM等行業(yè)機構的作用和專(zhuān)家資源。第三方機構可以培養專(zhuān)業(yè)隊伍，提供專(zhuān)業(yè)化服務(wù)，便于整合行業(yè)資源，有利于在政府和企業(yè)間傳遞互信[13]。當前我國正在大力發(fā)展高新技術(shù)服務(wù)業(yè)，但是國內服務(wù)于管道行業(yè)的第三方技術(shù)機構的規模和能力總體還比較弱，應予以大力扶持和發(fā)展。

二是建立管道失效事故/事件數據庫。歐洲、北美都有管道失效事故/事件報告制度，建立了幾十年的事故數據，為法規標準制修訂、定量風(fēng)險評估提供了數據支持，當前我國尚未建立管道失效數據庫，影響行業(yè)技術(shù)進(jìn)步，要積極呼吁盡早建立。

三是加快先進(jìn)技術(shù)研發(fā)和應用。當前國內在管道裂紋缺陷內檢測、定量風(fēng)險評估、高強鋼管道適用性評價(jià)、站場(chǎng)完整性管理等方面的技術(shù)還不夠成熟，因此，需要加大投入力度，加強協(xié)作聯(lián)合攻關(guān)，在管道建設和運行階段，充分運用最新先進(jìn)的技術(shù)成果，提升管道安全的技防水平。

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[13]國家統計局第六次人口普查數據 [EB/OL]. [2018-12-25].http://www.stats.gov.cn/tjsj/pcsj/rkpc/6rp/Indexch.htm.

作者：吉建立，1984年生，高級工程師，主要從事壓力管道法規標準、完整性管理及相關(guān)技術(shù)研究。