国内外燃气管道失效率及失效原因对比与归纳Word文档格式.docx
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②5年移动整体平均失效率。
若统计时间取某年（包含该年）的前5年的时间，此时的整体平均失效率称为5年移动整体平均失效率，用于反映5a内在单位管长单位时间发生的燃气管道事故数。
③分类平均失效率。
分类平均失效率与整体平均失效率的计算方法基本一致，只是将统计时间内由某一种失效原因导致的燃气管道事故数除以总风险暴露数，用于反映统计时间内在单位管长单位时间由某一种失效原因导致的燃气管道事故数。
由上述定义可知，无论整体平均失效率、5年移动整体平均失效率还是分类平均失效率均涉及总风险暴露数，因此总风险暴露数的计算成为关键。
以某一区域一段统计时间为例，说明总风险暴露数的计算方法。
设定第1年的燃气管道长度为L1，第2年新增燃气管道长度为L2，第i年新增燃气管道长度为Li，第n年新增燃气管道长度为Ln。
则统计时间内总风险暴露数β的计算式为：
由式
（1）、
（2）可知，整体平均失效率可计算任意统计时间（大于或等于1a）的燃气管道失效率。
当式
（1）中n取5a时，由式
（1）、
（2）计算得到的整体平均失效率即5年移动整体平均失效率。
3
国外燃气管道失效率与失效原因
3.1
欧洲EGIG
1982年，由6个欧洲燃气管道运营商组织成立了欧洲燃气管道事故数据组织（EuropeGaspipelineIncidentdataGroup，EGIG），记录燃气管道信息和失效数据。
目前，该组织由来自法国、德国、意大利、英国等17个国家的管道运营商组成。
截至2016年底，EGIG统计的燃气管道总长度为14.3×
104
km，涵盖了大约50%的欧洲燃气管道。
EGIG收集了自1970年以来发生的燃气管道失效数据，目前每3a出版1次燃气管道事故报告。
根据2018年3月最新出版的第10次EGIG报告［4］，1970—2016年，EGIG成员国组织共发生管道事故1366起。
由EGIG统计的1970—2016年燃气管道整体平均失效率、5年移动整体平均失效率见图1，图1中的整体平均失效率均指从当前年至统计起始年（1970年）的整体平均失效率。
由图1可知，随着统计时间的延长，整体平均失效率呈逐渐下降趋势，由1970年的0.870×
10-3km-1·
a-1下降至2016年的0.310×
10-3
km-1·
a-1。
5年移动平均整体失效率也由1970—1974年的0.860×
a-1降低到2012—2016年的0.136×
这表明EGIG成员国组织的燃气管道安全性有显著改善，这归功于管道焊接、检测、在线监测、防护等方面的技术进步。
图1
由EGIG统计的1970—2016年燃气管道整体平均失效率、5年移动整体平均失效率
EGIG失效原因分为6类：
外部干扰、腐蚀、施工与材料缺陷、带压开孔失误、地面移动、其他和未知原因等。
外部干扰包括挖掘、打桩、地面工程等作业活动及设备设施干扰等，腐蚀包括内腐蚀、外腐蚀等腐蚀情况，施工与材料缺陷包括现场施工缺陷（主要为焊接缺陷）及管材的结构缺陷等，带压开孔失误指带压开孔作业中的人为操作不当，地面移动指由堤防破裂、侵蚀、洪水、滑坡、采矿、河流等引起的事故，其他和未知原因指不属于上述5类的其他原因（如设计误差、雷电、维修失误等）。
EGIG提供的2007—2016年由各种失效原因导致的燃气管道事故比例见表1。
表1
EGIG提供的2007—2016年由各种失效原因导致的燃气管道事故比例
由表1可知，对于欧洲国家，由外部干扰导致的燃气管道事故比例最高，其次为腐蚀，带压开孔失误导致的燃气管道事故比例最低。
3.2
英国UKOPA
图2
由UKOPA统计的1962—2016年燃气管道整体平均失效率、5年移动整体平均失效率
与EGIG相似，UKOPA将失效原因分为9类：
外部干扰、外腐蚀、内腐蚀、环焊缝缺陷、滚焊缝缺陷、管材缺陷、地面移动、其他原因（内部开裂、雷击、电缆引弧等）、未确定因素。
UKOPA提供的1962—2016年各类原因导致的燃气管道事故比例、分类平均失效率见表2。
表2
UKOPA提供的1962—2016年各类原因导致的燃气管道事故比例、分类平均失效率
由表2可知，在1962—2016年，在英国，主要失效原因是外部干扰、外腐蚀、其他原因及环焊缝缺陷，这4类失效原因导致的燃气管道事故比例高达83.7%，其他5种失效原因导致的燃气管道事故比例均比较低。
调查发现，36起由环焊缝缺陷导致出现事故的燃气管道建造年代都在1984年前，其中有35起事故燃气管道在1972年以前建成，1984年后未发现由环焊缝缺陷导致的燃气管道事故记录，这主要归功于焊接检验和质量控制的不断改进及在线检测技术的不断进步。
44起因其他原因导致的事故燃气管道中有37起事故燃气管道在1970年以前建成，而当时缺少相关的管道设计、施工和运行规范。
3.3
美国PHMSA
美国政府运输部（DepartmentofTransportation，DOT）下属的管道和危险材料安全管理局（Pipeline&
HazardousMaterialsSafetyAdministration，PHMSA）负责管道事故的统计，统计范围包括危险液体管道、天然气集气管道及输气管道、天然气配气管道。
截至2013年6月，美国管道总长度超过400×
km，其中包括29×
km的危险液体管道，52×
km的天然气集气和输气管道，345×
km的配气管道。
根据PHMSA对美国管道的事故统计分析（未对整体平均失效率、5年移动整体平均失效率、分类平均失效率进行统计计算）［6］，1994—2013年共发生管道事故1424起，包括危险液体管道132起，天然气集气管道10起，天然气输气管道195起，天然气配气管道1087起。
由此可知，在所有天然气管道事故中，天然气配气管道事故占比最高（达到84.13%），其次是输气管道，占15.09%。
PHMSA将失效原因分为7类：
腐蚀，挖掘性破坏，误操作，材料、焊接、设备失效，自然力破坏，其他外力损伤，其他原因。
腐蚀指管道遭受的内腐蚀、外腐蚀、应力腐蚀、微生物腐蚀、杂散电流腐蚀等。
挖掘性破坏指由挖掘机等施工机械对管道外部防腐层的破坏，以及导致的管道凹痕、刮伤、切割或穿刺。
误操作指人为的操作不当。
材料、焊接、设备失效指管材结构缺陷、焊接缺陷、设备故障等。
自然力破坏包括地震、暴雨、洪水、大风、闪电等极端天气的破坏。
其他外力损伤包括与挖掘无关的车辆或设备与管道撞击产生的破坏，管道附近其他事故或火灾造成的损坏，恐怖主义等故意破坏等。
其他原因指不属于上述原因的其他原因。
PHMSA提供的1994—2013年由各种失效原因导致的天然气输气管道、配气管道事故比例见表3。
由表3可知，对于美国，由材料、焊接、设备失效导致的输气管道事故比例最高，其次为腐蚀，由误操作导致的输气管道事故比例最低。
由挖掘性破坏导致的配气管道事故比例最高，其次为其他外力损伤，由腐蚀导致的配气管道事故比例最低。
表3
PHMSA提供的1994—2013年由各种失效原因导致的天然气输气管道、配气管道事故比例
3.4
加拿大CEPA
加拿大能源管道协会（TheCanadianEnergyPipelineAssociation，CEPA）负责对加拿大的油气管道失效数据进行统计。
截至2015年，加拿大油气管道总长度超过118×
km。
CEPA提供的2006—2015年燃气管道整体平均失效率见表4［7］。
由表4可知，由于CEPA对加拿大地区油气管道失效数据统计时间比较短，燃气管道整体平均失效率的变化趋势并不明显。
表4
CEPA提供的2006—2015年燃气管道整体平均失效率
4
我国燃气管道失效率与失效原因
我国尚未建立全国统一的燃气管道失效数据库，但部分学者针对个别城市近年来燃气管道失效原因及燃气管道事故数进行了统计分析。
黄小美等人［8］选择了国内6座典型城市，进行燃气配气管道失效原因及事故调查，调查对象包括液化石油气管道、人工煤气管道、由人工煤气转换为天然气的燃气管道、天然气管道。
将失效原因分为5类：
腐蚀、第三方破坏、管道质量缺陷、地面运动、连接接头失效。
腐蚀分为外腐蚀、内腐蚀。
第三方破坏主要包括施工破坏、车辆冲击和违章占压。
管道质量缺陷主要包括管材质量缺陷（包括制造缺陷和运输过程中的损伤）和焊接或熔接缺陷。
地面运动主要包括地质性沉降、地基沉降、滑坡、水灾冲刷等。
连接接头失效主要发生在铸铁管的机械连接接头以及管道与附属设备之间的连接件上，主要针对人工煤气管道以及由人工煤气转换为天然气的燃气管道。
国内6座典型城市燃气管道整体平均失效率见表5。
由表5可知，在6座典型城市中，整体平均失效率最高的达0.242km-1·
a-1，最低的仅为0.008km-1·
a-1，相差约30倍。
对文献［8］进行分析可知，这6座典型城市的主要失效原因为腐蚀、第三方破坏，对于B市、E市这类敷设有人工煤气管道以及由人工煤气转换为天然气的燃气管道的城市，连接接头失效也是主要的失效原因。
表5
国内6座典型城市燃气管道整体平均失效率
5
失效率及失效原因对比与归纳
①燃气管道失效率
与国内相比，国外相关组织对燃气管道事故数据进行了大范围、长时间的统计，数据样本容量庞大，由此得到的整体平均失效率、5年移动整体平均失效率、分类平均失效率可信性程度比较高，尤其是欧洲EGIG、英国UKOPA。
以欧洲EGIG、英国UKOPA提供的5年移动整体平均失效率（2012—2016年）作为参考，国外在近年来的整体平均失效率为0.087×
10-3~0.136×
而根据表5计算得到的我国6座典型城市近年来的整体平均失效率平均值为0.085km-1·
a-1，这与国外的统计计算结果存在数量级的差别，这可能与管材、科技发展水平、管道维护管理水平、统计范围、统计方法及资料收集不全等有关。
②失效原因
总体而言，国内外对导致燃气管道事故的失效原因分类比较一致。
主要集中在：
第三方破坏、腐蚀、材料与施工缺陷、操作不当、自然及地质灾害、其他及未知原因等方面。
6
结论
我国统计计算的整体平均失效率与国外的统计计算结果存在数量级的差别，可能与管材、科技发展水平、管道维护管理水平、统计范围、统计方法及资料收集不全等有关。
国内外对燃气管道失效原因分类比较一致，主要集中在：
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