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摘要：分析城市天然气输配管网风险影响因素，介绍了如何进行风险评价，提出了多种控制方法以进行有效安全管理。
关键词：城市天然气；管网；控制方法
1 风险影响因素
城市天然气管网事故发生的原因可以归纳为第三方损坏、材料和施工缺陷、腐蚀及设计缺陷等。
1）第三方损害
第三方损害是指以外力挤压或人为破坏的形式使天然气管道受到损坏。人为破坏是指人为因素间接造成的输配设施破坏，如在埋地管道上方构筑建筑物或堆积重物，日积月累的各种人为地面活动对管道造成的损坏。近年来统计数据表明，天然气管网遭到第三方损害，是目前管道事故的主要原因。
2）施工和材料缺陷
施工缺陷是由于未按设计图纸的技术要求施工造成的，表现为：设备安装质量低、管道焊接时焊缝有超过规定的缺陷、涂层质量不佳以及下沟回填时损伤涂层，甚至造成管道本身损伤等；材料缺陷主要由于不按设计使用或错用材料，临时性的选配附件。
3）腐蚀
腐蚀是导致天然气管道（主要是钢管）穿孔、破裂的重要破坏因素之一。目前城市天然气输配管网腐蚀主要来自于管道外腐蚀。外腐蚀与管道埋设土壤环境和管道外壁防腐绝缘保护层的工程施工质量密切相关。腐蚀性与土壤的含水率和导电率以及PH值有关。
4）设计缺陷
设计缺陷主要指运用规范、选定运行参数和选择材料不当；对施工质量的要求不明确、不正确；对当地的工程地质状况判断或处理失误；管网的安全设施和安全截断设置不合理。但是，由设计原因造成城市天然气输配管网事故的发生是非常少的。
2 风险评价
风险评价的目的就是判定风险的程度。风险程度可以分为高风险、中风险和低风险。对于低风险，可以通过天然气供应系统运行程序进行管理；中风险需要坚决进行管理；而高风险是天然气供应系统运行中不能容忍的，必须采取措施以降低风险程度。但是在确定各级风险程度的范围时，首先需要确认风险可接受水平。
2.1 风险可接受水平
在风险分析的基础上，根据相应的风险标准，判断评价对象的风险是否可被接受，是否需要采取进一步的安全措施，这就是风险评价过程中要完成的工作，在此过程中首先要有一个风险评价标准即风险容忍度。“风险容忍度”表示在规定的時间内或某一行为阶段可接受的总体风险等级，它为风险评价以及制定减小风险的措施提供了参考依据。因此，需要在进行风险评价之前预先给出。
在城市天然气输配管网风险评价中，可以采用“最低合理可行”原则。该原则的含义是：任何工业系统中都是存在风险的，不可能通过预防措施来彻底消除风险；而且，当系统的风险水平越低时，要进一步降低就越困难，其成本往往呈指数曲线上升。城市天然气管道设计阶段风险指数评价模型的相对风险值在22～330之间；新建成阶段及运行阶段的风险指数评价模型的相对风险值则在0～ 330之间。考虑到各评价模型所得的相对风险值范围不尽相同，而且不同阶段评价模型的评价结果不存在可比性，因此将各模型的相对风险取值范围均折算为0～100。
2.2 风险评价方法
风险矩阵法是指人们依靠经验对风险事件的发生概率（主观概率）及可能带来的损失做出主观估计，然后综合这两方面的结果来决定如何处置风险。评价风险大小（R）通常使用的是主观概率值（P）和影响大小（S）的乘积：R=P*S。在定性分析前，为了使人们主观评价结果能够互相比较，并且可进行统计分析（表1），从而使结果趋向一致，首先，要建立“主观概率表”（表2）和“影响结果量表”；其次，让有关专家和拥有丰富经验的管理人员对已识别出的风险事件在量表范围内作出选择；最后，进行统计计算以评价风险的大小。通常“主观概率表”的取值在0与1之间，这符合概率论的定义，0表示该风险绝对不可能发生，而1则表示该风险绝对会发生，常用的是五级量表（0.1，0.3，0.5，0.7，0.9）。“影响结果量表”同“主观概率表”类似，但没有数值的限制，可以根据需要进行选择，在实际操作过程中也需要将量表语言化。在确定量表之后便是构筑风险评价矩阵每个风险事件经过人们的分析后必然落入矩阵的一个单位内，然后根据事先确定的标准认定该风险的大小，从而为进一步的理性决策提供基础。
3 控制方法
基于风险评价结果，针对性地提出相应的控制方法进行有效的安全管理，是提高燃气企业风险决策水平，降低燃气输配管网风险性的重要举措。根据上述对风险影响因素的分析，提出如下相应控制方法：
1）第三方损害的控制方法
为了降低第三方损害的影响，首先，管道的埋设深度必须针对地面交通等情况，严格按规范设计确定，以减缓地面对埋设管道的冲击作用。因为对于穿越或沿道路敷设的燃气管道，当汽车，尤其是重型车辆经过时，因自重而对地面存在挤压作用，如果埋设较浅或覆土松软，将减少地面对冲击力的衰减作用，而直接作用至管道，每辆车通过时都会形成冲击，通过后缓慢回位，如此在周期性或非周期性的冲击作用下，燃气管道会发生应力蠕变等，时间一长，因叠加效应而导致管道出现裂纹，甚至破裂。即使仅仅导致管道保护层损坏，也会加速管道的外腐蚀。管道敷设越深，受地面车辆的影响越小，一般当管道覆上大于1.6m时，可以忽略地面车辆的影响。但埋设深度加大会造成施工成本上升，必须权衡，敷设时主要取决于地面活动情况。同时，严格禁止在埋地燃气管道地面上构筑建筑物或堆积重物。
其次，为了防止道路或其他地下管线施工时对埋地燃气管道的损害，必须在埋地管道上方设置警示标线，对地上、地下的燃气辅助设施设置安全防护装置以及警告标志。
2）施工和材料缺陷的控制方法
为了减少施工和材料缺陷，必须要求施工单位、施工人员应具有相应的资质和技术等级，并且要有完善的施工监督、验收管理体系，确保施工或验收时一旦发现施工缺陷，能够及时加以处理。
同时为了确保燃气设备、管道和配件以及焊接、防腐材料的质量，避免因此而导致事故发生概率的提高，除了必要的监控管理体系外，还必须提高实际操作人员的责任心和素质。
3）腐蚀的控制方法
为了提高管道（主要是钢管）的防腐能力，首先要求所选择的外涂层绝缘性能和抗冲击能力强，不过即使选择的外涂层绝缘性能和抗冲击能力强，但施工粗野，不规范，或者防腐施工质量不符合要求，均会导致外涂层失效。因此，必须确保施工质量。
防腐涂层设计如果不符合实际情况，将难以保证管道的防腐效果，从而留下事故隐患。应该在确定防腐方案前，进行实地考察，使防腐措施具有针对性。并通过对实际运行中的燃气管道进行检测，检验防腐效果。
4）设计缺陷的控制方法
为了减少设计缺陷或设计不合理现象，设计单位必须要有相关的资质，在设计前，必须获得准确的资料，包括输送气量、气源压力、燃气种类、管道经过地区交通情况、人口密度以及管道埋地周围土壤腐蚀性等，以确保设计方案满足燃气输配能力的要求，同时，选择合理的燃气设备、管道材料、辅助元件等以保证燃气输配系统的安全性要求。
4 结论
1）对城市天然气输配管网设计阶段进行风险评价，在评价结果基础上进行修正，将会提高管网的安全性和投资效益，评价过程中主要考虑设计缺陷。
（2）新建成城市天然气高压输配管网投产前，需考虑管道安全性、安全技术以及社会影响。（3）运行阶段的城市天然气高压输配管网由第三方损坏、腐蚀、设计缺陷、误操作带来风险，对管道进行风险管理会减少泄漏损失和事故后果影响，加强管道的维护及安全管理。主要风险影响因素为第三方损坏中的各种风险因素。
关键词：城市天然气；管网；控制方法
1 风险影响因素
城市天然气管网事故发生的原因可以归纳为第三方损坏、材料和施工缺陷、腐蚀及设计缺陷等。
1）第三方损害
第三方损害是指以外力挤压或人为破坏的形式使天然气管道受到损坏。人为破坏是指人为因素间接造成的输配设施破坏，如在埋地管道上方构筑建筑物或堆积重物，日积月累的各种人为地面活动对管道造成的损坏。近年来统计数据表明，天然气管网遭到第三方损害，是目前管道事故的主要原因。
2）施工和材料缺陷
施工缺陷是由于未按设计图纸的技术要求施工造成的，表现为：设备安装质量低、管道焊接时焊缝有超过规定的缺陷、涂层质量不佳以及下沟回填时损伤涂层，甚至造成管道本身损伤等；材料缺陷主要由于不按设计使用或错用材料，临时性的选配附件。
3）腐蚀
腐蚀是导致天然气管道（主要是钢管）穿孔、破裂的重要破坏因素之一。目前城市天然气输配管网腐蚀主要来自于管道外腐蚀。外腐蚀与管道埋设土壤环境和管道外壁防腐绝缘保护层的工程施工质量密切相关。腐蚀性与土壤的含水率和导电率以及PH值有关。
4）设计缺陷
设计缺陷主要指运用规范、选定运行参数和选择材料不当；对施工质量的要求不明确、不正确；对当地的工程地质状况判断或处理失误；管网的安全设施和安全截断设置不合理。但是，由设计原因造成城市天然气输配管网事故的发生是非常少的。
2 风险评价
风险评价的目的就是判定风险的程度。风险程度可以分为高风险、中风险和低风险。对于低风险，可以通过天然气供应系统运行程序进行管理；中风险需要坚决进行管理；而高风险是天然气供应系统运行中不能容忍的，必须采取措施以降低风险程度。但是在确定各级风险程度的范围时，首先需要确认风险可接受水平。
2.1 风险可接受水平
在风险分析的基础上，根据相应的风险标准，判断评价对象的风险是否可被接受，是否需要采取进一步的安全措施，这就是风险评价过程中要完成的工作，在此过程中首先要有一个风险评价标准即风险容忍度。“风险容忍度”表示在规定的時间内或某一行为阶段可接受的总体风险等级，它为风险评价以及制定减小风险的措施提供了参考依据。因此，需要在进行风险评价之前预先给出。
在城市天然气输配管网风险评价中，可以采用“最低合理可行”原则。该原则的含义是：任何工业系统中都是存在风险的，不可能通过预防措施来彻底消除风险；而且，当系统的风险水平越低时，要进一步降低就越困难，其成本往往呈指数曲线上升。城市天然气管道设计阶段风险指数评价模型的相对风险值在22～330之间；新建成阶段及运行阶段的风险指数评价模型的相对风险值则在0～ 330之间。考虑到各评价模型所得的相对风险值范围不尽相同，而且不同阶段评价模型的评价结果不存在可比性，因此将各模型的相对风险取值范围均折算为0～100。
2.2 风险评价方法
风险矩阵法是指人们依靠经验对风险事件的发生概率（主观概率）及可能带来的损失做出主观估计，然后综合这两方面的结果来决定如何处置风险。评价风险大小（R）通常使用的是主观概率值（P）和影响大小（S）的乘积：R=P*S。在定性分析前，为了使人们主观评价结果能够互相比较，并且可进行统计分析（表1），从而使结果趋向一致，首先，要建立“主观概率表”（表2）和“影响结果量表”；其次，让有关专家和拥有丰富经验的管理人员对已识别出的风险事件在量表范围内作出选择；最后，进行统计计算以评价风险的大小。通常“主观概率表”的取值在0与1之间，这符合概率论的定义，0表示该风险绝对不可能发生，而1则表示该风险绝对会发生，常用的是五级量表（0.1，0.3，0.5，0.7，0.9）。“影响结果量表”同“主观概率表”类似，但没有数值的限制，可以根据需要进行选择，在实际操作过程中也需要将量表语言化。在确定量表之后便是构筑风险评价矩阵每个风险事件经过人们的分析后必然落入矩阵的一个单位内，然后根据事先确定的标准认定该风险的大小，从而为进一步的理性决策提供基础。
3 控制方法
基于风险评价结果，针对性地提出相应的控制方法进行有效的安全管理，是提高燃气企业风险决策水平，降低燃气输配管网风险性的重要举措。根据上述对风险影响因素的分析，提出如下相应控制方法：
1）第三方损害的控制方法
为了降低第三方损害的影响，首先，管道的埋设深度必须针对地面交通等情况，严格按规范设计确定，以减缓地面对埋设管道的冲击作用。因为对于穿越或沿道路敷设的燃气管道，当汽车，尤其是重型车辆经过时，因自重而对地面存在挤压作用，如果埋设较浅或覆土松软，将减少地面对冲击力的衰减作用，而直接作用至管道，每辆车通过时都会形成冲击，通过后缓慢回位，如此在周期性或非周期性的冲击作用下，燃气管道会发生应力蠕变等，时间一长，因叠加效应而导致管道出现裂纹，甚至破裂。即使仅仅导致管道保护层损坏，也会加速管道的外腐蚀。管道敷设越深，受地面车辆的影响越小，一般当管道覆上大于1.6m时，可以忽略地面车辆的影响。但埋设深度加大会造成施工成本上升，必须权衡，敷设时主要取决于地面活动情况。同时，严格禁止在埋地燃气管道地面上构筑建筑物或堆积重物。
其次，为了防止道路或其他地下管线施工时对埋地燃气管道的损害，必须在埋地管道上方设置警示标线，对地上、地下的燃气辅助设施设置安全防护装置以及警告标志。
2）施工和材料缺陷的控制方法
为了减少施工和材料缺陷，必须要求施工单位、施工人员应具有相应的资质和技术等级，并且要有完善的施工监督、验收管理体系，确保施工或验收时一旦发现施工缺陷，能够及时加以处理。
同时为了确保燃气设备、管道和配件以及焊接、防腐材料的质量，避免因此而导致事故发生概率的提高，除了必要的监控管理体系外，还必须提高实际操作人员的责任心和素质。
3）腐蚀的控制方法
为了提高管道（主要是钢管）的防腐能力，首先要求所选择的外涂层绝缘性能和抗冲击能力强，不过即使选择的外涂层绝缘性能和抗冲击能力强，但施工粗野，不规范，或者防腐施工质量不符合要求，均会导致外涂层失效。因此，必须确保施工质量。
防腐涂层设计如果不符合实际情况，将难以保证管道的防腐效果，从而留下事故隐患。应该在确定防腐方案前，进行实地考察，使防腐措施具有针对性。并通过对实际运行中的燃气管道进行检测，检验防腐效果。
4）设计缺陷的控制方法
为了减少设计缺陷或设计不合理现象，设计单位必须要有相关的资质，在设计前，必须获得准确的资料，包括输送气量、气源压力、燃气种类、管道经过地区交通情况、人口密度以及管道埋地周围土壤腐蚀性等，以确保设计方案满足燃气输配能力的要求，同时，选择合理的燃气设备、管道材料、辅助元件等以保证燃气输配系统的安全性要求。
4 结论
1）对城市天然气输配管网设计阶段进行风险评价，在评价结果基础上进行修正，将会提高管网的安全性和投资效益，评价过程中主要考虑设计缺陷。
（2）新建成城市天然气高压输配管网投产前，需考虑管道安全性、安全技术以及社会影响。（3）运行阶段的城市天然气高压输配管网由第三方损坏、腐蚀、设计缺陷、误操作带来风险，对管道进行风险管理会减少泄漏损失和事故后果影响，加强管道的维护及安全管理。主要风险影响因素为第三方损坏中的各种风险因素。