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浅谈输油站场工艺设备安全要求
前言
        随着经济的发展，我国的石油的生产已经远远不能够满足我国经济的发展必需求，石油是经济的发展命脉，目前，我国的石油进口总量已经达到石油总产量的30%左右，致使石油长距离的运输成为必定，石油运输安全成为石油进口大国或内石油稳定的重要确保，本文围绕我国石油运输中的输油站场安全性展开阐述，对我国周边可能潜在的运输布局加以关注
        1、管道与设备强度试压和严密性试验。
        近些年来，由石油管道问题引起的各种事故频发，石油管道的运输问题在媒体的曝光下也得到了越来越广泛的关注，解决石油运输管道的安全隐患俨然已经成为整个石油安全问题中非常重要的一环。
        首先我们来介绍一下输油管道系统，输油管道系统即用于运送石油及石油产品的管道系统，主要由输油管线、输油站及其他辅助相关设备组成，是石油储运行业的主要设备之一，也是原油和石油产品最主要的输送设备，与同属于陆上运输方式的铁路和公路输油相比，管道输油具有运量大、密闭性好、成本低和安全系数高等特点。输油管道的管材一般为钢管，使用焊接和法兰等连接装置连接成长距离管道，并使用阀门进行开闭控制和流量调节。输油管道主要有等温输送、加热输送和顺序输送等输送工艺。管道的腐蚀和如何防腐是管道养护的重要环节之一。目前输油管道已经成为石油的主要输送工具之一。
        建设这些重大的长输管道,必需要更加安全和有效的施工工艺。为了确保输油管道系统的安全，我们必必需做好一系列对输油管道系统的检测措施，争取在问题发生前找出危险源所在。
        而检测输油管道系统最有效以及最直接的方法就是进行强度试压和严密性试验。
        管道在建成后必必需经过强度试压和严密性试压，方可投产。管道强度试压的目的一是验证管道的整体强度，能否承受管道以后运行的压力。二是为提升管道输量和管道输送能力提供试验依据。
        试压,是对管道施工质量、材料性能、管道整体性的一次综合检验。目前国际上普遍使用压力容积曲线法进行水压试验,将水压试验的压力提升至管材最小屈服强度值的1.0～1.1倍,而国内还未应用此方法,不少新建管道仍用空气做管道的强度试压介质,落后当代水压试验技术40年。
        严密性试验主要是检测输油管道在漏气方面存在的问题，严密性试验就是泄漏试验。
        强度试验的试验压力高，但时间短，它是为了确保在压力急升等突发状况下管道的承受能力；严密性试验的试验压力低，但时间长。因为有些细小的泄漏是必需要长时间才能发现的。它是为了确保在长时间工作状态下管道不泄露。
        强度试压过程中有很多注意点，下面我们来大概介绍以下强度试压和严密性试验。
        一、 试压的目的：
        输气管道在建成后必必需经过强度试压和严密性试压，方可投产。管道强度试压的目的一是验证管道的整体强度，能否承受管道以后运行的压力。二是为提升管道输量和管道输送能力提供试验依据。管道水压试验过程能够暴露和消除管道中的缺陷，从而确保管道运行的安全，管道水压试验的强度越高，能够暴露出的管道缺陷越多，暴露出的缺陷尺寸也越小。国外曾对各种等级的管道进行了大量的数据统计，结果证实，暴露缺陷集中的试压强度在90%~110%之间，而试压强度再高也无意义。严密性试验是为了验证新建的管道是否存在泄漏点。
        国外应用范围最广的ASME B31.8《输气和配气系统》中规定，最高试验压力除以1.25即为最高同意操作压力，因此试压强度越高，管道的操作压力也越高。
        二、试压介质 ：
        管道强度试压介质分为空气和水两种。采纳水进行管道分段强度试压，在管道存在缺陷而在试压中出现泄漏或破裂时，由于水具有不可压缩的特性，管道内试压介质的减压速度大于管道的开裂扩展速度，管道能够迅速止裂，不会造成大段破裂和严重的次生灾害，因此把水作为目前进行管道试压的首选试压介质。而采纳压缩空气进行分段强度试压，在管道出现泄漏或破裂时，由于管道内介质的减压速度小于管道的开裂扩展速度，在管道止裂韧性不能满足止裂要求时会造成管道的大段破裂和严重的次生灾害，因此采纳空气试压时钢材必必需要满足韧性要求，而且试压强度较低。 国内外输气管道的相关制定、施工、安全标准规范在试压介质的选择上，从确保试压安全的角度，要求强度试压优选合计水作为试压介质；在试压工作受到水源供应、环境及自然条件限制状况下，对一、二级地区的管道同意采纳空气进行强度试压；三、四级地区由于人口密集，一般要求采纳水进行强度试压。 

        三、试压强度  ：
        在进行强度试验时，首先要结合管道的线路特点，确定最高试验压力和最低试验压力，试验压力的选取对山区管道更为重要。 
        1、我国输气管道的试压强度水平：目前国内输气管道的试压标准遵循的是SYJ 4001-90《长输管道线路工程施工及验收规范》 ，即一、二、三、四地区等级分别采纳1.1、1.25、1.4、1.5倍的制定压力，相应的环向应力分别达到0.792、0.75、0.7、0.6倍SMYS。规范还规定最高试压压力所造成的管壁所承受的环向应力不大于管材最低屈服强度的90%。近年来，随着忠武、西气东输等大型输气管道的建设，尤其是山区管道的试压工作面临的实际困难，推动了国内试压技术的进步。由于这些管道沿线地形地貌复杂多变，关于地形起伏较大的地段，为利于达到试压目的并减少段落划分，降低现场施工难度和工作量，借鉴了国际同类管道的施工经验和做法，提升了对最高试压压力的限制，采纳了“低点的管道环向应力不得超过钢管最低屈服强度的095倍〞的段落划分原则，在一定程度上提升了试压压力。 
        2、国外输气管道的试压强度水平  ：国外的输气管道试压规范对最低试压压力的规定大体相同，关于最高试压强度，只有加拿大的CSA-Z662-99标准中规定了最大强度试验压力以水作介质时产生的环向应力为110%SYMS，以气体作介质时产生的环向应力为95%SYMS，其他标准中都没有对此做出明确规定，而是让业主依据将来管道运行的可能自行确定。事实上，国外大部分管道在试压时的最大试压压力都在100%SYMS左右，有的甚至超过了110%SYMS，称为超强度试压，经过了高强度的试压过程，管道中绝大部分的固有缺陷都会暴露出来。
        四、试压前准备与管道试压：
        准备工作：试压用的压力表必必需经过校验，并在有效期内使用。压力表的精度不低于1.5级，量程为0～10MPa，表盘直径为150mm，最小刻度为每格读数0.05Mpa。在试压中至少使用2块压力表,打压端及末端(排气端)各一块,在其余方便加压力表处也应加设压力表。电动试压泵应开关灵活，其工作压力应能满足试验压力的要求。加压泵、压力表应安装在试验段下游端部与管道轴线垂直的支管上。堵板必必需有足够的强度，试压过程中，堵板不能变形，与管道的接口处不能漏水。
        管道试压：依据管道进水口的位置和水源距离，设置打压泵，接通上水管道，安装好压力表，监视系统的压力下降。检查全系统的管道阀门关闭状况，观察其是否满足系统或分段试压的要求。连通上水流程向管线内注水，在管道最高点安装放空阀，管道注满水待水温一致管道内的空气排完后，关闭放空阀门，试压泵车开始进行水压试验。升压：水压试验前，应多次进行初步升压试验方可将管道内的气体排尽，当且仅当确定管道内的气体排尽后，才能进行水压试验。出现以下3种状况说明管道内的气体未排干净，应继续排气：A、升压时，水泵不断充水，但升压很慢；B、升压时，压力表指针摆动幅度很大且读数不稳定；C、当升压至80%时，停止升压，打开放水阀门，水柱中有“突突〞的声响并喷出许多气泡。升压时要分级升压，每次以0.2Mpa为一级，每升一级检查后背、管身及接口，当确定无异常后，才能继续升压。水压试验时，后背顶撑和管道两端严禁站人。水压试验时，严禁对管身、接口进行敲打或修补缺陷，遇有缺陷时，应作出标记，卸压后才能修补。整体管线水压试验按以下程序进行，并做好试压记录。水压试验先升至试验压力的30%〔2.25MPa〕，稳压15min。稳压期间对管道进行检查，无异常现象继续升压至强度试验压力的60%〔4.5MPa〕，稳压15min后，无问题继续升压至试验压力〔7.5MPa〕，稳压15min，待压力平衡稳定后，试压巡检人员沿线检查管道有无渗漏，在30min内，无渗漏、变形、无压降，1小时内压降小于0.05MPa为合格。强度试验合格后，缓慢降压至严密性试验压力7.5MPa，进行严密性试验在30min内无渗漏，1小时内压降小于0.05MPa为合格。试压设备和试压管道50m范围内为试压禁区。试压禁区设专人把守，禁止非试压人员进入。管道试压过程中，请业主、监理及有关技术监督部门到现场进行监督，试验合格后填写试压记录并请各方签字确认。3水压试验如不符合制定要求，派人沿线检查是否有焊口漏水,在确定焊口无问题时,组织技术人员进行原因分析，确定是否由于气温/阳光照耀等原因造的压力降。假设是由于焊口问题,将试压管段两端放空阀门打开进行放空，修补漏点后重新进行试验及试验结果确认。
        在石油管道与设备强度试压和严密性试验过程中，我们必必需注意以下几点：
        〔1〕输油管道必必需进行强度试压和严密性试验，但在试压前应先设临时清管设施进行清管，并不应使用站内设施。
        〔2〕穿跨越大、中型河流、国家铁路、一、二级公路和高速公路的管段，应符合国家现行标准《原油和天然气输送管道穿跨越工程制定规范》SY/T 0015.1.2-98的规定，应单独试压，合格后再同相邻管段连接。
        〔3〕清管器收发装置应同线路一同试压。
        〔4〕壁厚不同的管段应分别试压。
        〔5〕用于改换现有管道或改线的管段，在和原有管道连接前应单独试压，试验压力不应小于原管道的试验压力。同原有管道连接的焊缝，应采纳射线探伤进行100％的检查。
        〔6〕试压介质应采纳水。在人烟稀有、寒冷、严重缺水地区。可酌情采纳气体作为试压介质，但管材必必需满足止裂要求。试压时必必需采纳防爆安全措施。
        〔7〕输油干线的一般地段，强度试验压力不得小于制定内压力的1.25倍；大中型穿跨越及管道通过人口稠密区和输油站，强度试验压力不得小于制定内压力的1.5倍，继续稳按时间不得小于4h；当无泄漏时，可降到严密性试验压力，其值不得小于制定内压力；继续稳按时间不得小于4h。当因温度变化或其他因素影响试压的准确性时，应延长稳压时间。采纳气体为试压介质时，其强度试验压力为制定内压力的1.1倍，严密性试验压力等于制定内压力。当采纳强度试验压力时，管道任一点的试验压力与静水压力之和所产生的环向应力不应大于钢管的最低屈服强度90％。
        〔8〕分段试压合格的管段互相连接的碰死口焊缝，必必需按规范规定采纳射线探伤进行100％的检查。全线接通后可不再进行试压
        2、石油管道制定和安全管理
        输油管道
        顾名思义就是利用管道来进行油和气的储存与运输。在石油工业内部它是联接产、运、销各环节的纽带。随着我国经济建设及科学技术的高速增长，输油管道的发展规模不断扩展，输油管道设备在油气储运上地位也日益显著。强化输油管道设备的安全管理与维护，是改善油气储运工作条件，提升储运质量和经济效益的确保。
        一、输油管道安全的重要性
        当输油管道通过人口稠密的地区或接近重要设施时，大火及爆炸将造成生命、财产的庞大损失，在边远的荒漠、山区，往往因消防力量不够或水源较远等条件限制，灭火困难。输油管道的站场和油库的罐区集中储存着大量油品装卸操作频繁引发火灾的危险因素很多。输油管道的这些事故会造成人员伤亡和直接经济损失以及上游的油气田和下游的工矿企业停工减产的间接损失。输油管道事故还可能污染环境给公共卫生和环境保护带来较长时间的负面影响。在社会日益重视公众安全和环境保护的背景下油气管道系统的安全受到了更为广泛
        的关注。 长距离输油管道是大口径、长距离、高压力的大型管道系统，是国家能源供应大动脉和国民经济的重点工程，肩负着为国民经济健康快速发展提供能源确保的重要责任。它们的安全运行有重大的社会和经济意义。在全球经济一体化发展和我国加入WTO的形势下提升安全管理水平已成为提升企业的综合效益及竞争能力、进入国际市场的重要手段。
        二、我国油气管道的安全形势
        我国已建成油气管道4万多公里其中东部许多管道运行已接近或超过20年逐步进入后期事故多发阶段。由于建设当时的技术经济条件所限制定、施工水平、材料缺陷、多年运行的损伤等原因管道安全存在不少隐患。近年来随着经济的快速发展城市及城镇建设、厂矿及交通设施建设也日益频繁违章施工伤害管道、违章建筑占压管道的事件增多。第三方有意破坏引发的管道泄漏事故呈上升趋势更给管道系统的安全造成严重威胁。2021年底在兰成渝成品油管道的广元段因打孔盗油造成汽油喷射泄漏的恶性事故就是典型的例子。 由于上述原因我国油气管道事故率比发达国家要高很多倍。据统计，近30年来欧洲、前苏联、美国的输气管道事故率(单位总平均值大致为0.5。我国四川地区12条输气管道的事故率为4.3。西欧17国输油管道泄漏事故率2000年为0.25。我国东北和华北地区输油管道运行以来粗略统计事故率要超过20。
        近年新建成的西气东输管道、兰成渝成品油管道、陕京输气管道及建设中的陕京二线、大西南成品油管道和计划建设的西部原油、成品油管道等都是大口径、长距离、高压力的大型管道系统是西部大开发的重点工程它们的安全运行对国民经济有重大意义。这些管道经过沙漠、高山通过湿陷性黄土区域及多条地震断裂带。沿线地形地貌复杂地质灾害类型多、频率高。2021年投产的甬沪宁原油管道及建设中的沿江输油管道等都是建在人口及城镇最密集的华东沿海地区。这些管道一旦泄漏或发生火灾爆炸事故将产生重大损失及恶劣影响。当前形势下油气管道安全的重要性和紧迫性更为特别。强化安全生产意识提升安全管理水平确保油气管道安全运营是摆在我国储运工程技术人员和管理人员面前的重要任务。
        三、输油管道事故原因与后果分析
        下面依据事故统计资料分别对输油管道的危害因素及事故后果进行分析。
        (一)输油管道事故统计分析
       1995年输油管道事故统计数据的原因分类。
        表10-1西欧及美国输油管道的事故统计(1971-1995年)
         外力损伤 腐蚀 机械损伤 操作失误 自然灾害 其他 
        西欧 33% 30% 25% 7% 4% 1% 
        美国 34% 33% 18% 2.5% 4.5% 8% 
        由管道事故率统计可见欧美国家输油管道事故原因主要是外力损伤、管材及管件的机械损伤、腐蚀其次是操作失误、自然灾害等。 外力损伤中一种指由于外部的活动如工业、道路建设、爆破、开挖、管道施工、修理等活动引起的意外损坏另一种是第三方恶意损坏例如近年我国发生的打孔盗油事件属于这种。管材及管件的机械损伤往往是由材料损伤或施工损伤引发除了管壁变形、凹陷等引起的泄漏外较多事故发生在阀门、法兰等
        管件上站场内的泄漏较多集中在这些部位。管道内、外腐蚀引起的泄漏事故中输油管道外腐蚀次数及总泄漏量都占主要位臵。腐蚀事故多发生在管子的焊道、管道穿(跨)越处、锚固及防腐层补口处的管段上因为这些部位都易于产生管材损伤、应力集中、焊接缺陷及防腐层破损。自然灾害主要是由于地震、塌方、泥石流、洪水、雷击等造成的管道损坏。 输油管道大量泄漏的主要原因是管子开裂。按管子开裂孔径的尺寸从小到大排序一般分为针孔、裂缝、漏口、裂口、断裂等几种。开裂孔径、面积越大平均泄漏量越大。