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英国油气管道失效统计分析(UKOPA,1962-2021)
发布时间:2024-12-31 浏览:[209]次

摘要:统计了英国1962-2021年(59年)管道线路的失效事件。统计的管道总里程为23576公里,其中92.5%为天然气管道。记录了206起管道意外泄漏事件,其中9起(4.4%)起火。管道总体失效频率为0.197起事件每1000公里年,   近5年(2017-2021年)为每1000公里每年发生0.076起事件。外腐蚀、外部干扰/第三方施工、环焊缝缺陷为排名前3的原因,累计占比60.2%。管道泄漏发现途径占比排名第1的是公众,其次为现场承包商,然后是地面巡线,接下来是外检测和内检测。

          

1.数据来源与统计范围

本文数据来源于英国陆上管道运营商协会(UKOPA)的管道失效数据库介质泄漏事件和失效报告(1962-2021,2023年8月发布)。

此报告给出了由国家管网(英国)、壳牌(Shell)等公司运营的陆上管道发生的较大事件(MAHP)数据,数据截至2021年底。MAHP定义按照1996年英国法律《管道安全条例》确定,主要针对操作压力高于0.8MPa的管道。

统计范围如下:

1.数据覆盖1962年至2021年的管道意外泄漏事件;

2.管道意外泄漏发生在公共区域,不包括发生在设施厂界/场界内的事件;

3.不包括与管道本体无关的设备失效(如阀门或压缩机的泄漏)。

2.管道统计

2.1管道里程统计

截至2021年底,参与管道失效数据报告/共享的管道企业运营的管道总里程为23576公里。与2020年相比,管道总长度略有减少(2020年为23653公里)。

而1952至2021年底,历年管道暴露值增长如下图(暴露值为各管道服役年限与其里程乘积的累加)。    

2.1.png

图1:1952至2021年管道暴露值

2.2输送介质统计

2021年底按输送介质分类统计的管道里程见下表1。

表1 按输送介质的管道分类统计

          

产品

长度(km)

百分比

天然气(干气)

21819.48

92.5

乙烯

1140.89

4.8

液化天然气

251.00

1.1

原油

212.60

0.9

乙烷

38.10

0.2

丙烯

37.00

0.2

凝析油

24.00

0.1

丙烷

19.50

0.1

丁烷

19.50

0.1

氢气

14.14

0.1

合计

23576

100

3.管道泄漏事件数据

3.1 1962年至2021年事件总数    

在1962年至2021年期间,共记录了206起管道意外泄漏事件。在1962年以前没有管道意外泄漏记录。历年发生事件数量如下图2所示。从图中可以看出1984年发生管道意外泄漏事件   多,达到了14起。近10年来较少,均不超过5起。

3.1.png

图2:自1962年以来每年发生的管道意外泄漏事件

3.1-2.png

图3:自1962年以来的管道意外泄漏事件累计情况

3.2事件起火统计

206起管道意外泄漏事件中只有9起(4.4%)起火,见下表2。    

表2:管道意外泄漏中起火事件

受影响部位

失效原因

泄漏孔径

年份

管道

管道缺陷

0-6mm

1963

弯管

内腐蚀

0-6mm

1969

管道

环焊缝缺陷

6-20mm

1970

弯管

管道缺陷

6-20mm

1971

管道

未知

6-20mm

1972

管道

地面运动/地质灾害

全孔破裂

1984

管道

其他

40-110 mm

1991

管道

焊缝缺陷

0-6mm

1994

管道

雷击

0-6mm

1998

3.3事件频率

到2021年年底,每5年发生的事件数量及发生频率见下表3。

表3:每5年的突发事件频率

周期

事件数量

总暴露值(km·yr)

频率

(每1000km·yr)

< 1962

0

3,740

0.000

1962 - 1966

7

12,245

0.572

1967 - 1971

29

40,942

0.708

1972 - 1976

19

65,961

0.288

1977 - 1981

29

80,055

0.362

1982 - 1986

44

88,689

0.496

1987 - 1991

27

93,951

0.287

1992 - 1996

6

100,593

0.060

1997 - 2001

12

103,830

0.116

2002 - 2002

3

110,457

0.027

2007 - 2011

11

111,460

0.099

2012 - 2016

10

115,430

0.087

2016 - 2021        

9

118,397

0.076

合计

206

1,045,750

0.197

          

1962年至2021年期间,按泄漏孔径大小划分的总体事件频率如表4所示。

表4:孔径大小的事件数量及发生频率

等效孔径(mm)

事件数量

频率(每1000 km·yr)

全孔径及以上

6

0.006

110mm-全孔径

2

0.002

40 – 110 mm

9

0.009

20 – 40 mm

24

0.023

6 – 20 mm

30

0.029

0 – 6 mm

135

0.129

合计

206

0.197

          

过去20年(2002年至2021年)的总暴露值为455,744公里年,由此得出的事件频率如表5所示。


表5:按孔径大小划分的20年突发事件频率


等效孔径尺寸(mm)

事件数量

频率(每1000 km·yr)

全孔径及以上

0

0.000

110mm-全孔径

0

0.000

40 – 110 mm

1

0.002

20 – 40 mm

4

0.009

6 – 20 mm

3

0.007

0 – 6 mm

25

0.055

合计

33

0.072


过去20年(2002-2021年)的失效频率为每1000公里年0.072起事件,   近5年(2017-2021年)为每1000公里年0.076起事件。

在1962-2021年期间的总体失效频率为0.197起事件每1000公里年。该失效频率的变化如下图4所示。    

4.png

图4:总体失效频率和5年平均失效频率的变化

置信区间考虑了不确定性。对于一个特定的置信水平(e.g.95%),暴露值越大,置信区间就越窄。换句话说,随着获得更多的操作经验,不确定性就会减少。管道失效是一些离散的事件,它们往往会随机发生,并且相互独立。因此,为了计算置信区间,假设失效数据遵循泊松分布。图5显示了95%的置信区间,图6显示了5年平均失效频率的置信区间。

图5显示,整个期间的总失效频率为0.197(+/-0.027)次/1000公里年,图6显示,2017-2021年的5年平均失效频率为0.076(+/-0.051)次/1000公里年。    

5.1.png

图5:具有95%置信区间的总体管道失效频率

5.2.png

图6:具有95%置信区间的5年平均管道失效频率

3.4泄漏原因

管道意外泄漏事件的引发原因如图7所示,原因分类统计数量见表6。可以看出外腐蚀、外部干扰/第三方施工、环焊缝缺陷为排名前3的原因,累计占比60.2%。    

3.4.png

图7:历年失效原因分类统计

表6:失效原因分类统计

事件原因

事件数量

占比%

外腐蚀

42

20.4

外部干扰/第三方施工

44

21.4

环焊缝缺陷

38

18.4

地面运动/地质灾害

7

3.4

内腐蚀

2

1.0

内部应力腐蚀开裂

30

14.6

雷击

1

0.5

建设期施工损伤

1

0.5

管体缺陷

13

6.3

管体焊缝缺陷

3

1.5

其他

16

7.8

未知

9

4.4

合计

206

100

失效原因的总体分类统计近5年分类统计数据如下:    

8.png

图8:失效原因的总体分类统计近5年分类统计

3.5泄漏孔径

失效原因与泄漏孔径的关联统计如下图。可以看出外腐蚀主要引起0~6mm的小孔泄漏,第三方损坏主要引起20~40mm的中孔泄漏。

9.png

图9:失效原因与泄漏孔径的关联统计

3.6环焊缝失效分析    

          

环焊缝缺陷占比排第3,38起都发生在1985年以前建设的管道上。在1972年之后随着焊缝检测与质量控制流程的改进,及内检测检出能力的提升,环焊缝失效陡降。

10.png

图10:历年环焊缝失效统计

3.7第三方损坏失效分析

不同管径、壁厚的管道发生第三方损坏的频率不同,统计如下。大口径、大壁厚管道失效频率明显低很多,当然这也可能与大口径、大壁厚管道的样本总量的占比有关。    

11.png

图11:不同管径的管道发生第三方损坏的频率

12.png

图12:不同壁厚的管道发生第三方损坏的频率

下图为第三方损坏发生的位置,分为城市、农村和郊区。由于郊区为快速发展建设区域,施工较多,所以第三方损坏失效频率较高。    

13.png

图13:第三方损坏发生的位置

3.8外腐蚀失效分析

管道外腐蚀失效频率与管道建设年份的关联分析如下图。老管道腐蚀问题严重。

14.png

图14:管道外腐蚀失效频率与管道建设年份的关联分析图

4失效发现途径

发现管道泄漏的途径统计如下。除未知外,排名第1的是公众,其次为现场承包商,然后是地面巡线,接下来是外检测和内检测。    

15.png

图15:发现管道泄漏的途径统计

          

河北大学智慧油气管道研究所

高佳兴、张华兵翻译整理

2024年12月30日


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