國(guó)外對(duì)于長(zhǎng)輸管道失效事故的調(diào)查分析工作十分重視，如美國(guó)運(yùn)輸部（DOT）的美國(guó)管道與危險(xiǎn)材料安全管理辦公室(PHMSA)、歐洲輸氣管道事故數(shù)據(jù)組織 EGIG（European Gas pipeline Incident dataGroup）、加拿大的國(guó)家能源委員會(huì)NEB（National Energy Board）、加拿大能源管道協(xié)會(huì) CEPA （Canadian  Energy Pipeline Association）、加拿大運(yùn)輸安全委員會(huì) TSB （the Transportation Safety Board of Canada）、英國(guó)天然氣協(xié)會(huì)、俄羅斯天然氣監(jiān)督機(jī)構(gòu)以及全蘇天然氣科學(xué)研究院等機(jī)構(gòu)，均進(jìn)行了大量的管道失效事故調(diào)查分析與研究工作。加拿大、美國(guó)和歐洲等國(guó)家還建立了相應(yīng)的管道事故數(shù)據(jù)庫(kù)，以進(jìn)行現(xiàn)役管道的安全評(píng)價(jià)，減少事故發(fā)生的可能性[2]。

本調(diào)查主要采用典型調(diào)查和統(tǒng)計(jì)相結(jié)合的方法，北美情況主要查看了1988年至2008年間美國(guó)運(yùn)輸部公布的天然氣輸送管道因內(nèi)腐蝕造成的重大事故數(shù)據(jù)，選擇問(wèn)題比較嚴(yán)重或普遍、有典型性和代表性作為重點(diǎn)。重大事故指的是滿(mǎn)足下列四個(gè)方面任何一個(gè)：

（1）造成死亡或重傷住院；

（2）損失達(dá)到5萬(wàn)美元以上；

（3）高揮發(fā)性液體泄漏5桶以上或其他液體泄漏 50 桶以上；

（4）液體泄漏導(dǎo)致著火或爆炸。

圖1為美國(guó)管道與危險(xiǎn)材料安全管理辦公室（以下簡(jiǎn)稱(chēng)PHMSA）統(tǒng)計(jì)的1988年至2008年間北美所有管道由各種原因?qū)е碌闹卮笫鹿曙灎顖D，由圖可知，由腐蝕導(dǎo)致的重大事故占到了18%，其中由外腐蝕和內(nèi)腐蝕導(dǎo)致的重大事故比例基本相當(dāng)，都在3%左右，未區(qū)分原因的占 11.7%。圖2為1988年至2008年期間，北美天然氣輸送管道各種原因?qū)е碌闹卮笫鹿曙灎顖D。對(duì)比圖1和圖2可發(fā)現(xiàn)，由腐蝕導(dǎo)致的重大事故在天然氣管道中占有較大比例，而且內(nèi)腐蝕的比例比外腐蝕比例還要高1.3個(gè)百分點(diǎn)。對(duì)比圖2與圖3還可以得知，天然氣管道內(nèi)腐蝕占事故概率為6.3%，液體管道占事故概率為2.8%，天然氣輸送管道由內(nèi)腐蝕導(dǎo)致的管道事故概率要高于危害液體管道[4]。 

由于美國(guó)運(yùn)輸部統(tǒng)計(jì)2002年之前的由腐蝕導(dǎo)致的事故，沒(méi)有區(qū)分內(nèi)腐蝕和外腐蝕，所以只對(duì)2002年至2008年七年間內(nèi)外腐蝕導(dǎo)致的事故進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。由圖可見(jiàn)，在大部分年份里，天然氣輸送管道由內(nèi)腐蝕導(dǎo)致的事故比外腐蝕導(dǎo)致的事故比例要高，只有2005和2008年略低于外腐蝕；液體管道則相反，外腐蝕導(dǎo)致事故比例略高于內(nèi)腐蝕比例，只有2005年基本持平，由此可見(jiàn)，對(duì)于天然氣輸送管道，應(yīng)將管道內(nèi)腐蝕的管理提到與外腐蝕相等同的位置。

由于北美管道大多建于上世紀(jì)50和60年代，圖4所統(tǒng)計(jì)的管道大多進(jìn)入了管道服役的后期，所以從圖4中還可以看出，在管道的服役后期，天然氣管道的內(nèi)腐蝕問(wèn)題比液體管道要嚴(yán)重，隨著管道運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，天然氣管道內(nèi)腐蝕問(wèn)題將愈來(lái)愈嚴(yán)重，液體管道反而有所減輕。主要是由于一些偶然的因素，管道內(nèi)會(huì)進(jìn)入或產(chǎn)生水汽和腐蝕性組分CO2、以及氣質(zhì)中粉塵的沖刷，管道內(nèi)部的腐蝕和沖蝕現(xiàn)象都不可避免地存在。在輸送含有腐蝕性介質(zhì)的天然氣的情況下，析出的游離水會(huì)為腐蝕創(chuàng)造條件，從而縮短管道及附屬設(shè)備的使用壽命。而在液體管道這樣的概率比較少見(jiàn)。

圖5為2002年至2008年間，油氣輸送管道由內(nèi)腐蝕導(dǎo)致的重大事故隨時(shí)間的分布圖，從圖可以看出，氣管線(xiàn)的內(nèi)腐蝕在腐蝕事故原因中占有很大比例，平均都在10%以上。分析表明，天然氣管道的事故大多都是由內(nèi)部腐蝕造成的，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，情況越嚴(yán)重，而且一旦發(fā)生事故，都是災(zāi)難性的?，F(xiàn)代管道的三項(xiàng)重大技術(shù)，如自動(dòng)控制技術(shù)、完整性管理技術(shù)和內(nèi)檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用提高了管道管理水平，但并沒(méi)有對(duì)減少管道事故帶來(lái)明顯作用。

2000年8月19日上午5時(shí)26分，美國(guó)EI Paso天然氣公司在New Mexico州Carlsbad附近的天然氣管道發(fā)生斷裂，導(dǎo)致附近12名露營(yíng)者死亡，圖6為燃起的熊熊大火爆炸現(xiàn)場(chǎng)圖[5]。燃燒的大火柱達(dá)50米高，這起天然氣管道事故曾被美國(guó)和國(guó)際媒體大量報(bào)道，引起了人們對(duì)管道安全的關(guān)注。美國(guó)運(yùn)輸安全委員會(huì)(NTSB)對(duì)事故進(jìn)行了分析調(diào)查，總結(jié)了事故的原因，指出了在管道設(shè)計(jì)、運(yùn)行和維護(hù)及管理部門(mén)的問(wèn)題，值得所有管道安全管理借鑒。

事故原因分析表明[5]，事故是由于嚴(yán)重的內(nèi)腐蝕使得管壁厚度減薄到不能承受管內(nèi)壓力，導(dǎo)致管道發(fā)生斷裂。管道斷裂處沒(méi)有發(fā)現(xiàn)外腐蝕，發(fā)現(xiàn)了嚴(yán)重的內(nèi)腐蝕，可能是由管線(xiàn)內(nèi)的濕氣、微生物、氯化物、O2、CO2和H2S等因素共同造成的。

由腐蝕的基本原理可知，水汽是發(fā)生腐蝕的必要條件，那么天然氣管道發(fā)生內(nèi)腐蝕，一般都是在這些位置發(fā)生了液體積聚。管內(nèi)的天然氣經(jīng)過(guò)處理后成為干氣，在輸氣管道運(yùn)行過(guò)程中，天然氣不易析出游離水，但在一定的壓力和溫度下，天然氣具有一定的飽和含水率，見(jiàn)表1[6]。如果壓力高，溫度低，飽和含水率就低；反之則飽和率就高。對(duì)于一條運(yùn)行的天然氣管道，在一段時(shí)間內(nèi)或同一季節(jié)，溫度一般變化不大，全年都在0度以上，按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過(guò)處理的天然氣，其飽和含水率應(yīng)該再0.052g/m3（4.5MPa，-13℃）以下，實(shí)際飽和水的溫度在-20℃以下。另外，輸氣管道壓力逐漸降低，也會(huì)增加水的百分率含量，但在正常工況下一般不會(huì)有水析出。分析發(fā)現(xiàn)，在天然氣管道運(yùn)行期間，一定要控制進(jìn)入管道的天然氣中水汽含量，防止管內(nèi)水分的出現(xiàn)。

從上面的統(tǒng)計(jì)分析可以看出，隨著天然氣管道服役年限的增加，內(nèi)腐蝕穿孔率占據(jù)失效比例越來(lái)越高，主要原因是氣田逐漸進(jìn)入開(kāi)采的中后期，天然氣中的含水量、二氧化碳和硫化氫等腐蝕性介質(zhì)含量在逐漸增加，加速了管線(xiàn)的內(nèi)腐蝕。干氣管道氣質(zhì)組成中國(guó)家規(guī)定的H2S含量都非常低，在干氣管道內(nèi)部的腐蝕類(lèi)型主要是以CO2為主，所以在研究中不考慮H2S的影響[7]。圖8 為CO2/H2S 存在時(shí)的腐蝕產(chǎn)物與壓力、溫度及含量的關(guān)系圖。從圖上可以看出，在H2S含量非常低的情況下，管道的內(nèi)腐蝕主要是以CO2腐蝕為主，H2S對(duì)腐蝕貢獻(xiàn)不大[8]。

在大多數(shù)長(zhǎng)輸天然氣管道，由于氣體流速大多小于7m/s，所以一般發(fā)生的是層流，根據(jù)層流理論，液體積聚大多發(fā)生在管道的底部，內(nèi)腐蝕主要發(fā)生在某些特定的地段和部位，主要是在低洼地段（尤其是四季積水變化段），而且往往分布在管線(xiàn)的側(cè)面約四五點(diǎn)和八九點(diǎn)位置處。

天然氣管道在設(shè)計(jì)階段，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)的壓力、溫度和流量，進(jìn)行內(nèi)腐蝕直接評(píng)價(jià)，計(jì)算出一定區(qū)間內(nèi)發(fā)生水分積聚的最大傾角，在設(shè)計(jì)時(shí)盡量避免管道傾角大于最大傾角。

上面調(diào)查分析可知，內(nèi)腐蝕問(wèn)題隨著天然氣管道服役時(shí)間的延長(zhǎng)問(wèn)題日益嚴(yán)重，造成的損失也逐年增加。這主要是管道在建設(shè)起初主要是以生產(chǎn)為主，對(duì)腐蝕問(wèn)題重視不夠，在腐蝕事故的處理和記錄以及檔案管理等方面都存在不足，尤其是在管道的運(yùn)行早期，腐蝕問(wèn)題不是十分嚴(yán)重的情況下，對(duì)腐蝕問(wèn)題的苗頭及事故不重視，應(yīng)該改變管理方法，加強(qiáng)維護(hù)性管理，防患于未然。下面本文對(duì)國(guó)內(nèi)外天然氣管道內(nèi)部腐蝕管理方面的法案進(jìn)行了對(duì)比分析，以期提出國(guó)內(nèi)天然氣管道內(nèi)部腐蝕管理的對(duì)策。

在關(guān)于天然氣管道內(nèi)部腐蝕的維護(hù)管理方面，國(guó)外有美國(guó)聯(lián)邦法案49CFR Part 192[9]、ASME/ANSIB 31.8S[10]、NACE SP 0206[11]等，其中美國(guó)聯(lián)邦法案49 CFR Part 192對(duì)天然氣管道內(nèi)腐蝕管理進(jìn)行了最低規(guī)定，在存在內(nèi)腐蝕威脅的天然氣管道，需要進(jìn)行內(nèi)檢測(cè)或內(nèi)腐蝕直接評(píng)價(jià)；ASME/ANSI B 31.8S 為輸氣管道系統(tǒng)完整性管理，并在內(nèi)腐蝕管理方面系統(tǒng)介紹了內(nèi)腐蝕直接評(píng)價(jià)方法；而NACE SP 0206則詳細(xì)地闡述了干氣管道內(nèi)腐蝕直接評(píng)價(jià)的執(zhí)行過(guò)程。

ICDA可用來(lái)評(píng)價(jià)一定長(zhǎng)度天然氣輸送管道腐蝕的可能性。圖9為ICDA在全面風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中的作用[12]。ICDA 沒(méi)有包含腐蝕減緩或修復(fù)內(nèi)容，但可以根據(jù)內(nèi)腐蝕直接評(píng)價(jià)的結(jié)果，結(jié)合預(yù)測(cè)信息作出修復(fù)或腐蝕減緩決定，并作為管道完整性管理的一部分。

我們至今未形成一部完整的天然氣管道內(nèi)腐蝕的管理辦法或標(biāo)準(zhǔn)，只有在石油行標(biāo)SY/T 0078鋼質(zhì)管道內(nèi)腐蝕控制標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)鋼質(zhì)管道內(nèi)腐蝕最低要求進(jìn)行了規(guī)定，并沒(méi)有針對(duì)具體場(chǎng)合做任何推薦作法，而且非常寬泛，沒(méi)有實(shí)際操作意義。2005 年對(duì) ASME/ANSI B 31.8S進(jìn)行了采標(biāo)(SY/T6621)，在第7章節(jié)中提到了內(nèi)腐蝕的管理，但沒(méi)有具體到內(nèi)腐蝕的維護(hù)管理細(xì)節(jié)。

因此，應(yīng)該建立我國(guó)天然氣內(nèi)腐蝕調(diào)查、監(jiān)測(cè)、評(píng)估和管理辦法，以及應(yīng)急事故預(yù)案。所以在運(yùn)行過(guò)程中一定要提高認(rèn)識(shí)，加強(qiáng)內(nèi)部腐蝕的維護(hù)和管理。內(nèi)腐蝕管理是公司管理上的短板，應(yīng)加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)化工作，積極引入國(guó)外先進(jìn)的內(nèi)腐蝕管理標(biāo)準(zhǔn)和方法并執(zhí)行。還應(yīng)建立專(zhuān)職的防腐蝕機(jī)構(gòu)，建立詳細(xì)的腐蝕防護(hù)檔案或腐蝕與防護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)，控制天然氣氣質(zhì)。有效監(jiān)控進(jìn)入管道的氣質(zhì)和管線(xiàn)的操作條件，并且定期取樣分析管線(xiàn)清出的液體和固體，就能識(shí)別出管道的高風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)位置。隨著越來(lái)越多的天然氣管線(xiàn)的建成，我國(guó)也將形成復(fù)雜的天然氣管網(wǎng)，因此，應(yīng)加快天然氣管道安全的立法，制定天然氣管道內(nèi)腐蝕減緩控制方案，完善天然氣管道內(nèi)部腐蝕的管理、運(yùn)行、維護(hù)和評(píng)價(jià)方法，減少天然氣管道內(nèi)部腐蝕事故的發(fā)生。

總之，腐蝕的原因是多方面的，包括生產(chǎn)工藝、技術(shù)措施、材料選擇、緩釋劑的應(yīng)用、腐蝕監(jiān)測(cè)以及防腐管理等各個(gè)環(huán)節(jié)，因而只有將防腐蝕工作從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)管理進(jìn)行全面考慮，配合建設(shè)，方可將腐蝕事故和損失降到最低。