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燃气管道是城镇能源供应的动脉之一,其隐蔽、复杂的特性,为管道的安全管理带来了诸多不便。近年来,燃气管道事故频发,造成了巨大的财产损失、人员伤亡等后果,并对社会的稳定发展产生重大影响。为保障燃气管道长期可靠运行,必须改变传统的管理模式,变被动为主动。因而开展燃气管道风险评估与完整性管理的研究对于燃气管道的安全运行具有重大意义。 本文主要针对燃气管道的风险因素识别方法、定量风险评估、应力评估及结构优化、腐蚀检测及评价技术、维修控制技术展开了深入研究,并综合所得理论成果制定燃气管道完整性管理的相关流程。本文的主要研究内容与结论如下: (1)基于故障树方法对燃气管道的泄漏风险进行了定性评估,通过最小割集计算得出导致管道泄漏的主要风险因素为:管道质量缺陷引发的腐蚀破坏,管道设计不合理导致的应力过大,第三方破坏及操作维护不当等;建立了燃气管道泄漏后果的事件树模型,分析了后果事件对人员、环境和社会造成的影响。 (2)基于Bow-tie技术,将燃气管道泄漏的故障树模型与事件树模型结合到一起进行了定量评价,利用三角模糊数表示燃气管道泄漏后果的发生概率和后果的严重程度,同时采用专家评分法、模糊层次分析法、模糊综合评价技术确定出管道泄漏后果事件的风险等级,以实现燃气管道的分级管理。 (3)为保证燃气管道有足够的强度及柔性,利用CAESARⅡ软件对易出现较大变形的出土管段进行了应力分析;并采用三因素五水平正交试验方法分析埋深、土壤内摩擦角和弯头曲率半径对出土管段应力的影响,以优化出土管段的结构布置,为合理设计提供依据。 (4)采用外腐蚀直接评价(ECDA)方法对燃气管道的腐蚀状况进行了综合评估,基于腐蚀机理及主要腐蚀因素来确定适合燃气管道的各类外腐蚀检测方法,建立合理的腐蚀评价指标体系;基于SY/T6151中腐蚀损伤的评价方法,对燃气管道的剩余强度进行评价,为管道升、降压及更换提供决策依据。 (5)基于腐蚀评价、应力分析及风险评价技术制定适宜的燃气管道风险维修措施,避免维护不及时所造成的巨大损失或盲目更换带来的资源浪费;依据各类评价技术建立燃气管道完整性管理流程,实现对燃气管道的有效管理。