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摘 要：本文对长输管道的风险评价方法进行了分析，介绍了目前使用较广的GB/T 27512《埋地钢质管道风险评估方法》，并提出采用层次分析法，对该标准中失效可能性影响因素的权重进行修正。
关键词：长输油气管道 风险评价方法 层次分析法
一、引言
随着全球工业化的加速发展，人们对石油、天然气开采利用量逐年增高。管道运输以其安全、高效、低成本的特点，成为了石油、天然气主要的运输方式。“十二五”期间，我国规划并建设了中哈管道、中俄管道、中缅管道等国际管道工程。“十三五”末，我国长输管道的总里程将超过16万公里。然而，随着长输管道距离的增长，管道的风险日益凸显。2013年青岛“1122”特别重大事故、中石油大连新港管道爆炸事故、中石油兰郑管道泄漏事故等等，都昭示着提高长输油气管道的风险管理水平迫在眉睫。
二、管道风险评价方法
管道的风险管理是指在识别风险和估算风险发生概率基础上，控制和预防风险，合理分配防控风险资金投入比例，取得最优的经济效益。风险管理的核心就是提高风险的识别和评价能力。目前，常用的风险评价方法有定性风险评价、定量风险评价和半定量评价三种。定性风险评价方法最简单，成本最低，便于在实际工作中开展，但是评价的结果过于依赖于评价人员个人专业知识，结论过于简单，不能获得量化的结果，可对比性差，该方法已经不能满足现阶段管道风险管理的要求。定量风险评价方法是基于失效模式和概率的研究，将风险值定为随机的变量，通过建立合理的数学模型，计算出事故发生的概率以及事故的影响范围、程度等。该方法是现阶段国际风险评价研究的热点。但是由于国内长输管道长期以来管理水平偏低，管道资料缺失严重，无法形成完整的数据库，导致基于大数据的管道失效模式和概率研究难以开展。半定量风险评价方法是以定性风险评价的指标作为基础，对每一个指标分配一个权重值，形成一个相对的风险指标。由于该方法既具备了定性评价法易于操作的特点，又可以对风险获得一个量化的数值，因此该方法广泛应用于我国的长输管道风险评价中。目前，我国常用的长输管道半定量风险评价方式有HAZOP法、故障树分析法、肯特评分法和GB/T 27512《埋地钢质管道风险评估方法》等。
1.HAZOP法。HAZOP法是基于安全系统工程的评价方法。该方法通过对长输管道运行过程中可能存在的安全问题进行专家组讨论，分析潜在的风险及原因，寻找合理的解决方案。该方法可在一定程度上实现对风险的定量分析，从而获得精确度较高的风险评价结果。但是该方法需要投入的人力和时间成本过高。由于长输管道数量巨大，一般不采用HAZOP法进行风险评价。其次，HAZOP法获得的结果依赖于专家组的风险认知水平，存在的人为影响因素较高。
2.故障树分析法。故障树分析法是把最高风险及最高后果事件作为树的主干，分析和查找可能诱发主干事件的各种影响因素。按照从树干到树枝的模式，逐层进行分析，从而获得引发事故的全部因素。故障树分析法可以直观的反映影响因素与事故之间的逻辑关系。使用故障树分析法作为长输管道的风险评价方法，可以定性的获得影响管道风险的因素，并且通过人为赋予权重的方式，获得定量的结果。该方法虽然直观性强、逻辑性好，但是人为赋予的权重，并不能很好的反映影响因素与风险之间的关系。
3.肯特评分法。肯特评分法是由美国学者W. Kent Muhlbauer提出的。该方法用数量指标作为风险评价的基础。评分的数量指标来源于管道事故案例统计以及行业内专家的经验总结。肯特评分法首先将风险因素全部列出；其次，根据危害管道的四类影响因素，对管道进行分段；然后依照一定的权重，对不同的管段进行单独的评分；最后获得整个管道的风险统计结果。肯特评分法一方面全面考虑了影响管道风险的全部因素，另一方面又根据经验和概率统计对影响因素的大小进行了量化，在工程应用方面具有良好的适用性。以肯特评分法为基础，我国颁布了GB/T 27512 《埋地钢质管道风险评估方法》，该标准以其良好的工程实用性，获得了极大的推广。
4.GB/T 27512 《埋地钢质管道风险评估方法》。该标准采用失效可能性与失效后果乘积的方式表示管道的风险值。根据标准，失效可能性分成了四类影响因素，分别为第三方破坏、腐蚀、设备及人员操作和本质安全质量。这四类影响因素的权重一般情况下均为0.25。这四类影响因素评价得分总和越高，失效可能性越小。失效后果方面分成了八类影响因素，分别为介质短期危害性、介质最大泄漏量、介质扩散性、人口密度、沿线环境、泄漏原因和供应中断对中下游用户影响。由于失效后果的八类影响因素是独立的，采用评价得分总和的方式，获得失效后果的大小。值得注意的是，欧洲天然气管道事故研究集团（EGIG）所公布的2004年至2013年的管道事故失效原因統计表明，腐蚀占比24%、第三方破坏占比16%、材料缺失占比13%。可见标准将失效可能性的四类影响因素权重直接设置为0.25是不合理的。虽然标准规定可以采用修正系数对失效可能性进行评价，但是却没有给出修正系数的计算方法。如果直接采用人为设定修正系数作为权重，计算失效可能性，将导致得出的评价结果不具有客观性。可见，在标准使用过程中，为了降低人为认知环节的干扰，建议采取层次分析法确定失效可能性中四类影响因素所占的权重大小。首先，建立权重向量，其次对这四类影响因素两两比较，建立判断矩阵，
其中判断矩阵具有下述性质：
其中，代表了任意两种影响因素相互之间的重要性比例标度，采用1～9比例标度对各影响因素之间的相对重要性程度进行赋值，数值越高说明前者的重要性越高。采用方根法计算判断矩阵的最大特征根，所对应的判断矩阵的特征向量即为权重向量。计算出的判断矩阵的最大特征根后，需要检验判断矩阵的一致性是否满足要求，即
如果上式成立，则表明判断矩阵满足一致性，由此求得的权重向量可以使用；如果上式不成立，则表明需要对判断矩阵的标度值进行调整。采用这种方法判断失效可能性影响因素的权重，可以做到最大程度的降低人为因素，从而获得准确的管道风险值。将影响因素的得分与权重值相结合，就可以直观的得出影响某一管段失效可能性的最大影响因素，从而便于管理者抓住主要矛盾，合理的分配风险防控资金投入。
三、结语
GB/T 27512 《埋地钢质管道风险评估方法》这个标准兼具风险评价影响因素完整和影响因素可量化的特点，在工程实际中获得了良好的应用。然而，该标准对于失效可能性的评价过于单一，无法凸显不同管段的主要失效可能性因素。采用层次分析法对失效可能性四类因素的权重进行计算，可以最大程度的降低人为因素，获得准确的管道风险值，体现出长输管道不同管段失效主要因素的差异性。
参考文献：
[1] OPEC提升2014年全球石油需求量预期[EB/OL].2014.02.12.http：//finance.qq.com/a/20140212/022645.htm.
[2]马志祥. 油气长输管道的风险管理[J]. 油气储运2005， 02： 1-7+4-61.
[3]Patrick L Wicknhauser， David K Playdon. Quantitative pipeline risk assement and maintenance optimization[J]. The Journal of Pipeline Integrity， 2005， 4：12-20.
[4] W. Kent. Muhlbauer. Pipeline risk management manual[M].-2nd ed. New York：Gulf Publishing Company， 1996.
关键词：长输油气管道 风险评价方法 层次分析法
一、引言
随着全球工业化的加速发展，人们对石油、天然气开采利用量逐年增高。管道运输以其安全、高效、低成本的特点，成为了石油、天然气主要的运输方式。“十二五”期间，我国规划并建设了中哈管道、中俄管道、中缅管道等国际管道工程。“十三五”末，我国长输管道的总里程将超过16万公里。然而，随着长输管道距离的增长，管道的风险日益凸显。2013年青岛“1122”特别重大事故、中石油大连新港管道爆炸事故、中石油兰郑管道泄漏事故等等，都昭示着提高长输油气管道的风险管理水平迫在眉睫。
二、管道风险评价方法
管道的风险管理是指在识别风险和估算风险发生概率基础上，控制和预防风险，合理分配防控风险资金投入比例，取得最优的经济效益。风险管理的核心就是提高风险的识别和评价能力。目前，常用的风险评价方法有定性风险评价、定量风险评价和半定量评价三种。定性风险评价方法最简单，成本最低，便于在实际工作中开展，但是评价的结果过于依赖于评价人员个人专业知识，结论过于简单，不能获得量化的结果，可对比性差，该方法已经不能满足现阶段管道风险管理的要求。定量风险评价方法是基于失效模式和概率的研究，将风险值定为随机的变量，通过建立合理的数学模型，计算出事故发生的概率以及事故的影响范围、程度等。该方法是现阶段国际风险评价研究的热点。但是由于国内长输管道长期以来管理水平偏低，管道资料缺失严重，无法形成完整的数据库，导致基于大数据的管道失效模式和概率研究难以开展。半定量风险评价方法是以定性风险评价的指标作为基础，对每一个指标分配一个权重值，形成一个相对的风险指标。由于该方法既具备了定性评价法易于操作的特点，又可以对风险获得一个量化的数值，因此该方法广泛应用于我国的长输管道风险评价中。目前，我国常用的长输管道半定量风险评价方式有HAZOP法、故障树分析法、肯特评分法和GB/T 27512《埋地钢质管道风险评估方法》等。
1.HAZOP法。HAZOP法是基于安全系统工程的评价方法。该方法通过对长输管道运行过程中可能存在的安全问题进行专家组讨论，分析潜在的风险及原因，寻找合理的解决方案。该方法可在一定程度上实现对风险的定量分析，从而获得精确度较高的风险评价结果。但是该方法需要投入的人力和时间成本过高。由于长输管道数量巨大，一般不采用HAZOP法进行风险评价。其次，HAZOP法获得的结果依赖于专家组的风险认知水平，存在的人为影响因素较高。
2.故障树分析法。故障树分析法是把最高风险及最高后果事件作为树的主干，分析和查找可能诱发主干事件的各种影响因素。按照从树干到树枝的模式，逐层进行分析，从而获得引发事故的全部因素。故障树分析法可以直观的反映影响因素与事故之间的逻辑关系。使用故障树分析法作为长输管道的风险评价方法，可以定性的获得影响管道风险的因素，并且通过人为赋予权重的方式，获得定量的结果。该方法虽然直观性强、逻辑性好，但是人为赋予的权重，并不能很好的反映影响因素与风险之间的关系。
3.肯特评分法。肯特评分法是由美国学者W. Kent Muhlbauer提出的。该方法用数量指标作为风险评价的基础。评分的数量指标来源于管道事故案例统计以及行业内专家的经验总结。肯特评分法首先将风险因素全部列出；其次，根据危害管道的四类影响因素，对管道进行分段；然后依照一定的权重，对不同的管段进行单独的评分；最后获得整个管道的风险统计结果。肯特评分法一方面全面考虑了影响管道风险的全部因素，另一方面又根据经验和概率统计对影响因素的大小进行了量化，在工程应用方面具有良好的适用性。以肯特评分法为基础，我国颁布了GB/T 27512 《埋地钢质管道风险评估方法》，该标准以其良好的工程实用性，获得了极大的推广。
4.GB/T 27512 《埋地钢质管道风险评估方法》。该标准采用失效可能性与失效后果乘积的方式表示管道的风险值。根据标准，失效可能性分成了四类影响因素，分别为第三方破坏、腐蚀、设备及人员操作和本质安全质量。这四类影响因素的权重一般情况下均为0.25。这四类影响因素评价得分总和越高，失效可能性越小。失效后果方面分成了八类影响因素，分别为介质短期危害性、介质最大泄漏量、介质扩散性、人口密度、沿线环境、泄漏原因和供应中断对中下游用户影响。由于失效后果的八类影响因素是独立的，采用评价得分总和的方式，获得失效后果的大小。值得注意的是，欧洲天然气管道事故研究集团（EGIG）所公布的2004年至2013年的管道事故失效原因統计表明，腐蚀占比24%、第三方破坏占比16%、材料缺失占比13%。可见标准将失效可能性的四类影响因素权重直接设置为0.25是不合理的。虽然标准规定可以采用修正系数对失效可能性进行评价，但是却没有给出修正系数的计算方法。如果直接采用人为设定修正系数作为权重，计算失效可能性，将导致得出的评价结果不具有客观性。可见，在标准使用过程中，为了降低人为认知环节的干扰，建议采取层次分析法确定失效可能性中四类影响因素所占的权重大小。首先，建立权重向量，其次对这四类影响因素两两比较，建立判断矩阵，
其中判断矩阵具有下述性质：
其中，代表了任意两种影响因素相互之间的重要性比例标度，采用1～9比例标度对各影响因素之间的相对重要性程度进行赋值，数值越高说明前者的重要性越高。采用方根法计算判断矩阵的最大特征根，所对应的判断矩阵的特征向量即为权重向量。计算出的判断矩阵的最大特征根后，需要检验判断矩阵的一致性是否满足要求，即
如果上式成立，则表明判断矩阵满足一致性，由此求得的权重向量可以使用；如果上式不成立，则表明需要对判断矩阵的标度值进行调整。采用这种方法判断失效可能性影响因素的权重，可以做到最大程度的降低人为因素，从而获得准确的管道风险值。将影响因素的得分与权重值相结合，就可以直观的得出影响某一管段失效可能性的最大影响因素，从而便于管理者抓住主要矛盾，合理的分配风险防控资金投入。
三、结语
GB/T 27512 《埋地钢质管道风险评估方法》这个标准兼具风险评价影响因素完整和影响因素可量化的特点，在工程实际中获得了良好的应用。然而，该标准对于失效可能性的评价过于单一，无法凸显不同管段的主要失效可能性因素。采用层次分析法对失效可能性四类因素的权重进行计算，可以最大程度的降低人为因素，获得准确的管道风险值，体现出长输管道不同管段失效主要因素的差异性。
参考文献：
[1] OPEC提升2014年全球石油需求量预期[EB/OL].2014.02.12.http：//finance.qq.com/a/20140212/022645.htm.
[2]马志祥. 油气长输管道的风险管理[J]. 油气储运2005， 02： 1-7+4-61.
[3]Patrick L Wicknhauser， David K Playdon. Quantitative pipeline risk assement and maintenance optimization[J]. The Journal of Pipeline Integrity， 2005， 4：12-20.
[4] W. Kent. Muhlbauer. Pipeline risk management manual[M].-2nd ed. New York：Gulf Publishing Company， 1996.