美国管道管理探秘

■何正标

美国幅员辽阔，工业化、城市化水平较高，境内各类油气管道纵横交错，总里程数超过全世界其他国家油气管道里程的总和。长期以来，美国管道安全管理一直走在全球前列，其管道安全立法、政府监督管理、安全检测和修复技术均具有典型的示范意义。

完善的法律体系

美国油气管道安全立法已有几十年历史。美国管道安全法是基本法律，列入联邦法典第49篇运输系列中。1968年，第一部管道安全法《天然气管道安全法案》出台；1979年，《危险液体管道法案》进一步完善了油气管道安全立法。随着油气管道系统的不断发展，管道安全相关法律法规经历了多次修订，最近两次是2002年12月出台的《管道安全改进法案》和2006年12月出台的《管道检验、保护、强制执行和安全法案》。

《管道安全改进法案》要求气体管道运营商在高危区域进行风险分析和管道完整性管理。该《法案》赋予联邦运输部开展管道安全检查的权力，加大了对违章行为的处罚力度，建立了跨部门委员会。

《管道检验、保护、强制执行和安全法案》首次授权联邦运输部处理并防止第三方挖掘损坏管道的问题。如：当管道在挖掘中被碰伤时，挖掘者必须向管道公司报告；如果有燃料泄漏，挖掘者还必须拨打911报警。

专业的政府管理

据1968年出台的《天然气管道安全法案》和1979年出台的《危险液体管道法案》，美国确立了联邦政府机构在管道安全管理中的核心作用。

法律授权联邦运输部负责管道安全管理，制定管道安全规章，统筹油气管道设施的设计、安装、应急、试验、建设、运行、更换和维护等工作。具体业务由运输部下设的专业管道与危险材料安全管理局负责，由该局内设机构——管道安全办公室开展相关工作。

管道安全办公室在各州均设有办事机构，并在华盛顿、亚特兰大、堪萨斯、休斯敦和丹佛等地区设有驻点检验员。管道安全办公室和各州办事机构采用一系列策略，促进管道运营商执行安全标准。管道安全办公室依靠一些强制性措施，纠正管道运营商的违章行为，并采取预防性措施排查隐患。管道安全办公室还负责事故调查工作，重点放在高风险操作环节以及环境敏感、人口密集地区的管道事故上。

精确的检测技术

检测是降低管道风险的重要手段。美国油气管道泄漏检测技术务求精确，主要分为基于硬件的方法和基于软件的方法。

基于硬件的方法是指利用由各种不同的物理原理设计的硬件装置，如红外温度传感器、超声波传感器、碳氧检测装置等，来检测管道泄漏并定位的方法。该方法主要包括生物检漏法、智能清管器检漏法、电缆泄漏检测法、管内探测球法、半渗透检测法、光纤泄漏检测法、示踪剂泄漏检测法、遥感泄漏检测法等。美国已有公司开发出一种机载红外检测技术，由直升机携带高精度红外摄像机沿管道飞行，通过该技术分析输送物资与周围土壤的细微温差，从而确定管道是否泄漏。

基于软件的方法是根据计算机数据采集系统实时采集管道的流量、压力、温度及其他数据，利用流量或压力的变化、物料或动量平衡、系统动态模型、压力梯度等原理，对泄漏进行检测和定位的方法。该方法主要包括信号处理法、实时模型法、神经网络法、统计决策法。其中，统计决策法是一种新型的管道泄漏检测方法。它根据管道出入口的流量和压力，连续计算压力和流量的变化，采用顺序概率测试的方法和模式识别技术，对实测的压力、流量值进行分析，从而计算发生泄漏的概率，进行泄漏点定位。

一流的修复水平

美国的管道修复技术称为3R（Repair、Rehabilitation、Replace）技术，即修补、修复和更换技术。修补指管道的日常维护、泄漏事故发生时的抢险和临时性维修，修复及更换则属管道的永久性修复。

管道修复方式根据破损范围分为内修复和外修复两种。内修复法包括管道内衬法、PE管道插入法或软翻内衬套修复法等。内修复法一般适用于低压天然气管道、煤气管道、自来水管道或污水管道等民用设施管道的修复。而针对中高压油气管道，则多采用外修复法。外修复法主要用于管体缺陷的补强修复，一般采用补焊、打补丁、半圆套管、整圆套管、环氧填充套筒修复以及复合材料修复等方式。

环氧填充套筒修复技术由美国Battelle公司独立开发，即在环氧树脂与钢质套筒之间形成一个连续的负载过渡，将缺陷部位的载荷或应力转移到钢质套筒上。安装时，首先用两个钢质套筒将管道的故障部位包起来，套筒端部用密封剂密封，然后向套筒与管壁间的环形空隙内注入环氧树脂。这种修复技术可带压操作，能避免焊接作业存在的潜在危险。

复合材料修复的原理是将缺陷部位所承受的应力通过高强度的填充物转移至复合套筒上，常用的复合材料有加入玻璃纤维或碳纤维等强化物质的增强聚酯、乙烯酯和环氧基体材料。复合材料修复具有安装灵活、修复时间短、可在不停输管道上使用、不需要焊接、适用于各种作业环境等优点。