中國特種設備檢測研究院

德國在天然氣管道管理、標準與技術方面具有較高的水平和成熟的經驗。歐洲《管道技術》雜志以專刊形式，系統地介紹了德國天然氣管道的發展現狀和安全管理經驗，對我國油氣管道保護和安全管理具有借鑒意義。

1 發展現狀

德 國 是 西 歐 多 國 天 然 氣 輸 送 的 過 境 通 道（圖 1），擁有完善的天然氣輸送和配送系統，境內天然氣管網非常發達（圖 2），天然氣管道總長達55萬公里，高壓輸送管道（工作壓力1.6兆帕以上）約4萬公里[1]。德國人口8 200多萬、國土面積35.7萬平方公里，但是其天然氣管道總量與我國天然氣管道 相當[2]。管道建設也存在人多、地少、路由緊張的問題，與當前我國面臨的路由選擇困難有相似之處。

                

德國從1978年開始建立了管道事故/事件報告制度和管道失效數據庫。據德國供氣供水技術協會（The German Technical and Scientific Association forGas and Water， DVGW）統計，從1981年至2011年近30年天然氣管道事故率降低了90%（圖 3），事故率僅為0.01起/千公里·每年，其中高壓輸送管道的事故率僅為輸配管道的2.2‰，管道安全管理水平非常高。這主要得益于兩個方面：一是DVGW制定了更高的質量、安全標準并有效實施；二是城市輸配管網中大量使用聚乙烯管道（PE管）代替原來的鑄鐵 管。事故原因排序見圖 4 [3-5]。

                  

2 監管機制及法規標準體系

德國聯邦經濟事務和能源部（德國能源部，BMWi）下設聯邦網絡設施局（Bundesnetzagentur）負責電力、鐵路和天然氣管網等基礎設施的管理。德國聯邦環境、自然保護、建筑和核安全部（德國環保部， BMUB）對管道建設項目的規劃、立項進行審批。德國聯邦材料研究和測試研究院（BAM）是德國能源部所屬的聯邦高級技術研究機構，德國環保部依托BAM成立管道咨詢委員會（AFR）主要負責就管道技術問題向BMUB提出建議，并提出符合現有技術水平的技術規則。 DVGW是一個非盈利技術協會，由來自燃氣供水企業、制造企業和研究機構1 300多家會員單位組成，主要負責天然氣行業新技術研究，健康、安全及環保技術標準制定，技術監督，檢測，認證及培訓，是德國能源部授權的標準化機構，制定的技術規程/規范(DVGW rules)具有強制性； DVGW也是德國天然氣領域國家標準的制定機構，其制定的天然氣標準符合歐洲標準化委員會CEN/ TC 234“天然氣基礎設施-功能要求”的規定。德國技術監督機構（TüV）、材料檢驗機構（MPA）和DVGW是法律授權的政府檢驗機構，技術監督協會制定的聯合規范（VdTüV）也是公認的技術規范[5]。

德國天然氣管道安全相關法規標準體系主要分為法律、條例、技術法規和標準等4個層級。在標準方面，有國家標準（DIN）、ISO標準、企業標準等，構成了完整的天然氣管道標準體系，標準可操作性很強[5,8]。另外，歐洲標準主要由德國標準和英國標準（BS）轉化而成，因此很多德國的管道標準已轉為歐洲標準和國際標準，標準國際化水平較高。

3 安全管理經驗

3.1 綜合的管道安全理念

德國的管道安全保護層如圖 5所示[5]。

主要經驗有：(1)預防原則，采用嚴格的監管保證管道安全。(2)通過立法明確保護目標、要求和各方責任。(3)在管道建設和運營過程采用被廣泛認可的技術法規和標準。主要安全技術措施有：(1)提高安全系數，增加壁厚，加大安全裕量，其天然氣管道設計系數最高僅為0.625。(2)安裝緊急切斷閥。(3)要求焊縫100%檢測。(4)必須進行壓力試驗。(5)人口密集區加密設置地面標識和警示標準。(6)增加管道埋深，最小埋深不小于1米。(7)采用防腐層+陰極保護的腐蝕防護措施，并加強焊縫防腐補口質量檢測，開展陰保效果監測。(8)縮短地面和空中巡檢的頻率。(9)采用先進的管道內檢測技術進行檢測。(10)開展泄漏檢測。(11)開展應力測試。(12)加強全過程質量監督等[3,5]。德國相關法規并未對管道“最小安全距離”作出規定，但是要求設置管道防護帶，具體規定見表 1。特殊情況下，采用相應措施后，可以調整防護帶的范圍。管道保護帶內不允許有建筑物、不允許施工、不允許開展有損管道和影響管道運行一切活動。

關于管道是否要規定“最小安全距離”，在德國國內也存在一定爭議。 2011年， BAM指出管道應當規定“最小安全距離”，但是DVGW堅持認為確保管道本質安全是可行之道，同時還通過多年管道失效統計數據進行分析，驗證了這一安全理念[5]。管道咨詢委員會在《管道空間規劃》（AfR-02 ， 2009年7月）中指出強制性全面推廣基于風險的方法計算安全距離沒有必要，但是在一些特殊地段、特殊場景進行危害和安全分析是可行的。

3.2 建立多體系融合的技術管理體系

D V G W 頒 布 了 技 術 管 理 體 系 指 南 ( D V G WG1000)，該指南結合最新法規標準要求，制定了系列工作指南、檢查表和問卷調查表等工具，幫助企業開展自我評估和改進提升，消除管理漏洞，增強技術合規性，減少責任風險，尤其是管理高層的責任風險。在企業自我評估達標基礎上，經DVGW專家審核合格后，頒發TSM（Technical Safety Management）證書，證書5年換證一次，中間不需要定期內審、管理評審，企業只需要按照“做原則（do-principle）”，以實踐為導向，在日常工作中貫徹落實，不需花費過多的時間進行體系維護，因此， TSM體系更注重實效。取得TSM證書也標志著企業管理符合法規要求，達到監管部門的期望[6-7]。

Open Grid Europe是德國最大的天然氣管道公司，運營管理的管道超過1.2萬公里。該公司從1996年開始先后建立了質量、環境和安全管理體系， 2003年按照DVGW G1000的要求，建立綜合管理體系，2008年又結合EN 16348要求，將線路和站場全部納入完整性管理體系（IMS），統籌完整性管理體系（IMS）和應急相應計劃(ERP)構建了企業安全管理體系(SMS)。 Open Grid Europe的綜合管理體系模塊結構如圖 6所示，綜合管理體系發展歷程見圖 7[7]。

                

3.3 聘請專家開展技術監督

按照德國《高壓氣體管道條例》，天然氣管道在規劃、建造、試運行、使用、維護和報廢都等環節都要接受第三方專家的技術監督，確保工作質量。技術監督由德國技術監督機構（TüV）和材料檢驗機構（MPA）的授權檢驗人員負責。在管道規劃階段、建造階段、試運行階段、運行階段、管道報廢階段，均需專家通過核查、檢驗、測試、評價，確認企業工作符合要求后，出具驗收證書。在管道改線等特殊情況發生時，還需要專家開展風險評估，并提出措施 建議 [8]。

3.4 多措并舉預防第三方損壞

第三方開挖損壞是德國威脅管道安全的主要風險因素，80%的第三方開挖損壞管道的事故都是“人為錯誤”造成的。因此，德國采取了以下措施。(1)建立統一的電力線路、油氣管道、供水管道等管線地理信息登記制度，協調管道建設與城市規劃需要，預防第三方損壞。(2)建立管道信息問詢門戶網站。2015 年，來自化學、高壓氣體和石油部門的 17 家管道公司創立 BIL eG，并于2016年建立德國首個免費管道信息門戶網站，用于施工前查詢周邊的管道信息，預防第三方損壞。(3)開始研制“第三方損壞防護系統”，目標是研制基于物聯網的第三方開挖報警器和安全聯鎖裝置，在挖掘機或農用機械靠近管道時可發出警報，提醒機械操作員，在危機關頭安全聯鎖裝置可以采取緊急制動措施，防止進一步損壞，預防管道事故發生。(4)加強溝通、宣傳和教育。一方面加強對施工機械操作人員安全教育，增強安全意識；二是加強對社會公眾溝通和教育，增進互信，增強公眾的安全意識和風險意識[9-10]。

3.5 運用完整性管理等先進技術

德國培育了一批世界知名的技術服務公司，如Rosen、 NDT Global、 3P Services等等，擁有世界頂級的管道內檢測技術及清管技術，開發了漏磁、超聲、 渦流和電磁超聲等系列內檢測器，解決了一些具有挑戰性管道的內檢測技術難題。近些年Rosen公司還開發了定量管道風險評估模型（QPRAM）和資產完整性管理軟件（ROAIMS），探索人工智能、大數據挖掘在管道內檢測數據分析、管道完整性數據管理方面的應用，通過數據對齊和深度挖掘，提高數據利用率和潛在價值，一方面可準確掌握管道本體的完整性狀態，另一方面可提高管道風險評估的可靠性，為企業開展風險管控和隱患排查治理提供科學的決策依據。通過這些先進技術的開發和應用，大大提升了管道完整性管理的效能[11]。

4 德國經驗給我們的啟示

（1）樹立以本質安全為核心的綜合安全理念。德國堅持綜合安全理念，以嚴格的標準、嚴格的監督、嚴謹的工作態度，建設高質量的管道，保證本質安全，解決了人多、地少的管道建設難題，這為破解我國油氣管道建設路由緊張的難題指明了發展方向。當前我國的管道安全既有“內憂”，也有“外患”。因此，一方面要以更嚴格的標準、更嚴格的管理、更嚴格的監督，建設高質量的管道，同時在管道運行中采用先進的技術開展完整性管理，提升管道本質安全水平；另一方面要在管道規劃、建設和運行中充分考慮自然災害、地區等級升級等外部影響因素，建立系統的自然災害和第三方開挖預防措施，保障管道安全和公共安全[12]。

（2）建立多體系融合安全管理體系。德國管道企業注重建立多體系融合管理體系，“重”實踐，“輕”審核，運用體系化的管理工具提升管理效能，降低管理風險，保證安全、環保的目標得以實現。而我國當前多數管道企業的管理體系還不完善， HSE、安全生產標準化、完整性管理等體系存在工作重疊交叉、體系相互沖突矛盾等問題，因此，建議管道企業應強化頂層設計，建立多體系融合的安全管理體系；政府監管部門可采信第三方評級結果，根據評級結果開展基于風險的監督，優化監管資源配備，提升監管效能。

（3）其它措施建議

一是發揮專家資源，依靠行業力量。德國天然氣管道行業在新技術研究、標準制定、技術監督、檢測、認證及培訓等方面充分發揮DVGW、 TüV、BAM等行業機構的作用和專家資源。第三方機構可以培養專業隊伍，提供專業化服務，便于整合行業資源，有利于在政府和企業間傳遞互信[13]。當前我國正在大力發展高新技術服務業，但是國內服務于管道行業的第三方技術機構的規模和能力總體還比較弱，應予以大力扶持和發展。

二是建立管道失效事故/事件數據庫。歐洲、北美都有管道失效事故/事件報告制度，建立了幾十年的事故數據，為法規標準制修訂、定量風險評估提供了數據支持，當前我國尚未建立管道失效數據庫，影響行業技術進步，要積極呼吁盡早建立。

三是加快先進技術研發和應用。當前國內在管道裂紋缺陷內檢測、定量風險評估、高強鋼管道適用性評價、站場完整性管理等方面的技術還不夠成熟，因此，需要加大投入力度，加強協作聯合攻關，在管道建設和運行階段，充分運用最新先進的技術成果，提升管道安全的技防水平。

參考文獻：

[1]Gas transmission [EB/OL]. [2018-12-25]. ttps://www.fnb-gas.de/en/transmission-systems/gastransmission/gas-

   transmission.html.

[2]國家統計局2016年天然氣管道長度 [EB/OL].[2018-12-25]. http://data.stats.gov.cn/easyquery.htm?cn=C01&zb=A0B04&sj=2016.

[3]Alfred Klees、Anika Groos. Ensuring the TechnicalSafety of Gas Infrastructures in Germany[J].PipelineTechnology Journal,

   2018(5):8-15.

[4]Frank Dietzsch. Integrated Safety Concept of DVGWin Terms of Statistical Verification of Incidentsy[J].Pipeline 

   Technology Journal,2018(5):16-21.

[5]A. Groos, M. Kurth, D. Jagozinski, Dr. M. Steiner.DVGW safety concept for construction, operation,maintenance of high-

   pressure gas pipelines[J].Pipeline Technology Journal,2018(5):22-28.

[6]Peggy Zeppei. The Advantages of DVGW TSM-aTechnical Safety Management System[J].PipelineTechnology Journal,2018(5):

   30-33.

[7]Michael Steiner. Implementing the Integral DVGWSafety Concept at Open Grid Europe[C].PipelineTechnology Conference 2017,

   Berlin.

[8]Christian Engel. Enhanced Safety throughexpert assessments[J].Pipeline Technology Journal,2018(5):34-37.

[9]Jens Focke. BIL-the Germany-wide informationsystem for pipeline enquiries[J].Pipeline TechnologyJournal,2018(5):38-43.

[10]Jürgen Schmidt,Natalie Schmidt,Johannes Biernath.Pipeline Security: Public Awareness and Mitigationof Third Party 

    Accidents[J].Pipeline TechnologyJournal,2018(5):44-49.

[11]Ricardo Almandoz, Debora Veitia. Application ofProactive Risk Management in Pipeline Integrity[J]. Pipeline Technology 

    Journal,2018(5):50-60.

[12]德國 [EB/OL]. [2018-07-30].https://baike.baidu.com/item/%E5%BE%B7%E5%9B%BD/147953?fr=aladdin.

[13]國家統計局第六次人口普查數據 [EB/OL]. [2018-12-25].http://www.stats.gov.cn/tjsj/pcsj/rkpc/6rp/Indexch.htm.

作者：吉建立，1984年生，高級工程師，主要從事壓力管道法規標準、完整性管理及相關技術研究。