高雄氣爆(七):終極保鑣-談地下石化管線完整性管理

 
2017/03/23 蘇俊吉 | 台灣中油嘉義煉油研究所     256
 

在高雄氣爆2周年前夕(民國105年7月28日),高雄市政府向石化業者收取管線監理檢查費成立的「OPS-管線安全辦公室」,2名員工出面踢爆形同虛設,包括檢測裝備不足等。這則新聞再次暴露地下管線管理與檢測的嚴重缺失。做好地下石化管線的防護與監控是刻不容緩,本文將依三部分說明。

 

建置本質安全的管線

 

地下石化管線形同人體血管,是輸送石油化學品以及工業和民生用天然氣之動脈。藉由地下長途管線輸送,相較車輛運輸,具有穩定、不間斷供輸、地下輸送安全性佳、不易揮發、質量損耗低和運輸成本低等獨特優點,是生活和經濟成長不可或缺的設施。然而一旦發生滲漏或破裂,高危害性之液體和氣體便逸散至大氣環境中,造成火災、爆炸或毒性物質之公安以及環境汙染事件,這又是公眾所擔心的一大隱憂。為了確保管線操作安全性,從設計、建造、安裝、操作、管理、檢查至維護,均應依據好的國際工程實務來確保管線的完整性,建置本質安全的管線。例如液體和氣體管線的設計、建造和安裝分別依據美國機械工程協會(ASME) B31.4和B31.8的規範;操作中的管線依據美國石油協會(API) 1160以及ASME B31.8S來進行完整性評估、檢查和維護;陰極防蝕設計須符合美國防蝕協會(NACE) SP0169規範。做好管線完整性管理的第一步是要認知管線之威脅因子和其成因,進而針對這些威脅採取相對應之預防(prevention)和抑制(mitigation)措施。就如同需先了解心血管有哪些病變,進而才能採取有效之預防措施避免發生,或一旦發生需採取抑制方案,避免惡化。

 

管線為何會生病?(認知完整性之威脅)

 

讓管線完整失效之威脅因子如同侵犯人類之疾病、外力衝擊以及天然災害。國際管線研究委員會將管線事故分為22種類型,每一個都代表一種管線完整性的威脅。要做好管線完整性管理,就必須了解這22種威脅並採取適當抑制和減緩措施。管線威脅因子可分三大群組:(1)與時間相關的威脅:由土壤之滲水性、含鹽量、酸鹼值(pH值)、微生物、迷失電流、陰極防蝕失效、電位差腐蝕等引起之管線外部腐蝕、內部腐蝕和應力腐蝕破裂。遭受這些威脅之管線完整性會隨時間日漸惡化嚴重、(2)穩定發生的威脅:包括管線銲道缺陷、管線缺陷以及銲接/建造的缺陷等,理應是死火山,但在反覆循環操作壓力或外部應力作用下會引發疲勞破管、(3)與時間無關的威脅:屬於突發不可預期之損傷,不會隨操作時間遞增而惡化。包括第三者開挖、潛遁和鑽探等工程之機械損壞、蓄意破壞、錯誤的操作程序以及與天候有關或天然災害的外力危害,例如嚴寒氣候、閃電雷擊、暴雨或洪水和地層滑移等等。以上威脅對管線損傷模式分為滲漏(leakage)和破裂(rupture),一般後者之嚴重度較前者高(如圖所示)。

 

地下石化管線的終極保鑣-管線完整性管理

 

管線本體是提供壓力維繫的第一道防線,建置管線完整性管理計畫,同時從預防和抑制出發,預防措施是控制或減緩威脅的發生,確保承載本體之完整性,包括:(1)與時間相關的威脅:在設計、建造和安裝階段應依規範做好埋管工程品質、包覆以及良好之陰極防蝕設計。操作中透過風險評估結合智慧型管內檢知器進行全線壁厚和裂紋檢查、耐壓試驗以及防蝕電位調查等方式進行完整性評估;(2)穩定發生的威脅:在建造和安裝階段應管控施工品質以及落實檢驗,對於存在反覆循環應力作用者,應評估是否疲勞之虞;(3)與時間無關的威脅:應建置良好管線地理資訊、專線直通電話聯繫系統(one-call system)、定期空中和地面巡管、管線公眾意識認知推動、施工挖掘監督管理以及人員訓練和認證等,降低第三者外力損傷以及人為操作錯誤。

 

「抑制」是當發生洩漏或破裂時,能及時偵知和控制洩漏量,避免事件擴大或發生二次災害。例如建置完整資料收集與監控系統(supervisory control and data acquisition,簡稱SCADA)結合線上洩漏偵測技術的應用,包括質量平衡法、流量平衡、聲射以及壓力波等方法,來極小化洩漏偵知以及定位時間;安裝緊急限流和遮斷裝置來極小化可能的洩漏量;制定緊急應變計畫和演練來極小化緊急應變時間。

 

藉由以上建立之預知/預防能力、應變能力和處理能力來建置保護層,達到地下石化管線終極保鑣,以達到保護公眾安全並降低對環境不良影響之目標。冀望大家能在安全環境下,享受管線帶來之經濟成長和便利,創造雙贏。(本文由科技部補助「工程技術與社會風險之新媒體溝通」執行團隊撰稿)

 
責任編輯:吳文昌|南臺科技大學 化學工程與材料工程系
 
 
 
 
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