WKent Muhlbauer的指数评分法是一种比较成熟的管道风险评价法，但该方法还存在不完善之处。通过对此方法加以改进，并将改进后的方法用于南京市城市天然气利用工程高压输气管道的风险评价中，实际应用结果表明，此改进方法的评价结果与相关文献的结果相一致，其表达更明确直观。
一、风险评价技术
风险（Risk）同危险(Adventurous)有着共同含义，都涉及人身的安危和社会财产的损失，但风险通常不仅仅意味着事故、灾害、环境问题的存在，而且还特别表征发生这些问题的途径、可能性以及所产生的损失。
危险可定义为可能产生潜在损失的征兆，它是风险的前提，没有危险就无所谓风险。风险包括危险事件发生的概率和一旦发生事故其后果的严重程度。如将这两部分的量化指标综合，得到风险系数。危险是客观存在的，因而是无法改变的，而风险在很大程度上可随着人们的意志而改变，即人们可以通过采取措施改变事故发生的概率和一旦发生事故所造成损失的程度。
对于风险分析和风险评价的结果，不是一味要求风险越小越好，因为降低风险是以资金、技术和劳务的投入作为代价的。通常的做法是将风险限定在一个合理的、可接受的水平上来研究影响风险的各种因素，经过优化，寻求最佳的投资方案。
风险评价技术最初是由美国能源部为核工业的安全评价而提出的，到目前为止已被广泛地用于电子、石油化工和许多领域中。风险评价是针对具体危险源发生的概率和危险发生后造成后果的严重程度做出定性或定量的评价，它是风险工程学中的重要组成部分。风险评价技术包括危险源的识别、失效可能性分析和失效后果评价等。随着风险评价技术的日益成熟，风险评价和根据风险评价的结果做出决策，把风险降低到某个合理的水平，即取得风险与利益间的平衡，已成为当前研究的一个热点。
二、输油气管道的风险评价技术
管道输送的应用日趋广泛，而管道运行的可靠性又影响到社会、环境和经济的发展。因此，发达国家对大型输油气管道的运行状态、环境因素和事故原因已开展了广泛深入的研究，在风险评价领域已形成了相应的规程和规范。通过对各种不同管段的风险评价和等级划分，按各管段的风险高低排序，以指导管道的使用、维修和更换。
管道的风险评价与其它装置的风险评价有所不同，由于管道各段工作条件的多样性，使整条管道各段的风险程度也不同。因此，对管道进行风险评价，必须制定一种指标来划分管段，管段一般按几个状态特征划分，即人口密度、土壤条件、防腐层状况、管道使用年限等（状态重要性依次递减），并要考虑这些因素的重大变化以及评价的成本、初始和期望数据精度，综合确定合适的分段数。
管道风险评价技术分为定性风险评价、定量风险评价和半定量风险评价技术，各种技术都有各自的特点和适用性。定性风险评价技术不需要复杂的概率统计计算，是将统计数据和专家意见综合在一起而形成的风险评估方法，是一种简单、直观和易于推广的实用方法。定量风险评价也叫概率风险评价，可用于风险、成本、效益分析之中，它必须建立完整的数据库管理系统，掌握裂纹缺陷的扩展规律和钢材的腐蚀速度，运用确定和不确定的方法来建立评估的数学模型，然后采用分析技术求解。半定量风险评价是以风险的数量指标为基础，对识别到的事故所产生的损失后果分配一个指标，对事故发生概率分配另一个指标，然后将事故概率和严重程度的指标进行综合，从而形成一个相对风险指示。
三、管道定性风险评价技术
管道定性风险评价方法有很多，但目前比较成熟的方法是美国W?Kent Muhlbauer的指数评分法。它比较容易掌握，易于工程应用与推广，对油气输送管道系统的各部分可进行快速风险评价和排序，也可作为风险控制和风险管理的依据。
W?Kent Muhlbauer指数评分法认为，引起管道发生事故的原因有第三方破坏、腐蚀、设计和操作四大类，对这四类因素按一定的规则进行评分，然后相加 得到表征失效可能性的失效总评分；再结合管输介质的危险性和环境评出事故后果严重的分值（泄漏冲击指数），由此得到相对风险系数，风险系数越大表明风险越小。
W?Kent Muhlbauer指数评分法虽有很多优点，但也有些不足之处。一是该法评价所得的相对风险系数越高，其风险越小，这与通常习惯不一致；二是它是以相对值来表示相对风险性的，这不够直观。为此，在该方法基础上，对这两个不足之处加以改进。首先对其评分规则适当修改，以形成一种与通常习惯相一致的评分法，即评分值越高，风险越大；其次以风险矩陈的形式表示评定结果，以纵轴表示失效的可能性，失效总评分最高值为400，将其划分成1～5级，1级为失效可能性最小，5级为失效可能性最大。根据各因素取值分级，具体等级划分为0～79等级为1级，80～129等级为2级，130～199等级为3级，200～299等级为4级，300～400等级为5级；以横轴表示失效后果，失效后果总评分最高值为480，将其划分成A~E级，A级为失效后果较轻，E级为失效后果最严重，同上原因，具体等级划分为，0～49等级为A级，50～99等级为B级，100～149等级为C级，150～249等级为D级，250～480等级为E级。以失效可能性与失效后果级别构成风险矩阵（见图1），
图1 风险矩阵
将该矩陈分成若干区，低风险区（图中以L表示），中风险区（图中以M表示），中高风险区（图中以MH表示）和高风险区（图中以H表示）。这样若将评价结果直接表示于风险矩阵中，由图1可非常直观地得到风险高低的评价。
四、改进风险评价方法的应用实例
南京市天然气利用工程是配合西气东输工程，将天然气作为南京市工业与民用的能源。采用改进的风险评价方法，对南京市城市天然气利用工程的高压输气管道进行风险评价的探讨。进行风险评价时，假设影响管道风险的各种因素是相互独立、互不相关的。
1南京市天然气利用工程概况
天然气主要成分是甲烷（CH4），其体积含量为96.226％。该管道直径为610mm，壁厚为8mm，材质为L245钢管，材料屈服强度为245MPa，管道设计压力为2.5MPa，计算壁厚为5.51mm，管道全长为50km，埋深为1000mm。管道采用三层PE防腐，根据沿线土壤特性适当增加牺牲阳极作为防腐措施，每16km设置一个高压阀，气源较稳定，途经地区主要为市郊居民区、工业区等，沿线居民个别经过“管道保护法”的教育，与沿线居民关系较好，操作人员经过了
培训。
2失效因素评分
影响埋地管道失效的主要因素有第三方破坏因素、腐蚀因素、设计因素和操作因素。每个因素又根据不同的情况与条件加以评分。每个因素所考虑的状况如下。
（1）第三方破坏因素（总分100分）第三方破坏与最小埋地深度、管道附近区域人员活动状况、管道地上设备状况、管道附近居民公众教育状况、管道沿线标志情况、沿线巡视频率等因素有关。
（2）腐蚀因素（总分100分）腐蚀分为管内腐蚀和管外腐蚀。管内腐蚀与介质性质，管内保护层和清管排除杂物有关。管外腐蚀与阴极保护状况、外涂层质量、土壤腐蚀、应力腐蚀、管道附近有无埋设金属物、管道附近磁场、电场情况等因素有关。
（3）设计因素（总分100分）设计方面因素与钢管选材、安全系数、疲劳因素、水压试验状况，土壤移动情况（滑坡、土壤结冰）等因素有关。
（4）操作因素（总分100分）操作因素分为设计误操作、施工误操作、运营误操作和维护误操作。
失效因素总评分值为四类失效因素之和，最高分为400。根据修改后的评分规则，对管道的评分方法见表1。各个因素分值越大，表示危险可能性越大。
表1 失效因素评分
|
事故因素 |
管道属性和外部因素 |
所占分数值 |
|
第三方破坏 |
最小埋深 |
0～20 |
|
活动水平 |
0～20 |
|
管道地上设备 |
0～10 |
|
公众教育因素 |
0～30 |
|
线路状况 |
0～5 |
|
巡线频率 |
0～15 |
|
管道内腐蚀 |
介质腐蚀 |
0～15 |
|
内保护层及其它措施 |
0～15 |
|
管道外腐蚀 |
阴极保护 |
0～20 |
|
管道外涂层 |
0～30 |
|
土壤腐蚀性 |
0～4 |
|
使用年限 |
0～3 |
|
其它金属埋设物 |
0～4 |
|
电流干扰 |
0～4 |
|
应力腐蚀 |
0～5 |
|
设计方面 |
钢管安全因素 |
0～25 |
|
系统安全因素 |
0～20 |
|
疲劳因素 |
0～15 |
|
水击可能性 |
0～10 |
|
水压试验状况 |
0～25 |
|
土壤移动情况 |
0～5 |
|
操作方面 |
设计操作因素 |
0～30 |
|
施工误操作因素 |
0～20 |
|
运营误操作因素 |
0～35 |
|
维护误操作因素 |
0～15 |
注：腐蚀因素分为管道内腐蚀和管道外腐蚀
对南京市天然气利用工程高压管道的具体评分如下。
（1）第三方破坏因素总评分53分，其中最小埋深7分，活动水平15分，管道地上设备6分，公众教育因素15分，线路状况2分，巡线频率8分。
（2）腐蚀因素总评分33分，其中介质腐蚀2分，内保护层及其它措施8分，阴极保护5分，管道外涂层8分，土壤腐蚀性2分，使用年限2分，其他金属埋设物1分，电流干扰2分，应力腐蚀3分。
（3）设计因素总评分48.5分，其中钢管安全因素13分，系统安全因素16分，疲劳因素7分，水击可能性5分，水压试验状况7.5分，土壤的移动情况。
（4）操作因素总评分21分，其中设计操作因素0分，施工误操作因素0分，运营误操作因素13分，维护误操作因素8分。
失效因素总评分值＝第三方破坏因素总评分＋腐蚀因素总评分＋设计因素总评分＋操作因素总评分＝53＋33＋48.5＋21＝155.5，根据前述等级划分，失效可能性等级为3级。
3失效后果评分
管道失效后果要从两个方面考虑，第一是介质，好泄漏物危害性有多大，第二是泄漏点周围的环境状况性质 虽然危险，但若发生在人口密度小的地区 ，则后果仍然是轻微的；相反，泄漏物危险性虽然不太大，但若发生在人口稠密的地区，则后果可能是严重的。
（1）介质危险性评分 介质危险性分为当前危险和长期危险两类，主要与介质的毒性、易燃易爆性和反应特性等因素有关。前者指介质突然被泄放后引起的燃烧爆炸、剧毒等；后者指危险持续的时间长，如水源污染，潜在致癌物的扩散等。总分值为20分，分值越大，危险性越大。
（2）泄漏程度评分 对气液两种不同介质要分开考虑。气体介质泄漏后，会形成易燃易爆的蒸汽云，在密闭空间中蒸汽云爆炸会增强；液体介质泄漏，要考虑土壤的渗透率及泄漏量等。分值越大，危险程度越高。
（3）人口密度评分 以规定面积的长方形区域内的人口数、住户数和高层建筑数等来评分。人口密度高，分值越大。
失效后果评分值等于介质危险分、泄漏程度分和人口密度分的乘积，最高为480分（见表2）。各个分值越大，表示失效后果越严重。
|
失效后果影响因素 |
所占分数值 |
|
介质危险分 |
0～20 |
|
气体泄漏分 |
1～6 |
|
液体泄漏分 |
1～5 |
|
人口密度分 |
1～4 |
根据南京市天然气利用工程高压管道的实际情况，介质危险分取值7分，气体泄漏分取值3分，人口密度分取值3分。
失效后果总评分值＝介质危险分×泄漏分×人口密度分＝7×3×3＝63，根据前述等级划分，失效后果等级为B级。
4风险矩阵
表1中的失效因素评分等级（3）级和表2中的失效后果等级（B级）分别为风险矩阵的纵坐标和横坐标，在风险矩陈中得到该管道评定结果的所属区（见图1中阴影区），该管道评定区属于低风险区，该结果与文献〔8〕的评价结果是一致的。
五、结论
对W?Kent Muhlbauer指数评分法加以改进，并以改进的风险评价法对南京市天然气利用工程高压管道进行了风险评价，可得到如下结论。
（1）所建立的风险评价方法是在前人基础上加以改进得到的，改进后的方法使评价结果符合通常习惯，即风险系数评分值大，管道风险高。
（2）改进后的方法用风险矩阵来表示风险评价的结果，使结果变得更加直观、明确。
（3）对南京市天然气利用工程高压管道的风险评价结果表明，在设计、施工质量为优质的前提下，该管道位于低风险区。
（4）改进方法的评价结果与相关评价方法的结果是一致的。
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