王沖  王文艷  費凡  王彥軍

北京天然氣管道公司

 

隨著完整性管理理念的引進(jìn)，管道的管理逐漸由基于管道事件的管理模式逐步向基于可靠性為中心的管理模式轉(zhuǎn)變。對于管道的可靠性分析，管道檢測和評估是必不可少的環(huán)節(jié)，建立管道檢測和評估技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系顯得尤為迫切。

本文重點介紹陜京管道檢測與評估技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)和應(yīng)用情況。

1  標(biāo)準(zhǔn)體系主要內(nèi)容

體系包含21項技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，涵蓋了數(shù)據(jù)收集、風(fēng)險評估、管道檢測、管道修復(fù)、體系建設(shè)等5個方面的內(nèi)容，突出了管道檢測、監(jiān)測和評估技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，體現(xiàn)了企業(yè)的最新科研成果。

 

標(biāo)準(zhǔn)體系框圖

2  管道檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

管道檢測是進(jìn)行管道評估的前提條件，檢測技術(shù)水平如何，直接決定著管道評估的準(zhǔn)確度。“差之毫厘，謬以千里”，應(yīng)對管道的檢測活動做出標(biāo)準(zhǔn)性總結(jié),使檢測活動具有規(guī)范性、標(biāo)準(zhǔn)性和可重復(fù)性，為管道評估提供詳實、準(zhǔn)據(jù)的數(shù)據(jù)支持。

2.1鋼制管道內(nèi)檢測執(zhí)行技術(shù)規(guī)范（Q/SY JS0054-2005）

檢測器具備的前提條件：規(guī)定檢測器探頭系統(tǒng)最少為80探頭、80數(shù)據(jù)通道。檢測器動態(tài)性能需滿足系統(tǒng)要求，經(jīng)過牽拉實驗驗證。檢測中的速度變化以及標(biāo)定測試檢驗?zāi)軌虮ＷC在許可的速度極限之內(nèi)，保證數(shù)據(jù)的質(zhì)量。

檢測數(shù)據(jù)驗證：驗證承包商檢測報告的準(zhǔn)確，對管線的腐蝕情況進(jìn)行調(diào)查。規(guī)定了選點原則，所選點的有關(guān)數(shù)據(jù)表格形式，定位、查找方法和初步驗證結(jié)果的比較方法。

數(shù)據(jù)評價分析：規(guī)定了對檢測服務(wù)商所提供缺陷數(shù)據(jù)的要求，明確安全評價的內(nèi)容及依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)，最終給出該缺陷是否進(jìn)行處理的建議。

2.2鋼制管道超聲導(dǎo)波檢測技術(shù)規(guī)范（Q/SY1184-2009）

規(guī)定新建管道投產(chǎn)之后應(yīng)在三年內(nèi)進(jìn)行基線檢測，其后檢測周期為每5至8年檢測1次，對管道重點部位每3到5年檢測1次。特殊情況下，可根據(jù)上次檢測結(jié)果安全評價后適當(dāng)延長或加密檢測周期。

明確了埋地管道開挖和防腐層剝離的相關(guān)要求。在檢測過程中出現(xiàn)的疑似信號應(yīng)采取其他手段現(xiàn)場驗證。需填寫《超聲導(dǎo)波檢測記錄表》和《管道缺陷記錄表》，并由檢測和審核人員簽字確認(rèn)。

2.3含缺陷管道C掃描三維檢測技術(shù)規(guī)程(Q/SY JS0104—2010)

規(guī)定了含缺陷管道C掃描三維檢測所必須的管道超聲波C掃描檢測設(shè)備的操作要求，適用于管道在線超聲波C掃描檢測操作的管理。對C掃描作業(yè)流程、操作步驟、現(xiàn)場檢測記錄、數(shù)據(jù)評價分析以及設(shè)備的保養(yǎng)作出了明確規(guī)定。

3  管道監(jiān)測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

對關(guān)鍵部位和數(shù)據(jù)進(jìn)行實時監(jiān)測，是為了達(dá)到更好的管理目的而實施的必要手段，通過監(jiān)測技術(shù)可以掌握數(shù)據(jù)的發(fā)展水平和趨勢，并針對性的實施預(yù)防性措施。

3.1天然氣管道內(nèi)腐蝕監(jiān)測數(shù)據(jù)分析與評價規(guī)范（Q/SY JS0067-2006）

評價流程：

 

評價流程框圖

數(shù)據(jù)處理：數(shù)據(jù)的處理采用LABVIEW應(yīng)用程序為基礎(chǔ)編制的應(yīng)用軟件（MS-9000）。根據(jù)單通道圖形分析軟件可以直接得出該時間段的腐蝕速率和壁厚金屬損失量，每月統(tǒng)計的腐蝕速率和金屬損失量由選取各時間段的計算結(jié)果進(jìn)行累加求和并取算術(shù)平均值。

評價內(nèi)容：現(xiàn)場測量及采集有關(guān)數(shù)據(jù)，對原始測量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理；管線所處環(huán)境的腐蝕性分析；根據(jù)管道的歷史資料和現(xiàn)場監(jiān)測的數(shù)據(jù)，計算輸氣管道內(nèi)部的平均腐蝕（或磨蝕）速率和金屬損失量；管道內(nèi)腐蝕原因分析；提出管道內(nèi)腐蝕防護(hù)的建議及措施。

3.2超聲導(dǎo)波永久探頭技術(shù)規(guī)范（Q/SY JS0101—2010）

規(guī)定了鋼質(zhì)管道超聲導(dǎo)波永久探頭安裝和檢測所必須的操作程序。明確了鋼質(zhì)管道超聲導(dǎo)波永久探頭安裝和檢測的技術(shù)要求、檢測報告格式和驗證方法。作為常規(guī)超聲導(dǎo)波技術(shù)的補充，針對管道高風(fēng)險部位且常規(guī)超聲導(dǎo)波操作困難或成本較高的架空或埋地管道使用該技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測。

3.3管道地質(zhì)災(zāi)害高風(fēng)險點應(yīng)變監(jiān)測技術(shù)規(guī)范(Q/SY JS0102—2010)

監(jiān)測點的選擇：選擇具有地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險或可能受到人為損壞的地點進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測點位置應(yīng)有手機信號。

數(shù)據(jù)采集與分析：系統(tǒng)按照預(yù)先設(shè)定好的策略，對下位機發(fā)送指令進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，將采集到的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫中。數(shù)據(jù)采集過程無需人工干預(yù)。每次采集完一次數(shù)據(jù)，系統(tǒng)自動對所采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對于達(dá)到報警極限的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)按照預(yù)先設(shè)定的方式進(jìn)行報警。

報警響應(yīng)：當(dāng)報警聯(lián)系人收到數(shù)據(jù)超限報警信息時，及時關(guān)注監(jiān)測點處管道的狀態(tài)，判斷管道是否受到了自然災(zāi)害的威脅或人為的破壞。

4  管道評估技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

管道評估是管道檢測活動的延續(xù)和目的，是管道安全運營的重要環(huán)節(jié)，是進(jìn)一步進(jìn)行管道作業(yè)的指導(dǎo)和依據(jù)，所以保證評估技術(shù)的規(guī)范性也是標(biāo)準(zhǔn)化管理不可或缺的一環(huán)。

4.1鋼制管道缺陷安全評價標(biāo)準(zhǔn)(Q/SY JS0055—2015)

評價步驟：評價步驟包括三個評價等級，分別為：

LEVEL-1 評價只考慮最大缺陷維數(shù)，例如，最大深度、最大長度和單個缺陷或相鄰缺陷之間距離，使用本規(guī)程推薦的一個簡單的方程，評價要求滿足最少量的信息，并給出相關(guān)更加保守的結(jié)果。

LEVEL-2評價不僅考慮最大缺陷尺寸，而且考慮缺陷或相鄰缺陷金屬損失面積，評價使用其中一種具有建設(shè)性和成果性的方法。由于考慮缺陷的形狀，具有軟件支持或?qū)＜抑С纸o出的較高精度。

LEVEL-3評價使用數(shù)值分析方法、非線性有限元分析方法與應(yīng)力或應(yīng)變準(zhǔn)則確定塑性失效。評價給出高精度結(jié)果，適合于解決一些復(fù)雜問題，例如腐蝕管道的彎頭、承受彎曲載荷或承受切向力。

4.2天然氣長輸管道高后果區(qū)分析準(zhǔn)則(Q/SY JS0061—2015)

規(guī)定了高后果區(qū)識別過程應(yīng)考慮的因素：泄漏對健康和安全的影響后果，包括可能的排放需要；輸送產(chǎn)品的性質(zhì)；管道的運行條件（壓力、溫度、流量）；高影響區(qū)的地形和管段形貌；可能的擴(kuò)散范圍或可能的管輸液體介質(zhì)流通渠道；管道的壓力波動影響；管道的管徑、潛在的泄漏量、兩個截斷閥等隔離點的距離；管道經(jīng)過的或者是管線附近的高后果區(qū)種類和性質(zhì)；地區(qū)內(nèi)存在潛在自然力（洪水區(qū)、地震區(qū)、沉陷區(qū)）；響應(yīng)能力（發(fā)現(xiàn)時間、證實和確定泄漏位置、反應(yīng)時間、反應(yīng)特性等）。

4.3管橋結(jié)構(gòu)安全評價規(guī)范（Q/SY JS0063-2006）

檢測內(nèi)容：對全橋結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位進(jìn)行靜應(yīng)力測試；對全橋結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位進(jìn)行動態(tài)應(yīng)力測試；對鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的腐蝕情況進(jìn)行全面檢測；對主要焊縫進(jìn)行X射線與超聲波探傷；對塔基進(jìn)行現(xiàn)場取樣，作巖土力學(xué)性能測試；開展地基基礎(chǔ)振動測試和載荷板試驗及其他需要檢測的內(nèi)容。

分析內(nèi)容：對全橋運用有限元方法建立三維實體模型進(jìn)行各種載荷工況下的靜、動力學(xué)分析，分橋體設(shè)計狀態(tài)和現(xiàn)狀態(tài)，計算分析橋體的靜、動態(tài)應(yīng)力、變形及穩(wěn)定性。對鋼索、系鉤及塔架進(jìn)行局部強度分析，作出分析報告；對地基的靜動態(tài)特性進(jìn)行分析，作地基沉降與土壤變形趨勢預(yù)測報告；對全橋結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全性測試，提出分析報告，內(nèi)容包含壽命分析、加強方案及安全性措施。

4.4鋼制管道ABAQUS仿真系統(tǒng)評價技術(shù)規(guī)范（Q/SY JS0064-2016）

評價步驟：

 

評價步驟框圖

5 結(jié)論和建議

陜京管道檢測和評估技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)尚處于起步階段，與國內(nèi)外先進(jìn)水平還有不小差距，標(biāo)準(zhǔn)研究成果還需要經(jīng)過實踐進(jìn)一步驗證。

(1)開展完整性管理預(yù)防性檢測與維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的研究制定。完整性管理工作的核心內(nèi)容是通過預(yù)防性檢測、評估、維護(hù)發(fā)現(xiàn)隱患，達(dá)到治理的目的，應(yīng)盡快形成相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。

(2)對于部分不能進(jìn)行內(nèi)檢測的管道，國際上正在研究和應(yīng)用unpiggable 管道非接觸式檢測技術(shù),如儲氣庫井場-氣庫之間管線、各庫的凝析油管線，國內(nèi)急需建立這方面的檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

(3)場站設(shè)備的技術(shù)類型較多，目前采用的風(fēng)險評價技術(shù)手段不明確。如HAZOP、SIL、QRA等技術(shù)的使用范圍需明確；針對各種復(fù)雜設(shè)備的類型，如閥門、容器、壓縮機、分離器、計量調(diào)壓裝置使用的風(fēng)險評價技術(shù)，如FMECA（失效模式、后果評價）、事故樹、安全檢查表等方法需要建立標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。

參考文獻(xiàn)：

［1］董紹華  管道完整性技術(shù)與管理  中石化出版社  2007.1

［2］劉冰  國內(nèi)外油氣管道標(biāo)準(zhǔn)對比分析 石油工業(yè)出版社  2010.7

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［4］董紹華 管道完整性管理體系與實踐  石油工業(yè)出版社     2009.6

［5］郭生武 輸送管線完整性檢測、評價及修復(fù)技術(shù) 石油工業(yè)出版社 2007.5

［6］薛振奎等 我國油氣管道技術(shù)綜述 管道科學(xué)研究論文選集（1999-2003） 石油工業(yè)出版社2004.3 P8-14

作者：王沖，中石油北京天然氣管道有限公司，工程師。2005畢業(yè)于河北科技大學(xué)，現(xiàn)主要從事管道完整性、管道檢測和安全評價等方面工作。

《管道保護(hù)》2017年第1期（總第32期）