全球油气管道完整性技术与管理的最新进展—中国管道完整性管理的发展对策.pdf-得力文库

资源描述

《全球油气管道完整性技术与管理的最新进展—中国管道完整性管理的发展对策.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《全球油气管道完整性技术与管理的最新进展—中国管道完整性管理的发展对策.pdf（17页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第2 6 卷第2 期油气储运全球油气管道完整性技术与管理的最新进展中国管道完整性管理的发展对策董绍华。杨祖佩 ( 中国石油北京华油天然气有限责任公司)( 中国石油管道分公司)董绍华杨祖佩：全球油气管道完整性技术与管理的最新进展，油气储运，2 0 0 7 ，2 6 ( 2 ) 1 1 7 。摘要油气管道的安全是我国石油质量、安全、健康、环境方针的重要内容，如何保证管道的安全，使新管道无事故运行、老管道在生命周期内继续安全运行，这是管道管理者面临的重要课题。概述了世界各国( 欧洲、北美、东南亚、澳洲) 管道完整性管理的进展以及国内外完整性技术发展的现状，重点介绍了管道完整性检测技术、评估技术、

2、风险评价技术、修复技术、管道地理信息系统G I S 和完整性管理标准体系的国内外进展。认为我国管道完整性管理引进和实施需要结合我国管道的国情，推荐对策是将管道的完整性管理实施划分为含缺陷( 内部缺陷和外部缺陷) 管道本体、管道地质灾害与周边环境、外防腐层及防腐有效性和站场及设施四个部分实施，建立和完善自身的完整性管理体系、完整性技术体系，以及建立管道数据管理平台。主题词油气管道完整性管理风险评价技术发展对策一、概述1 、全球管道概览上世纪初至今全世界的石油工业取得了引人注目的进展。石油工业的发展给管道工业注人了活力，使管道运输成为包括铁路、公路、水运、航空运输在内的五大运输体系之一。使用管道不

3、仅可以完成石油、油气、成品油、化工产品和水等液态物质的运输，还可以运送煤浆、面粉、水泥等固体物质。当前全世界在用管道总长达3 5 0 1 0 4k m ，其中旧管道数量占一半以上。在美国，1 0 0 1 0 4k m在用管道中有一半以上已使用了4 0 多年，许多油气输送管道达到设计寿命后，还可以继续使用2 5 5 0年，但是需要进行深入细致的评估。美国运输部估计，今后1 0 年需要新铺设管道8x1 0 4k m ，但仍有4 0 1 04k m 的管道将继续使用5 0 年。俄罗斯的油* l O O l O l ，北京市朝阳区慧忠里甲1 1 8 号；电话：( 0 1 0 ) 8 4 8 8 4

4、2 5 3 。气管道有2 0 已经接近设计寿命，今后1 5 年内该数字还将上升到5 0 。据2 0 0 0 年统计，西欧3 1 1 04k m 油气管道中近一半已经使用了3 5 年以上，只有1 1 的管道使用期低于1 0 年。如何评价这些管道的状况，保证既安全又经济地运行，是管道完整性管理评价要解决的主要问题2 3 。2 、世界在用管道失效事故和普遍存在的问题在世界各国油气管道发生事故的原因中，第三方破坏造成的损伤和操作错误占主要管道事故的1 3 2 3 ，主要存在以下问题叩3 。( 1 ) 使用的材料强度低、韧性差、缺陷多。( 2 ) 当年施工技术水平较低。( 3 ) 防腐涂层因为时间长而老

5、化。( 4 ) 管道质量波动较大，有些缺陷会导致腐蚀。( 5 ) 质量文件不全或遗失，事故发生后无法追溯。( 6 ) 缺少维护检修记录。警彗0 幽一述一蝴烯一综一俨铲阼咿氧万方数据油气储运管道的完整性管理不仅仅是一个技术问题，更重要的是可以持续不断的提高整体管理水平，管道达到设计寿命后还能继续使用多少年，“管道的延寿管理一完整性管理”成为当今世界管道追求效益最大化、安全平稳运行的重要手段。3 、我国管道概览及管理问题我国管道拥有量较少，早期管道技术水平较低，近年来，随着能源结构的改变，管道运输逐渐成为能源发展的重要组成部分。我国现有油气长输管道已经超过4 1 0 4k m ，许多管道已运行二三

6、十年，接近使用寿命，进入事故多发期。例如，四川输气管网投产后，H 。S 含量偏高，加上材质和制造质量问题，S S C C 破裂事故频频发生。早期管道的石油沥青层已达到使用寿命年限，涂层严重老化，例如，港沧线涂层破坏。东北输油管网已经运行3 0 多年，许多管道都已达到或超过设计寿命。我国现有海底管道超过20 0 0k m ，其安全可靠性非常重要。例如平湖管道，投产后因材质问题已发生过泄漏事故3 。新建成的西气东输塔里木一上海、涩北一兰州、忠县一武汉和陕京二线4 条输气管道及兰州一成都一重庆成品油管道，总长超过80 0 0k m 。规划和在建的有西部管道新疆一兰州双线、忠武线与西气东输、西气东输与

7、陕京二线等3 条联络线，以及北京一沈阳一大连的管道，总长超过1 20 0 0k m 。“十一五”期间我国拟建新管道1 0 1 0 4k m ，包括引进俄罗斯油气和哈萨克斯坦原油的两条跨国大口径长距离管道工程也将启动，中缅管道等国家能源安全工程。同时，中海油、中石化还要建成大量的海底管道、L N G 接收站和油气管道，管道的数量在不断的增加，其管理的难度也在不断的加大。油气管道承担着艰巨的任务，其重要性在于，一是安全高效地为北京市和长江三角洲地区供气，保证首都及发达城市的经济和社会稳定；二是用户的用气量大幅增加，管道及设施满负荷运行，增加了技术与管理的难度；三是全球技术竞争日益激烈，必须不断创新

8、，提高我国管道的管理水平。油气管道在国民经济中的地位十分重要，随着科技的不断发展，管道完整性管理已经成为全球管道技术发展的重要手段。我国在这方面起步较晚，到目前为止，还没有一套完整的完全适用于油气管道的适用性评价体系，虽然油气管道的适用性评价可参考现有标准、规范或推荐作法，但在许多方面需要结合油气管道的实际情况，进行修改和完善。二、管道完整性管理的理念1 、完整性管理的定义管道完整性( P i p e l i n eI n t e g r i t y ) 意义如下3 。( 1 ) 管道始终处于安全可靠的工作状态。( 2 ) 管道在物理上和功能上是完整的，管道处于受控状态。( 3 ) 管道运行商

9、不断采取行动防止管道事故的发生。( 4 ) 管道完整性与管道的设计、施工、运行、维护、检修和管理的各个过程是密切相关的。管道的完整性管理P I M ( P i p e l i n eI n t e g r i t yM a n a g e m e n t ) 定义为，管道公司根据不断变化的管道因素，对油气管道运营中面临的风险因素进行识别和技术评价，制定相应的风险控制对策，不断改善识别到的不利影响因素，从而将管道运营的风险水平控制在合理的、可接受的范围内，通过监测、检测、检验等各种方式，获取与专业管理相结合的管道完整性的信息，对可能使管道失效的主要威胁因素进行检测、检验，据此对管道的适应性进行评

10、估，最终达到持续改进、减少和预防管道事故发生、经济合理地保证管道安全运行的目的。管道完整性管理( P I M ) 也是对所有影响管道完整性的因素进行综合的、一体化的管理，包括拟定工作计划、工作流程和工作程序文件；进行风险分析和安全评价，了解事故发生的可能性和将导致的后果，制定预防和应急措施；定期进行管道完整性检测与评价，了解管道可能发生事故原因和部位；采取修复或减轻失效威胁的措施；培训人员，不断提高人员素质。2 、管道完整性管理的原则。3( 1 ) 在设计、建设和运行新管道系统时，应融入管道完整性管理的理念和做法。( 2 ) 结合管道的特点，进行动态的完整性管理。( 3 ) 建立管道完整性管理

11、机构，制定管理流程，并辅以必要的手段。( 4 ) 对所有与管道完整性管理有关的信息进行分析整合。万方数据标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载w w w . b z f x w . c o m第2 6 卷第2 期董绍华等：全球油气管道完整性技术与管理的最新进展( 5 ) 必须持续不断地对管道进行完整性管理。( 6 ) 在管道完整性管理过程中不断采用各种新技术。管道完整性管理是一个与时俱进的连续过程。管道的失效模式是一种时间依赖的模式，腐蚀、老化、疲劳、自然灾害、机械损伤等都能够引起管道失效，必须持续不断地对管道进行风险分析、检测、完整性评价、维修及人员培训等完整性

12、管理。3 、完整性管理的依据和标准为了提高管道的安全性，美国国会于2 0 0 2 年1 1 月通过了专门的H R 3 6 0 9 号法案，并于2 0 0 2年1 2 月2 7 日经布什总统签署后生效。H R 3 6 0 9T h eP i p e l i n eS a f e t yI m p r o v e m e n tA c to f2 0 0 2( P S I A ) 第1 4 章中要求管道运行商在后果严重地区( 高风险地区) 实施管道完整性管理计划，P S I A 也写入了A N S I ( 美国标准学会) 相关标准部分内容。基于P S I A 法，美国政府运输部( D O T )

13、已发布了输气管道和液体危险品管道安全性管理的建议规则、联邦政府关于在油气管道高危严重地区的完整性建议规则4 9C F RP a r t1 9 2 、关于在危险液体管道高危地区的完整性管理建议4 9C F Rp a r t1 9 5 ，从而推进并加速管道H C A 区域的完整性评价，促进管道公司建立和完善完整性管理系统，促进政府发挥审核管道完整性管理的计划方面的作用，增强公众对管道安全的信心。完整性管理实施方面有许多标准H 63 ，其中包括A S M EB 3 1 8S 一2 0 0 1 ( 输气管道完整性管理的标准) 、A P I1 1 6 0 ( 液体管道完整性管理) 、A S M EB

14、3 1 Q ( 输气管道操作人员的资质标准) 、N A C ER P 0 1 0 2 - - 2 0 0 2 ( 管道内检测推荐做法) 、N A C ER P0 5 0 2 - - 2 0 0 2 ( 管道外检测评价标准) 等国际标准规范，对完整性管理作出了具体的规定和建议。三、全球管道完整性管理的应用进展1 、国外进展管道完整性管理一般可理解为对可能使管道失效的主要威胁因素进行检测，据此对管道的适应性进行评估。国外油气管道安全评价与完整性管理始于2 0世纪7 0 年代的美国，至9 0 年代初期，美国的许多油气管道都已应用了安全评价与完整性管理技术来指导管道的维护工作。随后加拿大、墨西哥等国

15、家也先后于9 0 年代加入了管道风险管理技术的开发和应用行列，至今已取得了丰硕的成果。欧洲管道工业发达国家和管道公司从2 0 世纪8 0 年代开始制定和完善管道风险评价的标准，建立了油气管道风险评价的信息数据库，深入研究各种故障因素的全概率模型，研制开发实用的评价软件程序，使管道的风险评价技术向着定量化、精确化和智能化的方向发展。英国油气管网公司9 0 年代初就对油气管道进行了完整性管理，制定了一整套的管理办法和工程框架文件，使管道维护人员了解风险的属性，及时处理突发事件。管道安全评价与完整性管理技术起源于2 0 世纪7 0 年代，当时欧美等工业发达国家在二战以后兴建的大量油气长输管道已进人老

16、龄期，各种事故频繁发生，造成了巨大的经济损失和人员伤亡，大大降低了各管道公司的盈利水平，同时也严重影响和制约了上游油( 气) 田的正常生产。为此，美国首先开始借鉴经济学和其他工业领域中的风险分析技术来评价油气管道的风险性，以期最大限度地减少油气管道的事故发生率和尽可能地延长重要干线管道的使用寿命，合理地分配有限的管道维护费用。经过几十年的发展和应用，目前许多国家已经逐步建立了管道安全评价与完整性管理体系和各种有效的评价方法盯8 3 。美国油气研究所( G R I ) 决定今后将重点放在管道检测的进一步研究和开发上。利用高分辨率的先进检测装置和断裂力学与概率计算方法，以获得更精确的管道剩余强度和

17、剩余使用寿命的预测和评估结果。美国A m o c o 管道公司( A P L ) 从1 9 8 7 年开始采用专家评分法风险评价技术管理所属的油气管道和储罐，到1 9 9 4 年为止，已使年泄漏量由原来的工业平均数的2 5 倍降到1 5 倍，同时使公司每次发生泄漏的支出费用降低了5 0 。美国运输部安全办公室( O P S ) 针对管道经营者，在2 0 0 2 年初确定了管道运行商完整性管理的职责，明确提出，管道完整性管理运行商的责任在于对管道和设备进行完整性评价，避免或减轻周围环境对管道的威胁，对管道外部和内部进行检测，提出准万方数据w w w . b z f x w . c o m油气储运

18、确的检测报告，采取更快、更好的修复方法及时进行泄漏监测。O P S 对运行商的完整性管理计划进行检查，检查影响输气管道高风险地区的管段是否都已确定和落实，检查管段的基准数据检测计划及完整性管理的综合计划，检查计划的执行情况等。加拿大最大的管道公司努发( N O V A ) 拥有管道1 56 0 0k m ，多数已运营近4 0 年。该公司非常重视管道风险评价技术的研究，已开发出第一代管道风险评价软件。该公司将所属管道分成8 0 0 段，根据各段的尺寸、管材、设计施工资料、油( 气) 的物理化学特性、运行历史记录以及沿线的地形、地貌、环境等参数进行评估，对超出公司规定的风险允许值的管道加以整治，最

19、终使之进入允许的风险值范围内，保证了管道系统的安全经济运行。2 0 世纪9 0年代中期，该公司对其油气管道干线进行扩建，需要穿越爱得森地区5 条大型河流，在选择最佳施工技术时遇到了困难。由于环境管理比过去更严格，传统的选线最低费用的方法已经不再适用，需要一个权衡费用、风险和环境影响的决策方法，在收集了线路、环境、施工单位等最新资料和对不同河流穿越方法的局限性进行鉴别后，结合每一个穿越方案的不确定性和风险进行了决策及风险分析，最终对各穿越方案3 5 年净现值有影响的所有因素以及极端状态进行了量化评估后，作出了正确的选择。美国科洛尼尔( C o l o n i a l ) 管道公司将管理的重点放在

20、管道的安全和可靠性上，管理计划包括管道内部的检测，油罐内部的检测、修理和罐底的更换、阴极保护的加强和线路修复等内容。利用在线检测装置和弹性波检测器，实施以风险为基础的管理方法，并每年进行一次阴极保护系统的调查和利用飞机实施沿线巡逻。该管道公司采用风险指标评价模型( 即专家打分法) 对其所运营管理的成品油管道系统进行风险分析，有效提高了系统的完整性。该公司开发的风险评价模型R A M 将评价指标分为腐蚀、第三方破坏、操作不当和设计因素等四个方面，可以帮助操作人员确认管道的高风险区和管道事故对环境及公众安全造成的风险，明确降低风险的工作重点，根据降低风险的程度与成本效益对比，制定经济有效的管道系统

21、维护方案，使系统的安全性不断得到改善。以S h e l l 为代表的国外大型石油公司，将石油企业的完整性管理通称为资产完整性管理( A s s e tI n t e g r i t yM a n a g e m e n t ) ，分为管道完整性管理、设施完整性管理、结构完整性管理和井场完整性管理四个部分。澳大利亚G A S N E T 公司将完整性管理重点放在第三方破坏方面，因为外界干扰和第三方破坏对管道而言是最大的威胁。由于电站设施的增加、定向钻的大量使用、通讯光缆的铺设以及承包商建设公路、铁路的增加，都使得这种威胁增大。使用的工具设施包括挖掘机、钻机、钻孑L 器和定向钻，威胁同时也来自于其

22、他主体授权资产机构的建设和维护以及在管道维护工作中发生的问题。主要采取应用A S2 8 8 5 1 减轻风险标准，每年都要对每一条管道进行风险评估，G A S N E T 要求最小埋深为12 0 0m m ，临时管道要求最小埋深为9 0 0m m 。管道与道路交叉口要浇灌混凝土，增加壁厚以及在道路最低处埋深1 2m ，此外还要挖建排水沟漕。管道巡检的目的是要发现那些不明身份的或者已经存在的外界干扰操作、泄漏、违章建筑、标记缺乏、建筑物上的植被、腐蚀、塌方、下沉以及地面管道的安全问题和周围环境问题。巡检采用空中巡检和地面人工巡检相结合的方式，周末在大城市区域要实行地面巡检，在乡村区域要每周或每两

23、周或每月进行空中巡检，同时以地面巡检作为补充。每年空中巡检要对所有管道进行录像，对地面管道，尤其是容易产生腐蚀和塌方地区要进行拍照。密切联系土地所有者能够有效阻止第三方破坏，对土地所有者每年都要进行探访，并且要经常与他们进行联系。在联系过程中讨论如下问题。( 1 ) 土地所有者的区域位置。( 2 ) 办好在土地上进行正当施工的手续。( 3 ) 任何存在土地所有者及其相邻区域的变化的可能性。( 4 ) 对管道安全潜在的威胁。( 5 ) 管道突发事件反应程序。( 6 ) 2 4 小时都能联系的方式。E n b r i d g e 公司从2 0 世纪8 0 年代末到9 0 年代中期，开展了管道完整性

24、和风险分析方面的研究。首先制定宏观的完整性管理程序，成立专业的管理组织机构，制定管道完整性管理目标并实施，形成管道完整性管理体系。这个公司管道完整性管理的实施分为制定计划、执行计划、实施总结、监控改进四个步骤。如此循环，实现这四个步骤的途径包括制万方数据标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载w w w . b z f x w . c o m第2 6 卷第2 期董绍华等：全球油气管道完整性技术与管理的最新进展定政策、确定目标、管理支持、明确职责、培训人员、编制技术要求和程序说明书等。这个完整性管理系统是一个动态循环过程，确保完整性技术方法在实施过程中不断进步和加强。

25、E n b r i d g e 公司完整性管理提出的目标，是确保管道安全和增强安全意识，使用最先进的管理和支持技术努力达到“零”事故标准。在实施完整性管理中，这个公司建立了技术体系，主要包括开展完整性管理的条件；完整性管理支持技术；完整性管理实施方式。同时，公司还建立了管道数据库，配备了管理及检测设备，明确了管理职责与分工，完善管理文件体系和标准法规。E n b r i d g e 公司管道数据库是管理管道核心数据，提供了企业决策支持系统或业务管理系统所需要的信息，将企业日常营运中分散不一致的数据经归纳整理之后转换为集中统一的、可随时取用的深层信息。O r a c l e 管道数据库储存了管道

26、完整性管理所需要的全部数据和文件，数据库中的数据通过A P D M 模型规范存储，根据A R C G I S 地理信息平台建立地理信息系统可视化地图界面，在此界面上，开发和应用管道完整性的评估、决策、维抢修等应用软件，从而实现完整性管理的可视化、智能化，数据共享。完整性管理的设备主要包含现场测量设备、检测设备、监测设备等。印度尼西亚V I C O 东卡曼里丹管道公司实施管道完整性管理，制定了管道完整性管理纲要，将维护和检测作为管道完整性管理的重要内容，开发并建立了管道完整性管理系统，使有效资产和净利润最大化；使健康、安全和环境风险最小化；在管道运行期间要确保资产的完整性。同时制定网络应急计划，

27、根据每个参股公司的告知通讯以及活动支持来提供标准的应急反应，内容包括通讯录、电话号簿、管道地图、报告及表格抢修程序、管道缺陷类型及其所在位置、管道修理及修理顺序以及抢修材料等( 见图1 ) 。意大利S N A M 公司经营2 90 0 0k m 的天然气管网系统，其中包括输气干线与支线。有的已运行超过了5 0 年，8 0 管网受到杂散电流的强烈影响，大部分运行压力高于2 4M P a 。S N A M 公司实施了完整性管理策略，使系统保持高度安全及低成本，节约了1 3 的维修费用。笪堂塞墼丝笪里|厂巧事而酾丽管道附件ll 外部监测l1 内部监测ll 智能清管清管器收发球筒管道绝缘接头注气

28、设备设施安全阀 E S D 阀截断阀阴极保护其他常规工作l 内部管道l 涂层检测l 常规清管I | 其他 l 其他土木地质、设施和地面工作图1V I C O 东卡曼里丹管遭完整性管理框图2 、国外管道完整性管理( I M P ) 与职业健康安全环境( H S E ) 管理的关系在E n b r i d g e 公司组织结构中，公司的H S E 管理和完整性管理( I M P ) 分别由两个相互独立的部门经理负责，H S E ( 职业健康、安全、环境) 的管理和管道的完整性管理已经成为欧美管道企业日常管理的重要内容。两者将员工和公众、环境以及管道设施的保护作为研究对象，均采用风险分

29、析评价方法，以期在日常的生产作业中，将对三者的影响和损害降到最低，只是侧重点不同，H S E 管理侧重于人员的安全管理、监护管理、作业中的操作管理；而管道完整性管理侧重于设备技术管理，预防性维护，用保障设备的安全可靠性来保障健康、安全、环境和质量要求，两者之间互相补充。就国内的管道企业而言，H S E 管理理念和管理方法的引入已有近十年的历史，并在管道企业( 或石油石化行业) 得到了广泛的推行，国内的法规和标准也相对完善。而管道完整性管理的理念和方法的引入才只有3 年，在国内各管道企业间开展得还不够均衡。在完整性管理方面，政府的监管法规是个空白，政府对管道企业的完整性管理没有强制性要求，完整性

30、的行业标准也还没有建立，正处于企业自发地推行阶段。不过，完整性管理方法的科学性在管道专业技术人员中已经被广泛接受，并引起了各级管理层的高度重视，推广与实施完整性管理将是我国石油企业下一步要进行的工作。H S E 和管道完整性( I M P ) 在国内外推行的差异性比较见表1 。万方数据w w w . b z f x w . c o m6 油气储运2 0 0 7 年在完整性管理方面，加拿大E n b r i d g e 公司非常重视，其完整性经理旗下设有多位总监和( 资深) 完整性工程师，在管理层直接从事完整性管理的就有2 0 多人( 见图2 ) 。行政助理经理( 管道完整性)材料技术二亡一堕堕

31、磊蚕匿面虱矿一冤蚕匪可虱r 一氯雨踊霸互莉币完整性程序总监资深完整性工程师资深完整性工程师资深完整性工程师d 开挖承包商完整性工程师完整性工程师完整性分析总监资深完整性工程师检测协调图2 加拿大E n b r i d g e 公司的完整性管理组织结构总之，H S E 与完整性管理都是以风险评价为基础的科学管理方法，尤其注重数据的收集和整理，这也正是国内部分管道企业所忽视的和有待加强的。随着H S E 和管道完整性管理理念的推行，国内管道企业在政府监管力度缺失的情况下，也会自发地达到提升管道全过程安全管理的目标。3 、我国完整性管理的进展我国在8 0 年代初，由机械工业部和化学工业部组织全国2

32、0 个单位开展了“压力容器缺陷评定规范”的研究和编制，形成了C V D A 一1 9 8 4 规范。8 0 年代后期，国际上结构完整性评价方法的研究和发展十分迅速，C V D A 一1 9 8 4 已明显落后。3 。“八五”期间，由劳动部组织全国2 0 多个单位参加开展了“在役锅炉压力容器安全评估与爆炸预防技术研究”国家重点科技攻关项目，重点研究了失效评价图技术，形成了面型缺陷断裂评定规程S A P V 一9 5 ( 草案) 。“九五”期间，由劳动部组织将继续开展“在役工业压力管道安全评估与重要压力容器寿命预测技术研究”国家重点科技攻关项目。我国油气管道的安全评价与完整性管理开始于1 9 9

34、和管理系统，并在兰成渝管道上初步应用，同时完成了秦京输油管道风险评估工作，成立了管道完整性管理专门机构，促进了管道完整性管理的发展。我国陕京输气管道的管理者在实践中发现，随着管理的深化，必须建立一种将各方面的管理统一起来的管理模式，该模式是将管理从基于事件的管理模式、基于时间的管理模式、基于可预测的管理模式统一到基于可靠性为中心的完整性管理模式。自2 0 0 1 年起，陕京输气管道相继进行了Q H S E 认证管理，开展了全线的风险评价，成立了管道安全评价中心，对管道进行了腐蚀监测与管道智能内检测，在完整性技术应用方面做了大量的工作，建立了陕京管道完整性管理体系，全面实施了管道完整性管理，形成

35、了相应的技术体系架构H ”。我国多条输气管道为了保证油气管道的安全运行，提高输气管道的整体管理水平和自身的竞争能力，实现与国际管道安全与风险管理、完整性管理水平的接轨，先后进行了国际管道管理水平的研究，认为这是一项重要的基础工作，对于提高我国管道的整体竞争实力意义重大。经过国内外实践表明，管道完整性管理确实能降低维护费用，最大限度地延长管道使用寿命，这对于管道公司的后续维护和管理将发挥更大的作用。四、管道完整性管理体系的进展世界各国管道公司均形成了本公司的完整性管理体系，大都采用并参考国际标准( A S M E 、A P I 、N A C E 、D I N 标准) 来编制本公司的二级或多级操作

36、规程，细化完整性管理的每个环节，将国际标准作为指导大纲。英国T R A N S C O 公司具有完整的系统性管理体系文件，例如内检测技术，参考使用国际标准N A C ER P0 1 0 2 一管道在线内检测，编制公司内部实施的钢制管道实施在线检测程序文件和输气管道在线检测操作程序文件；例如外检测技术，参考N A C ET M0 4 9 7 - - 2 0 0 2 埋地及水下金属管道阴极保护测量技术、N A C ER P0 5 0 2 - - 2 0 0 2 管道外部腐蚀的直接评估方法标准，编制了埋地钢管系统的腐蚀控制系统规程；加拿大E n b r i d g e 公司编制了主管道调查程序、天然

37、气输送调控运行程序、管道腐蚀评价程序、阴极保护程序、振动监测程序、运行维护手册、批准与更新程序等。我国管道目前已初步形成了完整性管理体系，编制了完整性文件体系，使各项生产管理规范化，为我国石油管道的安全和战略发展服务，这些体系文件将有利于管道管理者发现和识别管道危险区域，对各种事故作到事前预控。建立的完整性管理体系适用于长距离输送气体的陆上管道系统，输气管道系统是指输送气体设施的所有部分，包括管道、阀门、管道附件、压缩机组、计量站、调压站、分输站、泵站、储气库。管道完整性管理体系是结合我国管道的实际情况提出的，制定实施完整性管理所需的数据收集整合、信息系统、风险评价、管道监测、检测、评价、修

38、复技术等。文件体系是专门为负责设计、执行和改进管道完整性管理程序的管道公司、运行维护管理人员制定的。完整性管理和运行维护管理人员包括管理人员、工程人员、操作人员、技术人员和在管道预防性维护、检测和修复领域方面有专长的专业人员。完整性管理文件体系由管理总册、管理分册、程序文件和作业文件组成，在文件的编写过程中参考了国际标准A P I 、A S M E 等，并根据国内完整性管理的最新成果提出了输气管道完整性管理的程序、内容和要求。完整性管理体系的文件构成如下。( 1 ) 管理总则。( 2 ) 数据的收集和整合。( 3 ) 管道风险评价技术指南。( 4 ) 完整性检测技术。( 5 ) 完整性监测技术

39、。( 6 ) 完整性评价技术。( 7 ) 油气管道修复技术。( 8 ) 管道地质灾害识别与评估技术。( 9 ) 油气管道防止第三方破坏及失效统计。( 1 0 ) 完整性管理信息系统。( 1 1 ) 管道完整性管理体系程序控制文件。( 1 2 ) 管道完整性管理体系作业文件。五、完整性检测技术的进展检测是完整性管理的重要环节，检测技术的水平决定了完整性评价的准确度。检测技术的内容包万方数据w w w . b z f x w . c o m油气储运括外检测、内检测、站场及设施的无损检测、壁厚测量等多项检测内容。本研究仅考察内检测、外检测、超声导波技术的进展情况。1 、内检测技术与应用( 1 ) 腐

40、蚀检测设备漏磁腐蚀在线检测设备一般分为三类“，即标准分辨率( 也称低的或常规分辨率) 设备、高分辨率设备和超高分辨率设备。这些分类的区别在于传感器的数量、尺寸和定位、磁路设计以及磁化等级，而且每种类型的设备对所记录数据的分析手段也是不图4E M A T 检测器探头分布同的。对于一个给定尺寸的管道，标准分辨率设备超声波液体耦合检测器( U h r o s c a nC D ) 。液相对于高分辨率和超高分辨率的设备只配备较少的体耦合装置使超声脉冲通过一种液体耦合介质( 油，漏磁传感器。每个传感器覆盖很大的检测范围，它水等) 调整超声脉冲的传播角度，可以在管壁中产生只能给出它所探测区域漏磁的平均值。

41、而更小更先剪切波。在钢结构管道检测中，超声波入射角可以进的霍尔传感器( 用于高分辨率设备) 能检测管壁上调整为4 5 。的传播角，更适合于裂纹缺陷的检测，可更小的区域并显示更加具体的信息。因而，高分辨以检测出长度大于3 0m m ，深度大于1m r r l 的裂纹，率设备更加适合于检测不规则管道，相应高分辨率见图5 。设备所需处理的数据量比较大，数据处理的过程也更为复杂。柃测器见图3 。图3M F I ，漏磁检测器( 2 ) 裂纹检测设备E m a t s c a nC D 裂纹检测器，又名电磁声学传感器装置( E M A T ) 。电磁声学传感器由一个放置图5 超声波液体耦合检测器在管道内表

42、面的磁场中的线圈构成。交变电流通过超声波液体耦合检测器的特点是，只用于液体线圈在管壁中产生感应电流，从而产生洛仑兹力( 该环境；气体管道在补充液体的情况下可以进行检测；力由磁场控制) ，它产生超声波，传感器的类型和结可以对管道的任何地方进行检测，没有盲区；可以区构决定了所产生的超声波的类型模式以及超声波在分缺陷类型；可以区分内壁缺陷、外壁缺陷和管壁内管壁中传播的特征，其检测器的探头分布见图4 。部缺陷等；可以进行实际壁厚测量。其可检测的缺电磁声传感器不需要耦合介质，可以稳定的应陷类型包括纵向裂纹和类裂纹缺陷，前者包括应力用于气体输送管道，在在线检测设备中的应用目前腐蚀裂纹、疲劳裂纹、角裂纹；后

43、者包括缺口、凹槽、还处于发展阶段。该检测器的特点是专用于输气管划痕、缺焊和纵向不规则焊接以及与热影响区相关道、无液体耦合的要求、高精度检测、定位和尺寸。的缺陷。与几何尺寸相关的类型有焊接、凹痕；与安万方数据标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载第2 6 卷第2 期董绍华等：全球油气管道完整性技术与管理的最新进展装有关的类型有阀门、T 形零件、焊接补丁；管壁中的缺陷类型有夹杂、层叠。环形漏磁检测器( T r a n s c a n ) 。检测器将管壁四周磁化。由于大部分裂纹非常紧密，因而不能改变磁力线的方向。应力集中和裂纹共同作用改变了管壁中磁场的性能，而这种磁力线

44、传播的改变会使缺陷检出的可能性增加。在在役管道焊缝中检测出了裂纹和缺焊，在拉伸测试中检测出了应力腐蚀裂纹，见图6 和图7 。该检测器的特点是，能检测窄的轴向金属缺陷；可在气体和液体管道中运行；不能区分内壁和外壁缺陷；能检测管壁金属的腐蚀。图6 普通漏磁检测器( M F I 。) 对环向缺陷敏感图7T r a n s c a n 检测器对轴向缺陷敏感2 、离线管材检测技术超声波相位阵列( T O F D ) 采用加拿大R D -T E C H 公司技术，用于环焊缝缺陷探伤检验，与传统的多探头系统相比，灵敏度相同或更高，运动部件少，易于移动，检验效率高。世界上第二代激光管道检测工具( L P I

45、T ) ，M a r k1 IL P I T 采用点激光传感器，可沿管子环向扫描1 0 3 。，传感器安装在磁驱爬行器上，可在管长任意位置以高速率扫描，在任何方位自动倾斜，与C o r r o s i o nP r o9 8 及R S T R E N G 结合，可准确检测凹坑、弯曲、鼓胀、焊缝腐蚀，描绘腐蚀区域彩色形貌，分析腐蚀的重要程度，计算失效压力。3 、外防腐层检测技术 ( 1 ) P C M 检测技术P C M 检测技术的检测原理是，仪器的发送机给管道施加近似直流的4H z 电流和1 2 8H z 6 4 0H z 的定位电流，便携式接受机跟踪和采集该信号，测绘出管道上各处的电流强度，

46、通过防腐层状况对管道电流损失的分析，实现对管道防腐层的不开挖检测。( 2 ) P e r s o n 检测技术P e r s o n 检测技术采用电位差法的原理，当一个交流信号加在金属管道上时，在管道破损裸露点与土壤之间就会形成电位差，在接近破损点的部位电位差最大，用仪器在埋设管道的地面上检测到这种电位异常，即可发现管道防护层的破损点。 ( 3 ) D C V G 检测技术D C V G 检测技术是在施加了阴极保护的埋地管道上，电流经过土壤介质流人管道防腐层破损而裸露的钢管处，在管道防腐层破损处的地面上形成一个电压梯度场，电压梯度场的变化范围将在十几米到几十米的范围变化。对于较大的涂层缺陷，电

47、流流动会产生2 0 0 5 0 0m V 的电压梯度，缺陷较小时也会有5 0 2 0 0m V 的电压梯度。( 4 ) C I P S 密间隔电位测量技术主要是在有阴极保护系统的管道上通过测量管道的管地电位沿管道的变化( 每隔1 5I n 测量一个点) 来分析判断防腐层的状况和阴极保护是否有效。防腐层大面积破损时导致保护电位低于标准规值，杂散电流干扰引起管道腐蚀加剧。4 、超声导波检测技术超声导波技术常用于快速检测难以进行内检测管道的内部和外部腐蚀及其它缺陷。在直径不小于2 5 4m m 的管道中，超声导波检测系统使用轻型环状传感器发射超声导波，传播距离可达1 0 0r n 。软件程序可分辨管

48、道交叉部分反射波的变化，可对从传感器安装位置的全管体进行1 0 0 检测，导波系统发射扭转波和纵波，使用时只需清除很小区域即可完成对输气和输油管道的检测，而不用将管道全部挖开。超声导波检测系统可以检测长距离管道的腐蚀或裂纹，而常规的超声波探伤装置只能测到传感器下管壁的厚度，在大范围检测管道时速度很慢，而且常常需要找到有代表性的特征点进行检测。在遇到埋地管道或绝缘管道时，这种方式效率较低。超声导波技术的应用使仅用一种传感器来进行大范围的测量成为可能。该系统适用于穿路套管、围墙；直管段；各种支架下的管道；架空工程管道；防腐层下腐蚀检测( 只需清除很小绝缘层) ；低温工程管道；球形支架和护坡管道。六

49、、管道腐蚀评估技术的进展检测技术是管道完整性管理的基础，检测的目万方数据濑气簇遮的是发现管道存在的缺陷、存在的危害因素。完整牲评侩的目的是定量分析检测数据中的缺陷，依据严格的理论判定缺陷对安全可靠性的影响，对缺陷裂纹的形成、扩展及构件的失效过程、后果等作出判凝。评价技术是确定管道维护方案的科学依据。1 、含平面型缺陷管道的安全评价技术英因C E G B 予1 9 8 6 年修改了R 6 标准，一般称鸯颏R 6 标准，并在两个方萄进行了分橱程弹定口2 叫，第一，考虑了材料应变硬亿效应，以歹积分理论为基础，建立了失效评定曲线的三种选择方法，跑E P R I 方法更篱便；第二，裂纹延性稳定扩展豹处理方法有了重大的改革，提出了缺陷评定三种类型的分析方法。R 6 对结构完整性的评定为通过失效评定图遴行，绘制失效评定曲线是建立失效评定图的关键技术之一，新R 6 失效评定曲线的一般形式( 见图8 ) 以一条连绥豹蓝线纛一个截鳜线矮播绘，定义失效评定曲线为K ，一，( L ，) 。图8 中截断线L ，。表示缺陷尺寸很小时，结构塑性失稳荷载与屈服荷载之比，在，毛，时，K ，一f ( L ，) 一0 。力建立

展开阅读全文