關(guān)于油氣管道的完整性發(fā)展的一些探討

【摘要】近年來我國建設(shè)了大量油氣管道，這些管道在保障國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，對管道的完整性管理提出了更高的要求，本文在分析了管道完整性管理的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢的基礎(chǔ)上，對含缺陷管道適用性技術(shù)進(jìn)行了總結(jié)評(píng)價(jià)，并對未來發(fā)展管道完整性技術(shù)提出了建議。

【關(guān)鍵詞】管道；完整性；發(fā)展

1、前言

管道運(yùn)輸是最經(jīng)濟(jì)、最合理、最方便的運(yùn)輸石油、天然氣的方式。由于石油、天然氣具有易燃易爆和具有毒性的特點(diǎn)，因此必須嚴(yán)格監(jiān)視其安全性。油氣管道長時(shí)間不檢查，一旦發(fā)生事故，不僅影響環(huán)境而且還會(huì)造成重大事故。在我國，油氣輸送管道所造成的事故也頻繁發(fā)生。國外在20世紀(jì)60年代末起就開始對管線的檢測和剩余強(qiáng)度的評(píng)價(jià)作為管線工程的考慮范疇，并且漸漸地把它歸納到壓力管道標(biāo)準(zhǔn)中。歐美等發(fā)達(dá)國家提出了管道適用性評(píng)價(jià)和風(fēng)險(xiǎn)的概念。在2001年，對于管道完整性管理API和ASME提出了完整的理論管理概念，即API1160{3}和ASMEB31.85{4}，可以通過管道的完整性管理來減少管線事故發(fā)生的概率，而且可以避免不必要和無計(jì)劃的管道維修和更改，從而獲得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

2、管道完整性及其技術(shù)內(nèi)涵和概念

完整性內(nèi)涵包括：管道從開頭到結(jié)尾一直處于受控制的狀態(tài)；管道在物理和功能上是相對完整的；為了防止事故發(fā)生管道的運(yùn)行商已經(jīng)并且將采取不同的措施。

技術(shù)內(nèi)涵包括：風(fēng)險(xiǎn)運(yùn)行；潛在危險(xiǎn)因素的識(shí)別和分類；數(shù)據(jù)采集整合和分析；完整性評(píng)。并且它們之間形成了閉環(huán)系統(tǒng)。

3、管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)

風(fēng)險(xiǎn)的概念定義為：失效后果與失效概率的乘積。對于油氣輸送管道的風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)是各種可能失效的類型帶來的風(fēng)險(xiǎn)總和。對于所評(píng)價(jià)的管道潛在危險(xiǎn)因素進(jìn)行識(shí)別之后應(yīng)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。內(nèi)外電化學(xué)腐蝕，應(yīng)力腐蝕，現(xiàn)場施工缺陷，制管缺陷，第三方破壞壞和地質(zhì)災(zāi)害等都是影響管道潛在危害的因素。風(fēng)險(xiǎn)分析方法包括：定量分析方法；半定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法：定性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法。雖然這種方法逐漸對管線系統(tǒng)各部分進(jìn)行快速風(fēng)險(xiǎn)排序比較粗略，但是以風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測作為基礎(chǔ)提供依據(jù)。

4、管道完整性技術(shù)管理發(fā)展趨勢與發(fā)展需求

新建管道完整性技術(shù)管理技術(shù)之所以得到深入發(fā)展和應(yīng)用，由于它隨著管道完整性管理的成功應(yīng)用與探索，其在技術(shù)發(fā)展方向上表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）更加具體化和規(guī)范化的數(shù)據(jù)管理，能夠準(zhǔn)確保存過程中的數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)。

（2）隨著各項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，數(shù)據(jù)管理的完整性的評(píng)價(jià)結(jié)論，標(biāo)準(zhǔn)和體系更加完善。更加確定避免安全隱患應(yīng)從哪些方面入手。

（3）更快捷方便的實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)分析運(yùn)行及施工與數(shù)據(jù)共享通過平臺(tái)將基于同一數(shù)據(jù)庫及平臺(tái)。

（4）管理體系完整性基礎(chǔ)狀態(tài)和鑒定質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)是內(nèi)檢測法的基線評(píng)價(jià)。

（5）工程各階段危險(xiǎn)識(shí)別：后果區(qū)分析，風(fēng)險(xiǎn)控制，分析控制，分析得到的應(yīng)用與發(fā)展。

我們要從本質(zhì)上保證安全，通過在施工的過程中貫徹完整性理論概念，充分識(shí)別出管道高后果區(qū)，要想從本質(zhì)上避免風(fēng)險(xiǎn)，要根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)分析結(jié)果，更改設(shè)計(jì)施工方法、高后果分析的結(jié)果或者增加風(fēng)險(xiǎn)減緩措施。

5、含缺陷管道適用性技術(shù)的評(píng)價(jià)

剩余壽命的預(yù)測和含缺陷管道剩余強(qiáng)度評(píng)價(jià)組成了含缺陷管道適用性評(píng)價(jià)。經(jīng)過嚴(yán)格的理論分析，力學(xué)計(jì)算，試驗(yàn)設(shè)計(jì)并在管道缺陷檢測基礎(chǔ)上確定管道的當(dāng)前工作壓力下得臨界缺陷尺寸和最大允許工作壓力叫做含缺陷管道剩余強(qiáng)度評(píng)價(jià)。剩余強(qiáng)度評(píng)價(jià)的缺陷包括五大類：

（1）平面型缺陷又叫做裂紋缺陷，它是由焊縫未熔合缺陷，焊接裂紋，應(yīng)力腐蝕裂紋，氫致宏觀裂紋，未焊接缺陷，疲勞裂紋等組成；

（2）彌散損傷缺陷，它是由表面氫鼓泡，氫致裂紋，點(diǎn)腐蝕缺陷等組成；

（3）機(jī)械損傷缺陷，主要由施工時(shí)的意外損傷等造成的損傷；

（4）體積型缺陷，例如有以下幾個(gè)方面：片狀腐蝕缺陷，局部缺陷，局部槽狀腐蝕；

（5）幾何缺陷它是由壁厚不均勻，爆縫錯(cuò)邊，焊縫撅嘴，管體不同組成。

管道剩余壽命預(yù)測是指給出管道剩余安全服役時(shí)間，并且在研究缺陷的動(dòng)力學(xué)發(fā)展規(guī)律和材料性能退化規(guī)律的基礎(chǔ)上的管道剩余壽命預(yù)測。剩余壽命預(yù)測包括兩種方法：

（1） 腐蝕檢測，以檢測積累的數(shù)據(jù)和現(xiàn)場檢測作為基礎(chǔ)，利用內(nèi)外腐蝕檢測技術(shù)定期進(jìn)行管道缺陷檢測；

（2） 模擬試驗(yàn)，利用在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行的模擬管道服役環(huán)境進(jìn)行的缺陷增加規(guī)律實(shí)驗(yàn)，對管道剩余壽命進(jìn)行預(yù)測。

上述所說的是管道本身預(yù)測所使用的方法，但用于實(shí)際方面，應(yīng)該把管道防腐層的緩蝕劑和有效保護(hù)壽命管道考慮在其范圍內(nèi)，當(dāng)前，對于這種方法的研究雖然有很多報(bào)道，但其方案極其不成熟，并且對于各個(gè)方面所需的難度很大，并且其研究都遠(yuǎn)不成熟，難點(diǎn)有兩方面：實(shí)驗(yàn)內(nèi)現(xiàn)場復(fù)雜多變的環(huán)境與加速度試驗(yàn)數(shù)據(jù)難以對應(yīng)；現(xiàn)場準(zhǔn)確監(jiān)測難以用缺陷發(fā)展速率實(shí)現(xiàn)。

6、對發(fā)展管道完整性技術(shù)的幾點(diǎn)建議

（1）政府應(yīng)將管道的完整性盡快的歸納到監(jiān)督管理之中，美國、加拿大等國家都已經(jīng)將其寫入政府的法規(guī)。

（2）加大開發(fā)力度使管道內(nèi)檢測體系得到改善，新疆三葉公司等單位從20世紀(jì)90年代開始，就已經(jīng)運(yùn)用了內(nèi)檢測技術(shù)，管道檢測的發(fā)展方向是以管道內(nèi)檢測技術(shù)為前提的。所以，大力的發(fā)展管道技術(shù)對提高管道管理完整性技術(shù)水平有很大的幫助。

（3）把國際上發(fā)達(dá)國家管道完整性經(jīng)驗(yàn)結(jié)合我國油氣管道特點(diǎn)作為參考，建立完整體系，并且我國在完整性領(lǐng)域10余年的成果，編寫相關(guān)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。使其成為有法可依的制度。

7、結(jié)論

管道完整性管理的實(shí)施已經(jīng)成為國際國內(nèi)管道管理水平的方向標(biāo)，也是企業(yè)傳統(tǒng)管理模式向現(xiàn)代管理模式轉(zhuǎn)變的重要內(nèi)容。目前，我國管道企業(yè)已經(jīng)對管道完整性體系進(jìn)行了跟蹤研究，并且借鑒了國際的一些經(jīng)驗(yàn)，吸收了國際的經(jīng)驗(yàn)和方法，結(jié)合國內(nèi)管道運(yùn)營實(shí)際提出了響應(yīng)的管理規(guī)范。但與國際先進(jìn)水平還有一定的差距。所以，建議加強(qiáng)管道完整性管理法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)系建設(shè)。進(jìn)一步提高我國管道完整性管理標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展方向和目標(biāo)。