完整性管理在長輸管道中的應用研究

劉玉杰,馬雨廷,李 明

河南省發(fā)展燃氣有限公司 （河南 鄭州 450002）

管道完整性管理在西方發(fā)達國家研究比較深入，以數(shù)據(jù)完整性為主要特點，以風險管理為核心，以完整性評價為重要環(huán)節(jié)，形成了各種規(guī)范標準，并在廣泛實施后成效顯著。國內近年來也逐步開展了管道完整性管理研究和應用。完整性管理的核心思想是提前預防，在未出事故前，采取預防性措施進行治理，保障油氣管道安全運行[1-2]。管道完整性管理通過各種經濟技術措施，將管道風險控制在合理、可接受的范圍內，預防和減少管道事故的發(fā)生，目的是經濟合理地保證管道安全運行[3-4]。

開薛線天然氣長輸管道（以下簡稱開薛線）是省級干線，全長103.5 km，設計壓力6.3 MPa，管徑Φ711 mm，壁厚11 mm，沿線共設3座輸氣場站、7座截斷閥室，于2014年初開工建設，2016年投產運營。開薛線已建立了完善的管道安全管理模式和生產運行管理體系，從防腐層檢測、淺埋點強護、線路中線測量、高后果區(qū)識別、GPS巡檢及第三方施工協(xié)調保護、管道數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控等方面不斷完善，初步形成了較為合理的天然氣管道完整性管理體系。

1 外防腐層漏點檢測

對埋地管道外防腐層進行不開挖檢漏，有目的性地進行更換修補，可以有效地預防因施工破壞或腐蝕等造成的損傷，延長管道工作年限。管道防腐層漏點造成管道表面直接暴露于自然腐蝕環(huán)境中，裸露部分的鋼鐵與土壤環(huán)境中的硫酸鹽還原菌（SRB）、腐蝕介質等作用，加速漏點部分的管道發(fā)生金屬腐蝕。2015年11月在管道投產前聘用第三方檢測單位采用PCM（Pipeline Current Mapper）法對全線埋地管道外防腐層進行檢測，共發(fā)現(xiàn)30處防腐層漏點，（國內行業(yè)標準是平原段每10 km容許5個漏點，防腐層漏點狀況可控）。對發(fā)現(xiàn)的漏點進行開挖，均發(fā)現(xiàn)防腐層存在破損，經分析為施工期間機械損傷，管溝內存在建筑垃圾，下管期間未清理導致防腐層刮傷。之后進行了補漏作業(yè)，經再次檢測100%合格，未發(fā)現(xiàn)漏點。

管道漏點與施工管理密切相關，需從施工、監(jiān)理、業(yè)主三方面加強現(xiàn)場施工管理。從施工質量分析發(fā)現(xiàn)：施工期間存在野蠻施工現(xiàn)象，監(jiān)理單位監(jiān)管不到位，同時業(yè)主方未發(fā)現(xiàn)問題，最終導致防腐層存在破損現(xiàn)象。針對施工全面質量控制提出改進意見，即在管溝成型后要驗收，焊接防腐鋼管下溝前及下溝后均要進行電火花檢測，檢測合格后才能進入下一道工序，下溝過程要旁站監(jiān)理等。通過加強施工管理，在后期的3條連接線工程建設中，未發(fā)現(xiàn)防腐層破損現(xiàn)象。

另外對開薛線定期進行陰極保護測試，以確定防腐層是否有破損。如管道外防腐層有漏點，通過陰極保護測試及恒電位儀輸出電流統(tǒng)計對比，則恒電位儀輸出電流會相應發(fā)生變化。對發(fā)現(xiàn)的漏點及時進行開挖、修補，避免腐蝕穿孔造成管道泄漏和事故發(fā)生。

2 淺埋點防護

利用雷迪管道探測儀對開薜線全線管道進行檢測，共發(fā)現(xiàn)28處淺埋點。對檢測出的淺埋點按照設計埋深要求采取了重新敷土措施。個別淺埋點位于穿越河流兩側處，不具備敷土條件。采用支撐墻防護技術進行安全防護，具體措施是在天然氣管道的淺埋位置加裝混凝土防護墻，并在兩側直接堆砌支撐墻，在防護墻和支撐墻的兩側填充回填土，并進行夯實作業(yè)。天然氣管道在支撐墻的防護作用下，能夠減小管道荷載，保障管道安全平穩(wěn)運行。在管道后期建設中，要求施工方加強淺埋點防護，同時加強監(jiān)理監(jiān)督作用，對重點區(qū)域進行抽檢，保證管道施工質量。

3 線路中線測量

開薛線建設完成后，以控制測量為依據(jù)，按照設計定線確定的管道中線樁進行線路中線測量，確定管線坐標和高程。根據(jù)中線測量的成果數(shù)據(jù)編制中線成果表。為達到管道標識完整和清晰、方便管理、防止第三方破壞和標準化的要求，開薛線長輸管道埋設了“三樁一牌”，包括里程樁、陰保測試樁、標志樁（轉角樁）和警示牌。為了加強管道保護，在管道投產前按照50 m距離的標準增設了加密樁。

4 高后果區(qū)識別

高后果區(qū)指如果管道發(fā)生泄漏會危及公眾安全，對財產、環(huán)境造成較大破壞的區(qū)域。高后果區(qū)（HCAs）識別是管道完整性管理的重要一環(huán)。按照GB 32167—2015《油氣輸送管道完整性管理規(guī)范》[5]及Q/SY GD 1067—2014《管道高后果區(qū)識別與風險評價手冊》中有關輸氣管道高后果區(qū)識別方法，高后果區(qū)可分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三級，Ⅰ級表示最小的嚴重后果，Ⅲ級表示最大的嚴重程度。識別高后果區(qū)時，高后果區(qū)邊界設定為距離一棟建筑物外邊緣200 m。油氣管道高后果區(qū)管段識別分級表，見表1。

根據(jù)規(guī)范要求，對開薛線高后果區(qū)進行識別，共劃分出11塊高后果區(qū)，其中Ⅲ級9處、Ⅱ級2處，同時建立了高后果區(qū)臺賬。對所有的高后果區(qū)實施風險評價，分析該管段的風險來源和風險程度，針對具體風險來源采取有針對性的風險規(guī)避或風險降低措施，盡可能降低高后果區(qū)的安全風險。同時，與當?shù)卣?lián)合協(xié)作，整治管道安全隱患。根據(jù)管線周邊環(huán)境和人口變化情況，每年對高后果區(qū)進行重新識別，重點對Ⅱ、Ⅲ級地區(qū)進行再評估。

表1 油氣管道高后果區(qū)管段識別分級表

5 GPS巡檢系統(tǒng)

管道巡檢是管道管理的重要手段，是保障管道安全的有效措施，可及時發(fā)現(xiàn)危及管道安全的各種風險。雖然現(xiàn)在有企業(yè)嘗試用無人機進行巡檢，并在一定管段取得成效，但如果附近有機場、軍事管制等區(qū)域，無人機巡檢不會被允許，目前人工巡檢仍為主流。開薛線起初采用傳統(tǒng)人工簽到的管理方法，發(fā)現(xiàn)存在巡線工補簽、代簽、漏簽等現(xiàn)象，且漏檢不能實時發(fā)現(xiàn)并補巡，造成安全隱患，隨即開發(fā)GPS巡線系統(tǒng)。該系統(tǒng)將管道路由在電子地圖中可視化，用芯片置于高后果區(qū)及其他必巡點所在的三樁上，巡線工用手持機貼近打卡。

為強化巡護管控，開薛線共配置12名巡線工、3名線路管理員，巡線工每日對約8 km所轄管道進行巡護，重點對高后果區(qū)進行巡查，嚴格杜絕在管道上方違章占壓、打孔盜氣等第三方損壞現(xiàn)象。線路管理員每周對巡線工巡線情況進行核查，并對高后果區(qū)進行檢查，每月對線路陰極保護情況進行測量，并匯總分析數(shù)據(jù)，確保管道運行安全，巡線工的工作均可在后臺監(jiān)控。同時在高后果區(qū)段每50 m設立警示樁，每個路口設立安全警示牌，并加強高后果區(qū)周邊人員的安全教育。

6 天然氣管道數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)

采用遠距離數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控的工業(yè)控制系統(tǒng)即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)（Supervisory Control and Date Acquisition,SCADA）來實現(xiàn)全線管道安全生產與管理。開薛線實現(xiàn)了在調度中心完成對全線各場站及閥室的監(jiān)控、調度和管理。系統(tǒng)上線使用后，運行穩(wěn)定可靠，大大提高了長輸管線生產調度的精細化，實現(xiàn)天然氣調度的自動化[6]。SCADA系統(tǒng)可以在線采集生產運行參數(shù)，同時生成生產報表，為管道完整性提供基礎數(shù)據(jù)、建立數(shù)據(jù)庫，根據(jù)數(shù)據(jù)庫進行預防分析，保障油氣管道安全運行。

7 結束語

完整性管理是管道行業(yè)行之有效的管理模式，是確保管道安全的重要手段。油氣企業(yè)要針對企業(yè)自身管理體制的需求，同時結合企業(yè)天然氣管道建設實際、生產運行與設施實際情況，重點對高后果區(qū)進行識別。對管道完整性管理配套技術進行探索、分析和總結，為新建管道的運行管理提供借鑒。

參考文獻：

[1]黃維和,鄭洪龍,吳忠良.管道完整性管理在中國應用10年回顧與展望[J].天然氣工業(yè),2013,33(12):1-5.

[2]吳志平,蔣宏業(yè),李又綠,等.油氣管道完整性管理效能評價技術研究[J].天然氣工業(yè),2013,33(12):131-137.

[3]黃 河,陳 曦,祁國成,等.油氣管道SCADA軟件工業(yè)試驗測試評價方法[J].天然氣工業(yè),2017,37(7):80-86.

[4]劉思良,王 勇,張廷廷.高后果區(qū)識別方法在天然氣管道工程建設中的應用[J].當代化工,2017,46(10):2134-2137.

[5]全國石油天然氣標準化技術委員會.油氣輸送管道完整性管理規(guī)范:GB 32167—2015[S].北京:中國標準出版社,2016.

[6]嚴大凡,翁永基,董紹華.油氣長輸管道風險評價與完整性管理[M].北京:化學工業(yè)出版社,2005.