多輪內(nèi)檢測比對分析

摘" 要：隨著管道完整性管理的深入推動，越來越多的油氣管道開展多輪內(nèi)檢測檢驗，但對內(nèi)檢測數(shù)據(jù)價值的利用和挖掘還相對滯后。該文針對兩輪內(nèi)檢測數(shù)據(jù)，建立環(huán)焊縫與缺陷對齊方法，實現(xiàn)兩輪內(nèi)檢測數(shù)據(jù)對齊。通過兩輪內(nèi)檢測數(shù)據(jù)的比對，分析活性缺陷點和新增缺陷點的腐蝕增長速率，評估腐蝕缺陷隨時間發(fā)展的情況，提出更合理的修復(fù)再檢計劃，進一步優(yōu)化管道完整性管理方式，保障管道安全穩(wěn)健的運行。

關(guān)鍵詞：管道完整性管理；內(nèi)檢測；環(huán)焊縫；腐蝕增長速率；長輸管道

中圖分類號：TE973.6" " " 文獻標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2024）35-0016-06

Abstract： With the in-depth promotion of pipeline integrity management， more and more oil and gas pipelines have carried out multiple rounds of in-pipe inspection inspection， but the utilization and mining of the value of in-pipe inspection data are still relatively lagging behind. In this paper， a method for aligning girth welds and defects is established based on the in-pipe inspection data of two rounds， and the data alignment of the in-pipe inspection is realized. Through comparison of inspection data within the two rounds， the corrosion growth rates of active defect points and newly added defect points were analyzed， the development of corrosion defects over time was evaluated， and a more reasonable repair and re-inspection plan was proposed， which further optimized the integrity of the pipeline. The management method ensures the safe and stable operation of the pipeline.

Keywords： pipeline integrity management; in-pipe inspection; girth weld; corrosion growth rate; long distance pipeline

管道內(nèi)檢測及完整性評價是管道完整性管理的核心內(nèi)容，是制定管道維修策略、保障管道安全運行的基礎(chǔ)。近年來，隨著完整性管理的深入開展，部分油氣管道已開展過兩輪甚至更多輪次的內(nèi)檢測，但是對內(nèi)檢測數(shù)據(jù)的深入挖掘和利用卻相對滯后[1]?；趦?nèi)檢測數(shù)據(jù)的完整性評價工作往往孤立開展，不同輪次的內(nèi)檢測數(shù)據(jù)之間仍未進行有效關(guān)聯(lián)，未能充分挖掘多輪內(nèi)檢測數(shù)據(jù)價值，不能對管道管理提供更加精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支持[2]。

多輪次內(nèi)檢測數(shù)據(jù)比對分析，可以建立更加全面、細致的管道基礎(chǔ)信息臺賬，為管道管理者提供更加精準(zhǔn)的決策數(shù)據(jù)支持，進一步深入挖掘多輪內(nèi)檢測數(shù)據(jù)的潛在價值，可探究缺陷成因，全方位掌握管道缺陷的變化情況，使管道風(fēng)險可控，對保障管道安全運行、提高完整性管理水平具有重要的意義。

1" 多輪內(nèi)檢測數(shù)據(jù)比對方法

內(nèi)檢測數(shù)據(jù)比對包括2個重要環(huán)節(jié)：一是環(huán)焊縫數(shù)據(jù)對齊，二是缺陷數(shù)據(jù)對齊。環(huán)焊縫數(shù)據(jù)對齊是缺陷對齊的基礎(chǔ)，缺陷對齊則高度依賴環(huán)焊縫對齊的結(jié)果。環(huán)焊縫對齊主要依據(jù)多輪次內(nèi)檢測數(shù)據(jù)管長以及短節(jié)、彎頭、閥門、三通等關(guān)鍵點信息判斷是否匹配一致。缺陷數(shù)據(jù)對齊首先需判斷缺陷特征是否歸屬于同一管節(jié)；其次，綜合距上游環(huán)焊縫距離、時鐘方位、缺陷特征類型和內(nèi)外部等位置及屬性信息進行對齊。

1.1" 環(huán)焊縫對齊方法

環(huán)焊縫數(shù)據(jù)對齊是多輪內(nèi)檢測數(shù)據(jù)比對的基石，如果環(huán)焊縫數(shù)據(jù)對齊有誤，則會導(dǎo)致缺陷數(shù)據(jù)對齊不準(zhǔn)確，進而導(dǎo)致內(nèi)檢測數(shù)據(jù)比對失去意義。環(huán)焊縫數(shù)據(jù)對齊需要依據(jù)管節(jié)長度的變化規(guī)律，結(jié)合管道特征（彎頭、閥門、三通和變壁厚）等關(guān)鍵點信息進行匹配和對齊。

環(huán)焊縫數(shù)據(jù)對齊流程如下：

1）先用閥門初步劃分對齊區(qū)間。

2）根據(jù)區(qū)間整體長度差，設(shè)置管長容差。一般來說，長鋼管容差不超過±0.4 m，短鋼管容差不超過±0.2 m。

3）在對齊區(qū)間內(nèi)，根據(jù)內(nèi)檢測數(shù)據(jù)情況，可按照里程順序進行比對，或從區(qū)間兩端同時進行比對。

4）對齊過程中，首先，根據(jù)短管節(jié)、三通、彎頭等明顯特征進行對齊區(qū)間鎖定；其次，根據(jù)管長差的趨勢判斷是否為同一管段；最后，對符合管長容差的環(huán)焊縫進行對齊。

在環(huán)焊縫對齊的過程中，需要特別注意的對齊情況見表1。

1.2" 缺陷對齊方法

內(nèi)檢測環(huán)焊縫數(shù)據(jù)對齊后，即可對缺陷數(shù)據(jù)進行匹配。缺陷對齊需在環(huán)焊縫對齊的基礎(chǔ)上依據(jù)缺陷位置和屬性信息進行匹配。屬性信息包含缺陷類型和表面位置，這2個參數(shù)確定了缺陷是否同屬一類缺陷，因此對齊時必須保持一致；位置信息包含距上游環(huán)焊縫的距離和時鐘方位，這2個參數(shù)共同確定缺陷在管節(jié)上的具體位置；由于兩輪內(nèi)檢測運行中的工藝條件、管道狀況、檢測器硬件、分析模型和缺陷合并規(guī)則都存在客觀差異，因此這2個參數(shù)可在允許的誤差范圍內(nèi)進行對齊。一般來說，距上游環(huán)焊縫的距離允許的誤差范圍為±0.3 m內(nèi)，時鐘方位允許的誤差范圍在45 min以內(nèi)。缺陷匹配參數(shù)要求見表2。

內(nèi)檢測報告的深度量化精度通常由一定置信度下的容差給出。SY/T 6597—2018《油氣管道內(nèi)檢測技術(shù)規(guī)范》規(guī)定[3]，均勻金屬損失在90%置信度下的容差為10%wt，在這一范圍內(nèi)的深度報告，都是符合性能規(guī)格的。依據(jù)兩輪內(nèi)檢測設(shè)備精度和置信度及報告閾值來設(shè)置評定金屬腐蝕缺陷變化的閾值，將兩輪內(nèi)檢測的金屬腐蝕缺陷分為活性缺陷點、非活性缺陷點、新增缺陷點及其他缺陷點4種類型[4]，本文設(shè)定金屬腐蝕比對閾值為10%，缺陷分類規(guī)則見表3。

1.3" 腐蝕速率計算方法

腐蝕速率可以預(yù)測腐蝕缺陷的成長情況，最普遍的預(yù)測腐蝕增長速率的方法就是對比2次內(nèi)檢測的數(shù)據(jù)，一般采用半壽命和全壽命周期計算方法來預(yù)測腐蝕缺陷的增長速率[5]，其中全壽命方法相對半壽命方法而言，計算的結(jié)果更加保守，得到的缺陷增長率較大一些。針對不同的管道情況可以根據(jù)運行公司的準(zhǔn)則選擇計算方法[6]。全壽命缺陷增長速率計算公式如式（1）所示

GRc="。 （1）

半壽命缺陷增長速率計算公式如式（2）所示

GRc= ， （2）

式中：GRc表示腐蝕增長率（mm/a）；d2表示最近一次內(nèi)檢測的腐蝕深度（mm）；d1表示上一次內(nèi)檢測的腐蝕深度（mm）；T2表示最近一次內(nèi)檢測的時間（a）；T1表示上一次內(nèi)檢測的時間（a），如果沒有，表示管道投產(chǎn)的時間。

2" 實例驗證

2.1" 管道基本情況

某長輸管道于2007年11月建成投產(chǎn)，全長57 km，輸送介質(zhì)為天然氣。管道管徑為273 mm，管道材質(zhì)為X52，設(shè)計壓力6.3 MPa，管道標(biāo)稱壁厚5.6 mm。

2.2" 2次內(nèi)檢測基本情況

該長輸天然氣管道分別于2018年3月和2022年5月進行了2次漏磁內(nèi)檢測作業(yè)，2次內(nèi)檢測數(shù)據(jù)統(tǒng)計情況見表4、表5。

由表中可以看出，2次內(nèi)檢測金屬腐蝕缺陷檢出數(shù)量稍有差距，第1次內(nèi)檢測識別出的缺陷數(shù)量要比第2次內(nèi)檢測識別出的缺陷數(shù)量多。2次內(nèi)檢測金屬腐蝕缺陷呈現(xiàn)出的深度分布規(guī)律一致，均表現(xiàn)出深度越深，缺陷數(shù)量越少。

從圖1可以看出，2次內(nèi)檢測10%wt以上的金屬腐蝕缺陷在管線45 km附近分布數(shù)量較多，且金屬腐蝕深度的情況也較為嚴(yán)重。

2.3" 內(nèi)檢測對比情況

2.3.1" 環(huán)焊縫對齊與匹配

采用1.1章節(jié)中所述的環(huán)焊縫對齊方法，對2次內(nèi)檢測環(huán)焊縫數(shù)據(jù)進行對齊，具體結(jié)果如下：

1）2次內(nèi)檢測記錄的檢測里程分別為53.988 km和54.362 km，相對誤差為0.7%，小于SY/T 6889—2012《管道內(nèi)檢測》[7]中1%的偏差。偏差一方面來源于2次內(nèi)檢測起止位置的差異，另一方面則為2次檢測精度差異導(dǎo)致里程累計誤差較大。

2）第1次內(nèi)檢測檢出的閥門數(shù)量為4個，第2次內(nèi)檢測檢出的閥門數(shù)量為5個，2次對齊的閥門數(shù)量為3個。由于2次內(nèi)檢測在閥門前后管段特征標(biāo)注的方式不同，導(dǎo)致閥門識別數(shù)量不同，個別閥門處無法對齊。

3）2次內(nèi)檢測報告的環(huán)焊縫數(shù)量分別為4 865道和4 853道，2次內(nèi)檢測對齊匹配焊縫數(shù)量為4 847道，以第2次內(nèi)檢測數(shù)據(jù)為參照，對齊率為99.88%。2次內(nèi)檢測對齊共發(fā)現(xiàn)2處截管，11處合管，在這13處特殊對齊段中，第1次內(nèi)檢測數(shù)據(jù)中含有15道環(huán)焊縫未對齊，第2次內(nèi)檢測含有2道環(huán)焊縫未對齊。另有一處進出站未對齊段，第1次內(nèi)檢測含有3道環(huán)焊縫未對齊，第2次內(nèi)檢測含有4道環(huán)焊縫未對齊。由此可以看出，2次內(nèi)檢測報告的環(huán)焊縫數(shù)量基本可以一一對齊，管道線路上沒有因改線而導(dǎo)致的環(huán)焊縫數(shù)量變化。

2.3.2" 金屬腐蝕缺陷對齊與匹配

在環(huán)焊縫對齊的成果上，根據(jù)距離上游環(huán)焊縫的位置、時鐘方位、缺陷類型和內(nèi)外位置對金屬腐蝕缺陷進行了對齊。具體對齊情況見表6。

由表6可以看出，2次內(nèi)檢測金屬腐蝕缺陷對齊數(shù)量較少，進一步分析發(fā)現(xiàn)，2次內(nèi)檢測數(shù)據(jù)由于設(shè)備精度等情況，對缺陷表面位置的識別存在著較大的差異，在時鐘方位的識別上也存在明顯不同，這是導(dǎo)致2次內(nèi)檢測金屬腐蝕對齊率較低的原因。

2次內(nèi)檢測全部金屬腐蝕缺陷時鐘方向各沿里程分布情況如圖2所示：對比發(fā)現(xiàn)，第1次內(nèi)檢測外部金屬腐蝕缺陷檢出數(shù)量多于第2次；第1次內(nèi)檢測內(nèi)部金屬腐蝕缺陷檢出數(shù)量少于第2次；2次金屬腐蝕缺陷在全線呈現(xiàn)的規(guī)律并不明顯。2次內(nèi)檢測全部對齊金屬腐蝕缺陷里程和鐘點分布比對圖如圖3所示。

2次內(nèi)檢測全部金屬腐蝕缺陷總數(shù)量為2 323個，依據(jù)表3缺陷分類原則可將金屬腐蝕缺陷分類成活性缺陷點為1個、非活性缺陷點為98個、新增缺陷點為48個、其他缺陷點為2 176個。

2.3.3" 腐蝕速率計算

依據(jù)缺陷分類結(jié)果，進一步對活性缺陷點、非活性缺陷點、新增缺陷點的腐蝕增長速率展開了分析。值得注意的是，非活性缺陷點中存在缺陷深度增長小于0的數(shù)據(jù)，嚴(yán)格來說，此類數(shù)據(jù)有可能是因為2次檢測差異導(dǎo)致出現(xiàn)深度減小的情況，不具備研究意義。因此，本文只對2次內(nèi)檢測深度增長大于0的非活性缺陷點進行了研究。本文選用全壽命方法計算腐蝕增長速率，2次內(nèi)檢測中活性缺陷點和非活性缺陷點的腐蝕增長速率沿里程的分布情況如圖4所示。

由圖可知，活性缺陷點在16 km附近，該缺陷深度以每年超過0.2 mm的速度增長，取臨界深度為60%wt，則預(yù)測該缺陷的剩余壽命還有7.75年，因此該缺陷最晚需在2029年進行修復(fù)處置。

非活性缺陷點則分布在管線0～10 km、39～46 km處，這些缺陷點的深度以每年不超過0.1 mm的速度增長，基于預(yù)防性維護原則，應(yīng)對這些區(qū)域加強巡護，監(jiān)測管線周圍環(huán)境及腐蝕缺陷的變化情況，以確保這些金屬腐蝕的生長在可控范圍內(nèi)，不會影響管線運行安全。

新增缺陷點的腐蝕增長速率沿里程的分布情況如圖5所示。

由圖5可知，新增缺陷點大部分集中在管線20 km和45 km附近，且腐蝕增長速率都大于0.1 mm/a。結(jié)合管線本體修復(fù)臺賬，進一步對腐蝕深度增長超過0.4 mm/a的15處新增缺陷進行分析，發(fā)現(xiàn)其中有9處已經(jīng)于2022年9月份進行了修復(fù)。對于其余6處新增缺陷點，基于預(yù)防性維護的原則，無論這些金屬損失的剩余壽命預(yù)測結(jié)果如何，都建議對這些金屬腐蝕缺陷予以重點關(guān)注，并結(jié)合沿線地理特征分析金屬腐蝕產(chǎn)生的原因，必要時開挖驗證，并進行相應(yīng)的修復(fù)處置。

3" 結(jié)論

通過建立環(huán)焊縫與缺陷對齊方法，實現(xiàn)了2次內(nèi)檢測數(shù)據(jù)對齊，形成了管道全部特征信息對齊列表，為管道管理提供了基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)支撐。依據(jù)內(nèi)檢測對齊結(jié)果，結(jié)合缺陷分類原則，查找出金屬腐蝕缺陷中的活性缺陷點、新增缺陷點、非活性缺陷點，進一步分析其腐蝕增長速率，更準(zhǔn)確地評估腐蝕缺陷隨時間發(fā)展的情況，據(jù)此制定更加科學(xué)、合理的預(yù)防措施及修復(fù)再檢計劃，從而優(yōu)化管道完整性管理和風(fēng)險管控流程，進而保障管道持續(xù)安全穩(wěn)健的運行。

因檢測商和識別規(guī)則的不同，導(dǎo)致2次內(nèi)檢測在識別特征時存在差異，在缺陷內(nèi)外表面位置和時鐘方向的識別上存在較大的差距，導(dǎo)致某些可能一致的缺陷無法對齊。因此建議建立長輸管道內(nèi)檢測數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系，確保在不同檢測規(guī)則下的內(nèi)檢測數(shù)據(jù)能轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，不會在特征識別、缺陷識別或者數(shù)據(jù)度量時呈現(xiàn)不同的含義。在此基礎(chǔ)上，借助數(shù)據(jù)挖掘領(lǐng)域最新方法，結(jié)合管道實際業(yè)務(wù)狀況，探究多輪內(nèi)檢測數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)價值和發(fā)展規(guī)律，建立管道風(fēng)險預(yù)測模型，進一步提升管道完整性管理水平，推動管道風(fēng)險管控的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

參考文獻：

[1] 王良軍，李強，梁菁嬿.長輸管道內(nèi)檢測數(shù)據(jù)比對國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].油氣儲運，2015，34（3）：233-236.

[2] 趙尉花，邢占元，王奉.管道內(nèi)檢測數(shù)據(jù)比對分析研究[J].管道保護，2019，48（5）：30-37.

[3] 油氣管道內(nèi)檢測技術(shù)規(guī)范：SY/T 6597—2018[S].

[4] 孫浩，帥健.長輸管道內(nèi)檢測數(shù)據(jù)比對方法[J].油氣儲運，2017，36（7）：775-780，794.

[5] 郭宏.長輸管道腐蝕缺陷的評價[J].油氣田地面工程，2013（6）：110.

[6] 季壽宏，丁楠，張國民，等.管道內(nèi)檢測數(shù)據(jù)比對分析軟件開發(fā)及應(yīng)用研究[J].石油化工自動化，2018，54（4）：47-51，60.

[7] 管道內(nèi)檢測：SY/T 6597—2012[S].