對天然氣管道完整性管理的思考

吳 超 王彥青 杜 碩

（中國石油西氣東輸管道公司，南京 210002）

1 實施管道完整性管理的重要性

20世紀初至今世界石油工業(yè)發(fā)展迅速。石油工業(yè)的發(fā)展也給管道工業(yè)的發(fā)展注入了新的活力。石油天然氣的管道運輸對我國國民經(jīng)濟起著非常重要的作用。油氣輸送管道穿越地域廣闊，服役環(huán)境復(fù)雜，一旦發(fā)生失效破壞，往往造成巨大的經(jīng)濟損失，造成生態(tài)環(huán)境的破壞和人員傷亡。據(jù)統(tǒng)計，我國現(xiàn)有長距離油氣輸送管線4.86×104km，城市燃氣管道10×104km左右，其中有60%已進入事故多發(fā)期，潛在危險很大。

從美國、西歐、前蘇聯(lián)等國家多年的事故統(tǒng)計分析中可以看出，第三方損傷、腐蝕、施工及材料損傷、誤操作是引發(fā)管道事故的主要原因。天然氣管道事故的人員傷亡率高于輸油管道。從美國重大事故的統(tǒng)計中可以看出，海洋輸氣管道的傷亡率大于陸地管道，兩者造成人員傷亡的原因中，處于第一和第二位的都是第三方損傷與設(shè)備故障、誤操作。這兩個原因均與管道的管理有關(guān)。由此可以看到，全面提高安全管理水平是降低管道事故率的重要環(huán)節(jié)。

結(jié)合國內(nèi)的國情、生產(chǎn)運行與設(shè)施實行情況，當前安全形勢嚴峻。保證新建管道的本質(zhì)安全和安全合理地繼續(xù)使用那些存在著各種缺陷的老管道，是管道企業(yè)必須解決的問題。完整性管理的重要性就在于它能持續(xù)不斷地提高新建和在役管道的整體管理水平，從而保障管道的安全運行。

2 管道完整性管理的概念

2.1 管道完整性（Pipeline Integrity）是指：

（1）管道始終處于安全可靠的工作狀態(tài)；（2）管道在物理上和功能上是完整的，管道處于受控狀態(tài)；（3）管道運營商不斷采取行動防止管道事故的發(fā)生；（4）管道完整性與管道的設(shè)計、施工、運行、維護、檢修和管理的各個過程是密切相關(guān)的。

2.2 管道完整性管理PIM（Pipeline Integrity Management）定義為：管道公司根據(jù)不斷變化的管道因素，對天然氣管道運營中面臨的風(fēng)險因素進行識別和技術(shù)評價，制定相應(yīng)的控制對策不斷改善識別到的不利影響因素，從而將管道運營的風(fēng)險水平控制在合理的、可接受的范圍內(nèi)，建立以通過監(jiān)測、檢測、檢驗等各種方式，獲取與專業(yè)管理相結(jié)合的管道完整性的信息，對可能使管道失效的主要威脅因素進行檢測、檢驗，據(jù)此對管道的適應(yīng)性進行評估，最終達到持續(xù)改進、減少和預(yù)防管道事故發(fā)生、經(jīng)濟合理地保證管道安全運行的目的。

3 管道完整性管理的技術(shù)內(nèi)涵

3.1 管道完整性管理的原則

3.1.1 在設(shè)計、建設(shè)和運行新管道系統(tǒng)時，應(yīng)融入管道完整性管理的理念和做法。

3.1.2 結(jié)合每一條管道的具體情況，進行動態(tài)的管道完整性管理。

3.1.3 建立負責(zé)進行管道完整性管理的機構(gòu)和管理流程，配備必要的手段。

3.1.4 對所有與管道完整性相關(guān)的信息進行分析、整合。

3.1.5 必須持續(xù)不斷地進行管道完整性管理。

3.1.6 在管道完整性管理過程中應(yīng)當不斷采用各種新技術(shù)。

管道完整性管理是一個與時俱進的連續(xù)過程。管道的失效模式是一種時間依賴的模式，腐蝕、老化、疲勞、自然災(zāi)害、機械損傷等都能夠引起管道失效，必須持續(xù)不斷地對管道進行風(fēng)險分析、檢測、完整性評價、維修及人員培訓(xùn)等完整性管理。

3.2 管道完整性管理流程

管道完整性管理的核心是完整性評價。管道的完整性評價包括管道本體的完整性評價和站場設(shè)施的完整性評價,有時也包括儲氣庫的完整性評價。具體評價工作有,管道本體的適用性評價、防腐涂層的有效性評價、站場設(shè)施的故障診斷、地震及地質(zhì)災(zāi)害評估等。

3.3 管道完整性管理的關(guān)鍵技術(shù)

管道完整性管理是跨學(xué)科的系統(tǒng)工程,它所涉及的不僅僅是自然科學(xué)與工程技術(shù),而且還包括政策、法律、經(jīng)濟、管理等社會科學(xué)。在自然科學(xué)與工程技術(shù)層面,完整性管理和數(shù)學(xué)、物理學(xué)、地質(zhì)學(xué)及石油工程、機械工程、材料科學(xué)與工程、工程力學(xué)、可靠性工程、信息科學(xué)與工程等學(xué)科有密切關(guān)系。從實用角度,它的關(guān)鍵技術(shù)包括失效分析及失效案例庫的建立、危險因素與危險源識別技術(shù)、風(fēng)險評價技術(shù)、管道檢測技術(shù)、適用性評價技術(shù)、機械設(shè)備故障診斷技術(shù)、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警及評估技術(shù)、地理信息系統(tǒng)的建立等方面。

4 影響管道安全的主要因素

影響管道安全的主要因素有設(shè)計、制造、施工、管道環(huán)境、運行管理維護、第三方破壞。設(shè)計因素主要有管道強度的安全裕度、允許最大操作壓力與實際操作壓力的裕度、管道應(yīng)力變化與頻率、管道沉降等;制造因素有管材的內(nèi)部和表面缺陷、焊縫缺陷、制管偏差與質(zhì)量控制;施工因素有管道的敷設(shè)、焊接、補口、檢驗、回填、試壓、監(jiān)理、施工隊伍資質(zhì)等;腐蝕因素有與管內(nèi)介質(zhì)腐蝕性強弱和防腐措施有關(guān)的內(nèi)腐蝕,與陰極保護、外防腐層質(zhì)量、土壤腐蝕性、電流干擾、應(yīng)力腐蝕等因素有關(guān)的外腐蝕;管理、維護因素有由于管理水平、技術(shù)水平、員工素質(zhì)和監(jiān)督機制不健全引起的錯誤操作帶來的破壞。第三方破壞是指管道附近區(qū)域人為活動造成的管道結(jié)構(gòu)或性能的破壞,主要因素有管道最小埋深、人群活動水平、公眾教育狀況、管道地面設(shè)施等。

根據(jù)國內(nèi)外管道事故統(tǒng)計資料分析,影響管道安全的因素在形成的管道事故中所占的比例不同,腐蝕、第三方破壞是最主要的因素。

5 天然氣管道完整性管理體系發(fā)展建議

我國先后頒布了完整性管理的相關(guān)標準,開展了評價方法與檢測技術(shù)的研究,但管道完整性管理體系的建設(shè)在系統(tǒng)性、完整性、先進性上同國外相比還有較大差距,還有許多基礎(chǔ)工作需要開展和完善。

5.1 明確完整性管理的研究范疇,建立健全我國相關(guān)的規(guī)范、標準,加強對完整性管理的技術(shù)支持力度和監(jiān)管力度。其次,根據(jù)我國實際情況對不同時期、不同條件的管道,制定不同層次、分段實施的完整性管理計劃。

5.2 創(chuàng)建我國管道多參數(shù)大型數(shù)據(jù)庫,建立可以適應(yīng)未來評價需要的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)和基本程序,搭建數(shù)據(jù)共享平臺,并將其作為整條管道安全評價的基礎(chǔ)資料之一進行管理。強化管道缺陷智能檢測能力,加強管道的檢測及其數(shù)據(jù)庫、管道腐蝕數(shù)據(jù)庫的建設(shè),并且不斷更新完善,對管道、防護層狀況以及其它在役設(shè)備進行動態(tài)管理。

5.3 在新管道建設(shè)過程中,堅持做好設(shè)計的安全預(yù)評價、安全評價與安全驗收等工作。對近年來新建的大型管道,在已有設(shè)計、工程驗收的安全評價基礎(chǔ)上,及時制定數(shù)據(jù)收集、基線評價、完整性管理程序的計劃并逐步實施。

5.4 大力發(fā)展管道完整性評價方法和評價軟件技術(shù)。對風(fēng)險評價中可接受的事故水平、管道相對風(fēng)險評分等級、管道腐蝕程度劃分、維修或更換管段的依據(jù)、HCA地區(qū)的劃分等，應(yīng)借鑒國外標準并根據(jù)我國具體情況來確定，加強管道完整性體系的科研及其成果應(yīng)用。

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