管道完整性管理——整理稿

1、管道完整性管理整理稿一、管道完整性管理的概念二、國內(nèi)外管道完整性發(fā)展的現(xiàn)狀三、完整性管理的主要內(nèi)容四、對PIM的建議與展望1.1、管道完整性管理的概念 管道完整性管理的概念 PIM(Pipeline Integrity Management)定義為，管道公司根據(jù)不斷變化的管道因素，對油氣管道運(yùn)營中面臨的風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行識別和技術(shù)評價(jià)風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行識別和技術(shù)評價(jià)，制定相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)控制對策，不斷改善識別到的不利影響因素，從而將管道運(yùn)營的風(fēng)險(xiǎn)水平控制在合理的、可接受的范圍內(nèi)，通過監(jiān)測、檢測、檢驗(yàn)監(jiān)測、檢測、檢驗(yàn)等各種方式，獲取獲取與專業(yè)管理相結(jié)合的管道完整性的信息管道完整性的信息，對可能使管道失效的主要威脅

2、因素進(jìn)行檢測、檢驗(yàn)主要威脅因素進(jìn)行檢測、檢驗(yàn)，據(jù)此對管道的適應(yīng)性進(jìn)行評估適應(yīng)性進(jìn)行評估，最終達(dá)到持續(xù)改進(jìn)、減少和預(yù)防管道事故發(fā)生、經(jīng)濟(jì)合理地保證管道安全運(yùn)行的目的。1.2、管道完整性管理的概念（續(xù)） 管道完整性管理的內(nèi)涵管道在物理上和功能上是完整的；管道處于受控狀態(tài)；管道運(yùn)行商已經(jīng)并仍將不斷采取行動防止管道事故的發(fā)生；管道完整性與管道的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行、維護(hù)、檢修和管理的各個(gè)過程是密切相關(guān)的2.1、國內(nèi)外管道完整性發(fā)展的現(xiàn)狀 美國：始于20世紀(jì)70年代，至90年代初期，美國的許多油氣管道都已應(yīng)用了完整性評價(jià)完整性評價(jià)與完完整性管理技術(shù)整性管理技術(shù)來指導(dǎo)管道的維護(hù)工作。 歐洲：歐洲管道工業(yè)發(fā)達(dá)國

3、家從80年代開始制定和完善管道風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)，建立油氣管道風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的信息數(shù)據(jù)庫信息數(shù)據(jù)庫，深入研究各種故障因素的全概率模型全概率模型，研制開發(fā)實(shí)用的評價(jià)軟件程評價(jià)軟件程序序，使管道的風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)技術(shù)向著定量化、精確化和智能化的方向發(fā)展。2.2 國外主要研究成果 ASME B31.8 S輸氣管道系統(tǒng)完整性管理 API 579適應(yīng)性評價(jià)推薦做法 API RP1129保證危險(xiǎn)液體輸送管道完整性的推薦做法 API RP1160管理危險(xiǎn)液體輸送管道完整性管理推薦做法2.3 國外主要技術(shù)管理內(nèi)容管道風(fēng)險(xiǎn)管理 地質(zhì)災(zāi)害與風(fēng)險(xiǎn)評估管道安全運(yùn)行的狀態(tài)監(jiān)測管理（腐蝕探頭監(jiān)測、管道氣體泄露監(jiān)測、超聲探傷監(jiān)測、氣體成分監(jiān)

4、測、壁厚測量監(jiān)測、粉塵組分監(jiān)測、腐蝕性監(jiān)測等）管道狀況檢測管理（智能檢測、防腐層檢測，土壤腐蝕性檢測等）結(jié)構(gòu)損傷評估管理土工與結(jié)構(gòu)評估技術(shù)管理缺陷分析和評定技術(shù)管理管道維護(hù)技術(shù)管理2.4 我國完整性管理發(fā)展歷程80年代初，開展“壓力容器缺陷評定規(guī)范”的研究和編制，形成了CV-DA-1984規(guī)范?！鞍宋濉逼陂g，開展“在役鍋爐壓力容器安全評估與爆炸預(yù)防技術(shù)研究”，形成面型缺陷斷裂評定規(guī)程SAPV-95(草案)。“九五”期間，開展“在役工業(yè)壓力管道安全評估與重要壓力容器壽命預(yù)測技術(shù)研究”。油氣管道的安全評價(jià)與完整性管理開始于1998年，主要應(yīng)用在輸油管道上。中國石油管道公司管道科技研究中心做了一定的

5、基礎(chǔ)工作，建立了管道完整性管理體系和管道基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，確定了完整性數(shù)據(jù)庫的APDM模型，實(shí)現(xiàn)了管道數(shù)據(jù)與管道地理信息系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合，建立了缺陷評價(jià)系統(tǒng)，開發(fā)了風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)和管理系統(tǒng)。2.5 我國采用的主要技術(shù)與方法 管道內(nèi)外檢測 腐蝕監(jiān)測 風(fēng)險(xiǎn)評價(jià) 缺陷評價(jià) 缺陷修復(fù)技術(shù)等 但還沒有一套系統(tǒng)、綜合的輸氣管道系統(tǒng)完整性評價(jià)和管理體系3.1 完整性管理的主要內(nèi)容 可靠性評價(jià) 風(fēng)險(xiǎn)評價(jià) 基于風(fēng)險(xiǎn)管理檢測 管道的完整性維護(hù)3.2 可靠性評價(jià) 可靠性評價(jià)可靠性評價(jià) 管道可靠性評價(jià)研究的熱點(diǎn)主要有管道剩余強(qiáng)度評價(jià)剩余強(qiáng)度評價(jià)和剩余壽命的預(yù)測剩余壽命的預(yù)測兩個(gè)方面。管道剩余強(qiáng)度評價(jià)的研究主要是為了研究缺陷是否能在

6、，某一操作壓力下允許存在，以及在某一操作壓力下允許存在的最大缺陷尺寸，對管道的承載能力作出科學(xué)的評價(jià)，從而為管道的維修計(jì)劃和安全管理提供科學(xué)的依據(jù)；管道剩余壽命的預(yù)測主要是為了了解管線腐蝕情況，確知腐蝕管線對于整個(gè)管線結(jié)構(gòu)完整性的影響，它是在動力學(xué)長大規(guī)律基礎(chǔ)上預(yù)測管道剩余壽命，為制定管道檢測周期提供科學(xué)依據(jù)。3.2.1 剩余強(qiáng)度評價(jià) 腐蝕管道剩余強(qiáng)度評價(jià)指南ASME B31G 有缺陷結(jié)構(gòu)完整性的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)CEGB-R/H/R6 適用性推薦作法API 579 焊接結(jié)構(gòu)缺陷可接受性評價(jià)方法指南BSI PD6493 壓力容器安全評定規(guī)范WES 2805 97 焊接結(jié)構(gòu)缺陷驗(yàn)收評估方法指南BSI BS

7、 7910剩余強(qiáng)度評價(jià)的研究相對成熟 3.2.1 剩余強(qiáng)度評價(jià)（續(xù)） 用有限元分析，它分為彈性分析和非線性分析。由于這種方法考慮了多種載荷的聯(lián)合作用，同時(shí)可以模擬復(fù)雜的腐蝕形狀，因而使得分析模型更加接近實(shí)際，結(jié)果更加精確和客觀。 以彈塑性力學(xué)理論為基礎(chǔ)，建立適當(dāng)模型，分析管線剩余強(qiáng)度是評價(jià)管道剩余強(qiáng)度的另一種方法。 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)也被引入了管道剩余強(qiáng)度評價(jià)研究中。3.2.2 剩余壽命預(yù)測 與剩余強(qiáng)度評價(jià)研究相比，剩余壽命預(yù)測的研究還不成熟，上述幾種國外標(biāo)準(zhǔn)中只有API 579中有粗略的談到，其他標(biāo)準(zhǔn)根本未涉及剩余壽命的預(yù)測。由于管道腐蝕因素復(fù)雜多變，腐蝕規(guī)律不易掌握?，F(xiàn)在研究管材腐蝕動力學(xué)規(guī)律的主要

8、方法有：實(shí)驗(yàn)室加速實(shí)驗(yàn)法和現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)掛片法。3.3 風(fēng)險(xiǎn)評價(jià) 主要是確定管道失效因素，并對管道失效概率及其后果嚴(yán)重性指標(biāo)進(jìn)行量化。通過風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)可獲得管道風(fēng)險(xiǎn)等級，以確定優(yōu)先開展完整性評價(jià)的管段區(qū)域及重點(diǎn)預(yù)防的失效原因。風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)過程中應(yīng)遵守相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)，通常采用最低合理可行原則 (As Low As Reasonably Practically)，也可采用法默曲線 (Farmer curve)來判斷系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)水平。 風(fēng)險(xiǎn)的定義為失效概率（Failure probability）和失效后果（Failure Consequence）的乘積，對于油氣輸送管道的風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)是各種可能失效類型帶來的風(fēng)險(xiǎn)求和。3.

9、3 風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)（續(xù)） 進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)之前，首先應(yīng)對所評價(jià)管道的潛在危害因素進(jìn)行識別。管道的潛在危害因素包括：制管缺陷、現(xiàn)場施工缺陷、內(nèi)外電化學(xué)腐蝕、應(yīng)力腐蝕、第三方破壞和地質(zhì)災(zāi)害等。 完成危害因素識別后，結(jié)合管道失效案例、管道屬性數(shù)據(jù)（運(yùn)行參數(shù)、材料參數(shù)等）、環(huán)境數(shù)據(jù)等進(jìn)行綜合分析并在此基礎(chǔ)上開展管道的風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)。3.3 風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)（續(xù)） 風(fēng)險(xiǎn)等級計(jì)算通?？刹捎脙煞N方法： 一是采用專家打分專家打分法法 專家打分法是將專家意見與技術(shù)文獻(xiàn)的信息相結(jié)合，為每種事故發(fā)生的可能性及其后果分配一個(gè)相對值，從而計(jì)算出相對風(fēng)險(xiǎn)值的大小，以反映管道風(fēng)險(xiǎn)水平的高低。 二是采用危險(xiǎn)性矩陣危險(xiǎn)性矩陣法法 危險(xiǎn)性矩陣法是以管道

10、失效概率及其后果嚴(yán)重性指標(biāo)構(gòu)成矩陣的行和列，在對失效概率及后果嚴(yán)重性程度分級條件下度量管道失效風(fēng)險(xiǎn)的大小。3.4 基于風(fēng)險(xiǎn)管道檢測防止事故發(fā)生措施主要有兩種。 實(shí)施并完善含缺陷管道的使用原則，即適用性原則 ,它是指含缺陷管道允許存在缺陷情況下，繼續(xù)工作一段時(shí)間，但在此時(shí)間段內(nèi)應(yīng)保證缺陷不能發(fā)展到造成管道失效的臨界值。 推行視情維修技術(shù)，是指在風(fēng)險(xiǎn)評估基礎(chǔ)上，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)化分析，合理確定管段維修順序，進(jìn)而做出最佳維修決策，從而確保管道系統(tǒng)完整性。實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)控制策略主要目的是為防止事故發(fā)生以及降低系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)。3.4 基于風(fēng)險(xiǎn)管道檢測（續(xù)）降低管道系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)可采用以下措施： 建設(shè)與執(zhí)行有關(guān)國際通用及國內(nèi)的

11、相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)法規(guī)。法規(guī)的健全完善程度對降低風(fēng)險(xiǎn)有直接關(guān)系，針對腐蝕管道它不僅應(yīng)明確規(guī)定要進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估，還要指出風(fēng)險(xiǎn)降低的指定程度；并且應(yīng)允許采用從環(huán)境出發(fā)因地制宜的實(shí)施措施。 加強(qiáng)基于風(fēng)險(xiǎn)的檢測技術(shù)實(shí)施。3.5 管道的完整性維護(hù) 含缺陷管道經(jīng)過風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)后通常將管道風(fēng)險(xiǎn)劃分成四個(gè)等級進(jìn)行管理。 傳統(tǒng)意義上的完整性維修措施主要有修補(bǔ)防腐覆蓋層、套管修補(bǔ)及更換腐蝕管段等三種基本方法。4、對PIM的建議與展望 管道完整性管理最終要采用IT技術(shù)實(shí)現(xiàn)可視化與數(shù)字化的完整性管理，完整性管理的內(nèi)容通過GIS、EAM等系統(tǒng)設(shè)置的管道本體、管道工藝、自控、通訊等的建設(shè)信息、運(yùn)行信息和設(shè)備信息，進(jìn)行缺陷或故障的安全評價(jià)和風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)，并結(jié)合管道的位置信息、圖形信息、地理信息、設(shè)備參數(shù)、運(yùn)行信息等進(jìn)行有效的完整性評價(jià)