管道檢測與評價技術(shù)

管道檢測與評價技術(shù)

3中國石油管材研究所

■0TURUIARGOOI1SREST\RCH(TNTFROFCNPC產(chǎn)業(yè)為標(biāo)科技為本服務(wù)為魂油田為根

管道檢測與評價技術(shù)

中國石油管材研究所

安全評價與完整性研究中心

中國石油管材研究所

TUBULARGOOIISRfSEARCIlCENTEROFCNPC產(chǎn)業(yè)為標(biāo)科技為本服務(wù)為魂油田為根

匯報提綱

一、管道檢測技術(shù)

I、管道檢測與安全評價的必要性

2、相關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)對實(shí)施管道檢測的規(guī)定

3、管道檢測標(biāo)準(zhǔn)

4、管道檢測技術(shù)

5、基于風(fēng)險的管道檢測技術(shù)

6、檢測技術(shù)發(fā)展趨勢

WBl1ARIME.\^RUN國產(chǎn)）U^標(biāo)^4^?3本服務(wù)油田為根

二、管道安全評價技術(shù)

1、管道安全評價概念

2、管道安全評價標(biāo)準(zhǔn)

3、含缺陷管道剩余強(qiáng)度評價

4、含缺陷管道剩余壽命JS測

5、管道安全評價技術(shù)最新進(jìn)展

6、管道安全評價案例

nHI"R<EI>S，SFFK<I"T:MK<*CNST產(chǎn)）11^標(biāo)為本油田為根

一、管道檢測技術(shù)

1>管道檢測與安全評價的必要性

管道運(yùn)輸是石油、天然氣最經(jīng)濟(jì)、合理的運(yùn)輸方式.由于石油、

天然氣的易燃、易爆性和具有毒性等特點(diǎn)，管道的安全運(yùn)行非常重

要.

油氣輸送管道長時間服役后，會因外部干擾、腐蝕、管材和施工

質(zhì)量等原因發(fā)生失效事故，導(dǎo)致火災(zāi)、爆炸、中毒，造成重大經(jīng)濟(jì)損

失、人員傷亡和環(huán)境污染.

通過管道的檢測與安全評價，不僅可以大大減小管線事故發(fā)生

率，而且可以避免不必要和無計劃的管道維修和更換，從而獲得巨大

經(jīng)濟(jì)效拉和社會效益.

nBlI^R（；?ll>S^RI：srjU?IMTN?TR<Nrc產(chǎn)優(yōu)^標(biāo)科的3本服務(wù):?3^油田卻6

2、相關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)對實(shí)施管道檢測的規(guī)定

02000年4月24日由原國家經(jīng)貿(mào)委發(fā)布并實(shí)施的17號令《石油

天然氣管道安全監(jiān)督與管理暫行規(guī)定》

第三十四條石油管道應(yīng)當(dāng)定期進(jìn)行全面檢測.新速石油管道應(yīng)當(dāng)在

投產(chǎn)后三年內(nèi)進(jìn)行檢測，以后視管道運(yùn)行安全狀況痍定檢測周期，

最多不超過八年.

第三十五條石油企業(yè)應(yīng)當(dāng)定期對石油管道進(jìn)行一般性檢測,新建管

道必須在一年內(nèi)檢測，以后視管道安全狀況每一至三年檢測一次.

0SY/T5922-2003《天然氣管道運(yùn)行規(guī)范》

8.4.4.I新瓏管道應(yīng)在I年內(nèi)進(jìn)行一瓶性檢測，以后根據(jù)管道運(yùn)行

安全狀況每17年檢測一次.

8.4.4.2新建管我應(yīng)在3年內(nèi)進(jìn)行全面性檢測，以后根據(jù)管道運(yùn)行

安全狀況確定全面檢測周期，最多不應(yīng)超過5年.

SimI^R（EIM?JKSKIUIMT、%（?CNST產(chǎn)標(biāo)為本油田為根

對檢測（安全評價）單位的規(guī)定

0《中華人民共和國安全生產(chǎn)法》

第大十二條承擔(dān)安全評價、認(rèn)證、檢測、檢險的機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)具備國家規(guī)定

的資質(zhì)條件，并對其作出的安全評價、認(rèn)證、檢測、檢瞼的結(jié)果負(fù)責(zé).

0原國家經(jīng)貿(mào)委7號令U油天然氣管道安全監(jiān)督與管理暫行規(guī)定》

第三十三條從事石油管道技術(shù)檢測檢險的單位必須取得國務(wù)院石油工業(yè)

行政主管部門認(rèn)定的相應(yīng)資質(zhì)，并對其檢測檢蹌的結(jié)果負(fù)責(zé).

01996年4月23日原勞動部發(fā)布并實(shí)施的勞部發(fā)（1996）140號文件《壓力

管道安全管理與監(jiān)察規(guī)定》

第十三條新建，擴(kuò)延、改速的壓力管道應(yīng)由有資格的檢驗(yàn)單位對其安裝

質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)督檢艙；在用壓力管道直由有資格的檢蜂單位進(jìn)行定期檢瞼.

020034月II日發(fā)布并于2003年6月I日起施行的國務(wù)院第371號令《情種

設(shè)備安全監(jiān)察條例》

第六條驗(yàn)種設(shè)備檢驗(yàn)檢*1機(jī)構(gòu)，應(yīng)當(dāng)依照本條例規(guī)定，進(jìn)行檢臉檢測工

作，對其檢瞼檢測結(jié)果、暮定結(jié)論承擔(dān)法律責(zé)任.

Tl'BUl.ARGOOIISRESEARIH<TNTEROFCNPC產(chǎn)亞為標(biāo)科技為本服務(wù)為魂油田為根

~管道檢測標(biāo)準(zhǔn)

國外

I?NACERPOI02-2002RecommendedPracticeIn-lineInspectionof

Pipelines（管道內(nèi)檢測推薦作法）

2、API1163-2005In-lineInspectionSystemsQualification

Siandard（管道內(nèi)檢測系統(tǒng)合格標(biāo)準(zhǔn)）

3、API580-2002Risk-BasedInspection（基于風(fēng)險的檢測）

國內(nèi)

I、SY/T0036-2000埋地鋼質(zhì)管道強(qiáng)制電流閘極保護(hù)設(shè)計規(guī)范

2、SY/T0017-1996埋地鋼質(zhì)管道直流?排流保護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

3,SYH0032-2000埋地鋼質(zhì)管道交流排流保護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

4、SY/T0086-2003陰極保護(hù)管道的電絕年標(biāo)準(zhǔn)

5、SY/T0023-1997理地鋼質(zhì)管道陰極保護(hù)參數(shù)測試方法

6、SYH0066-1992管道防腐層厚度無檢測量方法（磁性法）

7、SY/T0063-1992鋼管防腐層檢漏試臉方法

中國石油■材研究所

TIHl'I.ARGOOIISRESEARCHCENTEROF（NPC產(chǎn)業(yè)為標(biāo)科技為本服務(wù)為源油田為根

8、SY/T0379-1998鋼質(zhì)管道煤焦油磁漆外防腐層技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

9、SY/T6063-1994埋地鋼質(zhì)管道防腐絕緣層電阻率現(xiàn)場測量技術(shù)規(guī)定

10、SY/T6597-2004鋼質(zhì)管道內(nèi)檢測技術(shù)規(guī)范

11、SY/T0087-1995鋼質(zhì)管道及儲罐腐蝕與防護(hù)調(diào)查方法標(biāo)準(zhǔn)

12、SY/T0443-1998常壓鋼制焊接儲隼及管道滲透檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

13、SY/T4080-1995管道、儲罐滲漏檢測方法

14、SY/T5919-1994埋地鋼質(zhì)管道干線電法保護(hù)技術(shù)管理規(guī)程

15、Q/SYJS0054-2005鋼制管道內(nèi)檢測執(zhí)行技術(shù)規(guī)范

8

nHl(?CN^r產(chǎn)標(biāo)本服務(wù);油田為根

4、管道檢測技術(shù)

統(tǒng)計表明，影響管道安全運(yùn)行的三大因素為：

0防腐層的老化、破損

0管體的腐位

0第三方破壞

管道檢測主要針對上述三類問題，分為：

0內(nèi)檢測

0外檢測

管道內(nèi)檢測技術(shù)(SmarIPig)

缺陷類型檢測儀器檢測方法

1、腐蝕1,漏磁檢測器1.漏磁檢測技術(shù)

2、裂紋2、超聲波壁厚檢測器2,超聲波檢測技術(shù)

3、幾何變形3、超聲波裂紋檢測器3、射線檢測技術(shù)

4、HIC4、通徑檢測器4、電磁聲納檢測技術(shù)

5、分層5、渦流檢測技術(shù)

10

管道內(nèi)檢測主要以國外公司為主

0PII公司

0ROSEN公司

GEPH的系列化檢測器

金屬損失類

缺陷檢測器

裂紋類

缺陷檢測器

通徑檢測器

Ca/SconII

MagneScan海"滋檢測器

MagneticFluxLeakage

主要適用/:

?金屈兒人探—管道內(nèi)外腐蝕等

?油氣管道都適用

13欠還可以探測

?環(huán)焊縫缺陷

?管道金屈外接物

?管道材質(zhì)硬疤

12

超聲波壁厚檢測器USWM

Ultrasound-TimeofFlight

主要適用于

,i「、探刑——管道內(nèi)外腐蝕

?輸油或液體管線

其次還可以探測

?夾層缺陷

?氫鼓泡

UltraScanWM

Transcan

漏磁原理-環(huán)向磁場

上:要適用一:

?軸向狹長金屬損失缺陷

其次坯可探測:

?自焊縫裂紋

TranScan

14

UltrascanCD-超聲波裂紋探測滯

Ultrasound-450ShearWave

卜夏玷用r

?討體必力必核裂紋

還可探泅到

?煒緝的矮燈機(jī)依純rg以

高精度輸氣管線裂紋檢測器16

ROSEN公司系列化檢測器

0腐蝕檢測器：CDP

0軸向裂紋檢測器：AFD

。裂紋及涂層剝離檢測器：RoCD2

0幾何尺寸檢測器：EGP

ROSEN-軸向裂紋檢測器

18

裂紋及涂層剝離檢測器

RoCD2consistsofthefollowingsystemcomponents:

?battery,electronicandmomorymodules

-crackdetectioncHanr?els

-coatingdisbondmentcbiannels

-odom^torunit

?speedcontrolunit(optional)

19

幾何尺寸檢測器

-StandardROSENToolBody

-GeometrySensorDevice

-OdometerSystem

-MechanicalDipperSystem

?TemperatureSensor

?Transmitter

-On-BoardComputerDeviceGeometrySensorDevice

-External,PortableComputerUnitwith8Channels

TemperatureSensor

Dipperand

OdometerSystem

管道外檢測技術(shù)

檢測內(nèi)容檢測儀器檢測方法

1、外防腐層的檢測PCM^r測儀選頻?變頻法

?破損檢測儀

DCVG-CIPSPearson法

?漏點(diǎn)SL2098防腐層漏點(diǎn)檢測儀

法

?老化PCM

DCVG檢測法

2、陰極保護(hù)有效性檢測DCVG-CIPS檢測儀

?保護(hù)電位RD-SCM檢測儀CIPS檢測法

,雜散電流雜散電流測試法

3、管體檢測導(dǎo)波檢測儀

,腐蝕C掃描檢測儀

?第三方破壞超聲波檢測儀

測厚儀

測深尺

PCM(pipelinecurrentmapping)(管中電流法)

PCM檢測儀器由兩部分組成：

0發(fā)射機(jī)可同時向管道施加多個頻率的電流信號；

0接收機(jī)可接收發(fā)射機(jī)所發(fā)射的不同頻率的電流信號,

追蹤探測施加的電流信號強(qiáng)度并可存儲檢測數(shù)據(jù)。

22

基本原理——電流法

由發(fā)射機(jī)向管道發(fā)射某一頻率的信號電流，電流流經(jīng)管

道時，在管道周圍產(chǎn)生一相應(yīng)磁場。當(dāng)管道防護(hù)層完好時，

隨著管道的延伸，電流較平穩(wěn)，無電流流失現(xiàn)象或流失較

少，其在管道周圍產(chǎn)生的磁場比較穩(wěn)定；當(dāng)管道防護(hù)層破損

或老化時.在破損處就會有電流流失現(xiàn)象，隨著管道的延伸.

其在管道周圍磁場的強(qiáng)度就會減弱O

檢測人員在管道上方用接收機(jī)對管道周圍的磁場信號進(jìn)

行接收、處理后，可以直接讀出該處管道電流數(shù)據(jù)和管道埋

深等.逐點(diǎn)記錄測點(diǎn)的距離X及電流強(qiáng)度I,將現(xiàn)場測量數(shù)

據(jù)輸入計算機(jī)并經(jīng)計算機(jī)處理后，得到該管道防護(hù)層的評價

結(jié)果并可輸出圖形文件。23

質(zhì)量評判

0當(dāng)管道的防腐層由同種材料構(gòu)成，且各段的平均絕緣電阻差別

不大時，管道中電流強(qiáng)度的對數(shù)與管道遠(yuǎn)離供電點(diǎn)的距離成線

性關(guān)系變化，其斜率大小取決于防腐層的絕緣電阻值；

0當(dāng)出現(xiàn)電流突變時，往往是問題所在。

24

PCM管中電流檢測儀的主要用途

a、直接應(yīng)用

0測量管線的位置和埋深

0檢測防腐（保溫）層破損點(diǎn)

0查明電纜故障（低阻型）位置

b、擴(kuò)展應(yīng)用

0評價防腐（保溫）層的電氣性能

0查找犧牲陽極埋設(shè)位置

0陰極保護(hù)系統(tǒng)故障檢測

PCM管中電流檢測儀的特點(diǎn)

?防腐層漏點(diǎn)檢測

?防腐層等級評定

?儀器功率強(qiáng)大150W、檢測距離大

?計算出防腐層絕緣電阻的大小25

PC\股測結(jié)果：

。哈得輸油管線老線與新線的防

腐層防腐效果較好。全線的防

腐層平均電阻Rg大于10.2

KQ-m;.根據(jù)SY/T0036-

2000,煤焦油瓷漆的防腐層絕

緣電阻應(yīng)不小于10KQ%.據(jù)

此標(biāo)準(zhǔn)，防腐層的防腐性能綜

合等級可評定為優(yōu).

0局部管段檢測點(diǎn)上的防腐層有

破損，絕緣電阻較低，最低在

0.1KQ*以下，防腐層等級

為劣等。

哈得管線外防腐層PC卜檢測現(xiàn)場26

DCVG:directcurrentvoltagegradient

名稱：直流電壓梯度

主要功能：用于測試防腐層的破損點(diǎn)

27

檢測原理

0對于管道防腐層并加有陰極保護(hù)的埋地管線，當(dāng)防腐層

出現(xiàn)破損時，陰極保護(hù)電流將從破損點(diǎn)的周圍流向破損

處的管體，電流流過破損點(diǎn)周圍的土壤，在土壤電阻上

產(chǎn)生電壓降，在破損點(diǎn)周圍形成一個電壓梯度分布，這

個電壓梯度在破損點(diǎn)所在的地面上形成以破損點(diǎn)位置為

中心的一圈一圈的等位線。在接近破損點(diǎn)的部位，由于

電流密度增大，因而電位梯度也增大。這樣一個與管道

防腐層破損點(diǎn)相對應(yīng)的等位線，在地面上就有對應(yīng)的電

壓梯度分布。

0特點(diǎn)——利用陰極保護(hù)電流進(jìn)行檢測。28

SL2098防腐層漏點(diǎn)檢測儀

0這是一個古典的檢測方法，是由JohnPearson博士發(fā)明的，也

叫Pearson檢漏法。

。在國內(nèi)，也有將這種方法叫人體電容法。

基本原理——電位差法

當(dāng)一個交流信號加在金屬管道上時，在防護(hù)層破損點(diǎn)便

會有電流泄漏入土壤中，這樣在管道破損裸露點(diǎn)和土壤之間

就會形成電位差，且在接近破損點(diǎn)的部位電位差最大，用儀

器在埋設(shè)管道的地面上檢測到這種電位異常，即可發(fā)現(xiàn)管道

防護(hù)層破損點(diǎn)。

優(yōu)點(diǎn)

。很古老的防腐層漏點(diǎn)檢測方法，準(zhǔn)確率高；

0彳艮適合油田集輸管線以及城市管網(wǎng)防腐層漏點(diǎn)的檢測。

缺點(diǎn)

0抗干擾能力性能差；

。需要探管機(jī)及接收機(jī)配合使用，首先必須準(zhǔn)確確定管線

的位置，然后才能通過接收機(jī)接收到管線泄漏點(diǎn)發(fā)出的

信號；

0受發(fā)射功率的限制，最多可檢測5km；

。只能檢測到管線的漏點(diǎn)，不能對防腐層進(jìn)行評級；

。檢測結(jié)果很難用圖表形式表示，缺陷的發(fā)現(xiàn)需要熟練的

操作技藝。

CIPS檢測儀

CIPS:closeintervalpotentialsurvey

名稱：密間隔電位測試

功能：主要用于測試陰極保護(hù)的有效性

檢測儀器：加拿大陰極保護(hù)公司的DCVG/CIPS檢測儀

32

陰極保護(hù)測試的傳統(tǒng)方法

0在埋地管線的陰極保護(hù)系統(tǒng)中，被保護(hù)的管道每間隔一定

的距離有一個管地電位的測試樁，是用導(dǎo)線與管體金屬連

接，然后引到地面上，并做好與地的絕緣。

0通常為了檢測陰極保護(hù)的有效性，一般的方法是：工作人

員定期用毫伏表沿管線逐個在樁上測量該點(diǎn)的管地電位，

從陰極保護(hù)站的加電點(diǎn)開始觀察所施加的電位沿管道的衰

減情況，用以了解保護(hù)的范圍和異常衰減的區(qū)段，參考下

頁圖。

0該方法的缺點(diǎn)：由于IR降的存在，測量很粗糙。33

國典型的管/，也電位測量示意圖“

傳統(tǒng)的陰極保護(hù)檢測現(xiàn)場

CIPS方法

消除土壤IR降的影響，可以測取外加陰極保護(hù)系統(tǒng)下的真

實(shí)管地電位（off電位）。

檢測過程示意圖36

38

C【PS方法檢測現(xiàn)場

RD-SCM檢測儀

用途：雜散電流檢測法

雜散電流是造成管體腐蝕穿孔的重要因素之一

雜散電流從鋼管流出所造成的蝕孔

主要作用

a、直接測量應(yīng)用

?管道雜散電流大小方向

?判別雜散電流的來源

?確定管道陽極傾向點(diǎn)位置

?測量管線的位置和埋深

b、擴(kuò)展應(yīng)用

0評價電保護(hù)和排流效果

0檢測管體局部腐蝕部位

0評價防腐（保溫）層性能

0檢驗(yàn)維修效果

堂鼓電九

啟幼產(chǎn)大金牛皿個

磁力儀感或根

SCM系統(tǒng)組成一智能傳感器

u智能信號發(fā)生器提供sc\峰測信號.

ii將信號發(fā)生器SI與陰保整流器串聯(lián)，SI中

斷陰保電流以向管道加栽一個可被感應(yīng)器

識別的轉(zhuǎn)珠信號.

USCM系統(tǒng)可同時使用四個S1發(fā)送不同將征

的信號以供電流檢測.

uSI還具有普通中斷器的方溫功能穩(wěn)定性，

100伏檢時可提供高達(dá)IOOA的電流.

SCM系統(tǒng)組成一智能信號發(fā)生器（SI）41

SCM系統(tǒng)組成一靈敏探桿

u定位磁力計安置于桿中構(gòu)成探桿集成件，可以

“插進(jìn)”土壤里；

u使定位磁力計靠近管道以便增大信噪比；

u增強(qiáng)型設(shè)計可以自動將管位信號轉(zhuǎn)換為電流值。

導(dǎo)波檢測儀

0采用導(dǎo)波技術(shù)對管道的腐蝕或沖蝕進(jìn)行檢測，儀器在測試

點(diǎn)向管道兩端發(fā)射低頻超聲導(dǎo)波，該導(dǎo)波以金屬管道為導(dǎo)

體進(jìn)行傳播，腐（沖）蝕點(diǎn)或管道上的特征結(jié)構(gòu)（如焊

縫、法蘭）會使信號發(fā)生反射，回波經(jīng)由儀器接收、分析

后可評價管道的腐蝕情況。

。具有快速、全面檢測管道的性能，因而在檢測難于接近的

管段時效率很高。

。本身自帶電池，野外檢測時不用外接電源，操作簡便。

0由于可對運(yùn)行中的系統(tǒng)進(jìn)行檢測，所以檢測所造成的損失

系統(tǒng)組成

主機(jī)固定式傳感器環(huán)充氣式傳感器環(huán)

44

牙哈I一東一聯(lián)管線超聲導(dǎo)波檢測現(xiàn)場

5、基于風(fēng)險的管道檢測技術(shù)

基于風(fēng)險的檢測（RBI）是目前的發(fā)展熱點(diǎn).

基于風(fēng)險的檢測是以風(fēng)險評價為基礎(chǔ)，對檢測程序進(jìn)行優(yōu)

化安排和管理的一種方法.是將檢測重點(diǎn)放在高風(fēng)險（HRA）和

高后果（HCA）的管段上，而把適當(dāng)?shù)牧α糠旁谳^低風(fēng)險部分.

在給定的檢測活動水平下，RBI有利于風(fēng)險的降低I見下頁圖I.

基于風(fēng)險的檢測程序的目的是：（I）識別高風(fēng)險部位；（2）

對各部位的運(yùn)行進(jìn)行風(fēng)險評價；（3）進(jìn)行風(fēng)險排序；（4）設(shè)計

適當(dāng)?shù)臋z測程序以降低總的風(fēng)險并節(jié)約資源；（5）為完整性管

理提供技術(shù)支撐.

46

基于風(fēng)險檢測（RBI）的意義

47

。管材研究所將風(fēng)險評估和外檢測（直接評估）技術(shù)相結(jié)

合，建立了基于風(fēng)險的管道檢測技術(shù)，包括管線風(fēng)險評

估、管線風(fēng)險排序、檢測程序優(yōu)化等。

。在基于風(fēng)險的檢測程序優(yōu)化技術(shù)基礎(chǔ)之上，利用PCM、

DCVG.CIPS等各種外檢測儀器，并結(jié)合管道缺陷開挖檢

測，對靖西線、中安線、中開線等多條油氣長輸管線和油

田集輸管線進(jìn)行了成功檢測，為管道的適用性評價和安全

維護(hù)提供了重要依據(jù)。

0基于風(fēng)險的管道檢測技術(shù)對于許多無法采用內(nèi)檢測技術(shù)的

管道非常適用和有效。48

風(fēng)險因素識別

基于風(fēng)險的管道檢測技術(shù)流程

6、檢海技術(shù)發(fā)展趨勢

0高分辨率

0尺寸規(guī)格系列化

0針對不同類型的缺陷開發(fā)系列化檢測器

0缺陷三維尺寸

50

高分辨率漏磁檢測器的主要技術(shù)指標(biāo)

項(xiàng)目名稱技術(shù)指標(biāo)

如果檢測器采樣時間一定，軸向采樣距離隨

軸向采樣距離2mm,

檢測速度的增加而增大

周向傳感器間距8nlm~17mm

（導(dǎo)電線圈）

最小檢測速度0.5m/s

沒有要求（傳感器為霍爾元件）

最大檢測速度4m/s~5m/s

寬度檢測精度（周向）±10~17mm

軸向（相對最近環(huán)焊縫）：

定位精度±0.1m

周向：±5°

可信度80%

高分辨率漏磁檢測器的主要技術(shù)指標(biāo)

缺陷尺寸檢測精度

最小深度：io%wr（wr表示管道壁厚）

一般腐蝕深度測量精度：±io%wr

長度測量精度：士20mm

最小深度：10%—20%wr

坑狀腐蝕深度測量精度：±10%wr

長度測量精度：士10mm

最小深度：20%wr

軸向溝槽深度測量精度:-15%/+io%wr

長度測量精度：±1Omm

最小深度：io%wr

周向溝槽深度測量精度：-io%/+i5%wr

長度測量精度：±15mm52

二、管道安全評價技術(shù)

1、管道安全評價概念

0為了使含有缺陷結(jié)構(gòu)的安全可靠性與經(jīng)濟(jì)性兩者兼顧，從80年代起在國

際上逐步發(fā)展形成了以"適用性"或稱"合于使用"(Fitne$sforservice,

Filnessforpurpose)為原則的評價標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范.

0含缺陷管道適用性評價包括含缺陷管道剩余強(qiáng)度評價和剩余壽命預(yù)測兩

個方面。

0含缺陷管道剩余強(qiáng)度評價是在管道缺陷檢測基礎(chǔ)上，通過嚴(yán)格的理論分

析、試驗(yàn)測試和力學(xué)計算，確定管道的最大允許工作壓力(MAOP)和當(dāng)

前工作壓力下的臨界缺陷尺寸，為管道的維修和更換，以及升降壓操作

提供依據(jù)。

0含缺陷管道剩余壽命預(yù)測是在研究缺陷的動力學(xué)發(fā)展規(guī)律和材料性能退

化規(guī)律的基礎(chǔ)上，給出管道的剩余安全服役時間.剩余壽命預(yù)測結(jié)果可

以為管道檢測周期的制定提供科學(xué)依據(jù).53

適用性評價按四種情況分別處理：

0對安全生產(chǎn)不造成危害的缺陷允許存在：

0對安全性雖不造成危害但會進(jìn)一步擴(kuò)展的缺陷，要進(jìn)

行壽命預(yù)測，并允許在監(jiān)控下使用；

0若含缺陷結(jié)構(gòu)降級使用時可以保證安全可靠性，可降

級使用：

0若含有對安全可靠性構(gòu)成威脅的缺陷，應(yīng)立即采取措

施，返修或停用。

54

2、管道安全評價標(biāo)準(zhǔn)

國外標(biāo)準(zhǔn)

（I）NACERP0502-2002PipelineExternalCorrosionDirec（

AssessmentMethodology（管道外腐蝕直接評估方法）

（2）NACERP0204-2004Stresscorrosioncracking（SCC）Direel

AssessmentKfelhodology（應(yīng)力腐蝕開裂直接評估方法）

（3）DNVRPF101-2004RecommendedPracticeofCorrodedPipelines

（腐蝕管道缺陷評價推薦作法）

（4）API579-2007Fitness-For-Service（適用性評價）

（5）ASMEB31GManualforDeterminingtheRemainingStrengthof

CorrodedPipelines（腐蝕管道剩奈強(qiáng)度評定手冊）

（6）BS7910-2005GuidetoMethodsforAssessingthe

AcceptabilityofFlawsinMetalIicStructures（金屬構(gòu)件中

的缺陷可接受性評價方法準(zhǔn)則）55

國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)

1、SY/T6477-2000含缺陷油氣輸送管道剩余強(qiáng)度評價方法

第I部分：體積型缺陷

2、SY/T6151-1995鋼制管道管體腐蝕損傷評價方法

3、Q/SY1034-2007榆油管道改為輸氣管道鋼管材料適用性

評價方法

56

3、含缺陷管道剩余強(qiáng)度評價

剩余強(qiáng)度評價的缺陷類型包括五大類：

(1)體積型缺陷如局部溝槽狀腐蝕缺陷、片狀腐蝕缺陷、局部打

磨缺陷等；

(2)平面型缺陷即裂紋型缺陷，包括焊縫未熔合缺陷、未焊透缺

陷、焊接裂紋、疲勞裂紋、應(yīng)力腐蝕裂紋以及氫致宏觀裂紋

等；

(3)彌散損傷缺陷包括點(diǎn)腐蝕缺陷、表面氫被泡以及氫致微裂紋

等；

(4)幾何缺陷包括焊縫錯邊、焊避吸嘴、管體不圓、壁厚不均勻

等缺陷；

(5)機(jī)械損傷缺陷主要由管道建造時的意外損傷及建筑施工、農(nóng)

民耕地、人為破壞等原因造成的損傷，缺陷類型包括表面凹坑

(Dent)、溝槽(Gouge)以及凹坑+溝槽(Dent+Gouge)._

剩余強(qiáng)度評價方法大體歸結(jié)為以下四種：

(1)基于大量含缺陷管段水壓爆破試驗(yàn)得到的半經(jīng)驗(yàn)公式；

(2)基于彈塑性力學(xué)和斷裂力學(xué)理論的解析分析方法；

(3)有限元數(shù)值計算方法；

(4)基于含缺陷管道的失效判據(jù)，結(jié)合概率和可靠性理論，建立

含缺陷管道的概率完整性評價方法。

58

評價對■復(fù)評價對象特征典型管線

含缺陷管道剩余強(qiáng)度評價的對象、類型和評價方法59

0對于體積型缺陷的評定，基于Kiefner和Maxey等人70年代研究

建立的半經(jīng)驗(yàn)斷裂力學(xué)關(guān)系式，形成了以ASMEB31G（1991年）

和CAN/CSAZ144-M86（1986年）為代表的評價標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。從上

世紀(jì)九十年代開始，為避免B31G方法的過分保守性，國際上對

局部腐蝕缺陷的評定方法又開展了大量研究工作，并頒布了新

的標(biāo)準(zhǔn)和方法，包括DNVRPF101（1999）和APIRP579的第5

章等。

。對于平面型缺陷的評定，主要采用彈塑性斷裂分析方法，包括

EPRI方法、CEGBR6方法、ASEMXI篇IWB-3640附錄C和IWB-

3650附錄C。60

。對于幾何缺陷，APIRP579的第8章給出了管體不圓、直焊縫

吸嘴和錯邊的評價方法。

。對于彌散損傷型缺陷，APIRP579的第6章給出了點(diǎn)腐蝕損傷

的評定方法，但評定過程，尤其是缺陷的定量化過程太復(fù)

雜，工程上難以操作和應(yīng)用，另外，對氫鼓泡評價也僅給出

了粗略的指導(dǎo)性做法。

。對于機(jī)械損傷缺陷的評定方法，盡管國際上從上世紀(jì)80年代

末期以來已開展了不少研究，但尚未形成系統(tǒng)的評價規(guī)范和

標(biāo)準(zhǔn)。61

4、含缺陷管道剩余壽命預(yù)測

0剩余壽命預(yù)測涉及的缺陷類型包括平面型缺陷、體積型缺陷和

彌散損傷型缺陷，涉及的缺陷發(fā)展速率類型包括腐蝕速率、亞

臨界裂紋擴(kuò)展速率和損傷速率。

0剩余壽命的方法大體包括兩種：一是基于現(xiàn)場檢測和監(jiān)測積累

的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測。腐蝕檢測是利用內(nèi)外腐蝕檢測技術(shù)定期進(jìn)行

管道的缺陷檢測，從而獲得缺陷的動力學(xué)發(fā)展規(guī)律。監(jiān)測技術(shù)

包括現(xiàn)場掛片試驗(yàn)、腐蝕探針等技術(shù)，通過監(jiān)測可以實(shí)時得到

缺陷的動力學(xué)發(fā)展規(guī)律。二是在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)模擬管道服役環(huán)境進(jìn)

行缺陷增長規(guī)律試驗(yàn)，通過模擬試驗(yàn)獲得缺陷的動力學(xué)發(fā)展規(guī)

律，然后對管道剩余壽命進(jìn)行預(yù)測。

。應(yīng)當(dāng)注意的是，此處所指的是管材本身的剩余壽命預(yù)測，實(shí)際

上，對于具體管線的剩余壽命.還應(yīng)當(dāng)考慮管線防腐層的有效保

護(hù)壽命和緩蝕劑的有效保護(hù)壽命問題.有關(guān)這方面的研究雖有

報道，但總的來說難度很大，研究很不成熟。62

預(yù)測數(shù)據(jù)缺陷類型缺陷名稱速率類型

現(xiàn)

場

腐

測

蝕

Jli檢

和

速

積

測

率

數(shù)

票

進(jìn)

據(jù)

你

行

測

亞臨界

裂蚊擴(kuò)

展速率

實(shí)

用

變

險

臉

試

據(jù)

敷

行

進(jìn)損傷

預(yù)

測速率

含缺陷管道剩余壽命預(yù)測的對象、類型和方法63

0剩余強(qiáng)度評價主要是評價管道的現(xiàn)有狀態(tài)，而剩余壽命預(yù)測則主要是

預(yù)測管道的未來事態(tài)，顯然后者的難度遠(yuǎn)大于前者，目前研究也確實(shí)

沒有前者成熟.

0剩余壽命主要包括腐蝕壽命、亞臨界裂紋擴(kuò)展壽命和損傷壽命三大

類.三者之中，除亞臨界裂紋擴(kuò)展壽命，尤其是疲勞裂紋擴(kuò)展壽命的

研究較為成熟、較易預(yù)測之外，腐蝕壽命和損傷壽命研究都遠(yuǎn)不成

熟，預(yù)測難度很大。難點(diǎn)在于：I）缺陷發(fā)展速率難以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場準(zhǔn)確

監(jiān)測；2）實(shí)驗(yàn)室內(nèi)加速試驗(yàn)數(shù)據(jù)與現(xiàn)場復(fù)雜多變的環(huán)境難以對應(yīng)；

3）除疲勞數(shù)據(jù)外，目前可利用的數(shù)據(jù)資料較少，并且與許多常見失

效機(jī)制預(yù)測有關(guān)的知識不足。

0CEGBR6和BS7910對疲勞和蠕變壽命作了一些指導(dǎo)性的考慮.在其它

已有的結(jié)構(gòu)完整性評價標(biāo)準(zhǔn)中剩余壽命預(yù)測要么沒有提到，要么只是

粗略地提及。

64

檢測到的最大缺陷尺寸

管道疲勞壽命預(yù)測思路框圖

管道腐蝕剩余壽命預(yù)測思路框圖66

5、管道安全評價技術(shù)最新進(jìn)展

0管材研究所從“九五”開始，結(jié)合我國管線特點(diǎn)，通過科技攻

關(guān)，建立了系統(tǒng)的含缺陷油氣輸送管道適用性評價方法，取得

了一批創(chuàng)新性成果：

⑴螺旋焊縫幾何缺陷評定方法；

⑵彌散損傷缺陷的剩余強(qiáng)度和剩余壽命預(yù)測方法；

⑶腐蝕管道抗壓潰評估準(zhǔn)則；

⑷管道三維斷裂準(zhǔn)則；

⑸基于FAD圖的雙參數(shù)疲勞壽命預(yù)測方法；

⑹基于可靠性的腐蝕壽命預(yù)測方法。

0在上述成果的基礎(chǔ)上開發(fā)了油氣管道適用性評價軟件，并在20

多條油氣輸送管道上應(yīng)用，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益顯著。

67

適用性評價軟件功能和結(jié)構(gòu)框圖68

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評價軟件典型界面270

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評價軟件典型界面573

6、管道安全評價案例

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74

1）濮臨線安全評價項(xiàng)目簡介

濮陽—臨邑輸油管線（簡稱濮臨線）起始于河南濮陽市

柳屯鄉(xiāng)，途經(jīng)九個縣市，終止于山東省臨邑縣，該管線于1979

年7月29日投產(chǎn)輸油，管線全長241.9Km。

1999年，中國石化管道儲運(yùn)公司試圖將濮臨線由輸油改為

輸氣，委托管材研究所對該管線輸油改榆氣進(jìn)行安全評價。

管線規(guī)格：①377x7

設(shè)計壓力：2.8MPa

缺陷情況：

腐蝕缺陷：共三處，深度分別為3.0mm,0.6mm,1.0mm

焊縫缺陷：未焊透、未熔合、裂紋等75

（1）腐蝕缺陷極限缺陷尺寸計算

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(2)裂紋型缺陷剩余強(qiáng)度評價

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(3)腐蝕缺陷剩余壽命預(yù)測

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（4）裂紋型缺陷極限壽命預(yù)測

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2）哈得管線安全評價簡介

管線基本情況

管道規(guī)格長度

管道名稱起終點(diǎn)材質(zhì)最大輸量投產(chǎn)日期

（mm）(kni)

哈得榆油管道起點(diǎn)：哈得爾合站

（舊線）終點(diǎn)：塔輪輸油管219x758.720#40xl(Ht/a2000.6.25

線（樁105）

哈得榜油管道起點(diǎn)：哈得爾合站

復(fù)戰(zhàn)終點(diǎn)：塔輪檢油管273.1x6.750.0L290100xKHt/a2003.9.6

（新線）線（樁US）

96

北

哈得榆油管線走向示意圖

老線外腐蝕檢測結(jié)果

序開挖春位置防腐層破損防腐層厚度防腐層破損防腐層時高

破損點(diǎn)描述粘結(jié)力

號(km+m)點(diǎn)位置(mm)尺寸(cm)壓等級(kV)

113+91512點(diǎn)鐘位置符合要求3*3正方形凹坑25合格

228+4905點(diǎn)鐘位置符合要■求/龜裂25合格

防腐層脫落,

337+1255點(diǎn)鐘位置符求13x1825合格

有銹住痕跡

443+6304點(diǎn)鐘位置符合要求3*3呈圓型凹坑25合格

556+1474點(diǎn)鐘位置符合要求9x14長勺型25合格

98

3#開挖坑防腐層破損點(diǎn)形貌5#開挖坑防腐層破損點(diǎn)形貌

9