完整性管理-趕超管道安全的國際水平

1、1近年來，管道完整性管理(PipelineIntegrityManagement，簡稱PIM)受到我國越來越多的重視。其實(shí)，國外很早就已經(jīng)開展了相關(guān)方面的研究和應(yīng)用，而且還制定了相關(guān)法律和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。例如美國的PSIA中明確要求管道運(yùn)行商要在后果嚴(yán)重地區(qū)實(shí)施管道完整性管理計(jì)劃。隨著我國管道服役時(shí)間的增加，由于外部條件（地質(zhì)危害等）的影響、管道自身腐蝕、管材和施工焊接質(zhì)量等原因，導(dǎo)致管道泄漏、爆炸等，危害了人民生命安全，造成了國家財(cái)產(chǎn)損

2、失，破壞了自然環(huán)境，對管道的安全性管理和風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)提出了越來越高的要求，盡快在我國實(shí)施管道的完整性管理迫在眉睫[1~5]。一、管道完整性管理的概念對于什么是管道完整性管理的概念，國內(nèi)外尚無統(tǒng)一的定義，但是不同的定義從本質(zhì)上來說內(nèi)涵是一樣的。管道完整性PI(PipelineIntegrity)是指管道始終處于安全可靠的服役狀態(tài)。包括以下內(nèi)涵：①管道在物理上和功能上是完整的；②管道處于受控狀態(tài)；③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

3、發(fā)生；④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。管道的完整性管理PIM(PipelineIntegrityManagement)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)，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)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

4、使管道失效的主要威脅因素進(jìn)行檢測、檢驗(yàn)，據(jù)此對管道的適應(yīng)性進(jìn)行評估，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。二、國內(nèi)外管道完整性管理的發(fā)展現(xiàn)狀國外油氣管道安全評價(jià)與完整性管理始于20世紀(jì)70年代的美國，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)與完整性管理技術(shù)來指導(dǎo)管道的維護(hù)工作，隨后加拿大、墨西哥等國家也先后于90年代加入了管道風(fēng)險(xiǎn)管理技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用行列；歐洲管道工業(yè)發(fā)達(dá)國家從80年代

5、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，深入研究各種故障因素的全概率模型，研制開發(fā)實(shí)用的評價(jià)軟件程序，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，至今為止均取得了豐碩的成果，出臺了如ASMEB31.8S《輸氣管道系統(tǒng)完整性管理》、API579《適應(yīng)性評價(jià)推薦做法》、APIRP1129：《保證危險(xiǎn)液體輸送管道完整性的推薦做法》、APIRP1160《管理危險(xiǎn)3存在，以及在某一操作壓力下允許存在的最大

6、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)[6]。（1）剩余強(qiáng)度評價(jià)剩余強(qiáng)度評價(jià)的研究相對成熟。現(xiàn)在主要的標(biāo)準(zhǔn)有《腐蝕管道剩余強(qiáng)度評價(jià)指南》ASMEB31G，《有缺陷結(jié)構(gòu)完整性的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》CEGBRHR6，《適用性推薦作法》API5

7、79，《焊接結(jié)構(gòu)缺陷可接受性評價(jià)方法指南》BSIPD6493，《壓力容器安全評定規(guī)范》WES280597和《焊接結(jié)構(gòu)缺陷驗(yàn)收評估方法指南》BSIBS7910等。目前，國際上通常的是將CEGBR6標(biāo)準(zhǔn)和BSIBS7910標(biāo)準(zhǔn)相結(jié)合，采用失效評估圖（FAD）技術(shù)進(jìn)行平面型缺陷剩余強(qiáng)度評價(jià)；而對于體積型剩余強(qiáng)度的評價(jià)則是通過檢測確定的危險(xiǎn)厚度截面（CTP），根據(jù)剩余壁厚檢測數(shù)據(jù)評估腐蝕損傷區(qū)域內(nèi)的軸向和環(huán)向危險(xiǎn)厚度截面，在CTP中利用管道輸送

8、壓力以及管道所處地區(qū)級別、管道材料理化性能數(shù)據(jù)和焊縫系數(shù)等，確定缺陷軸向和環(huán)向長度s和c，最小測量壁厚。然后根據(jù)API579評估管道在某操作壓力下是否能夠安全運(yùn)行，同時(shí)確定最大操作壓力MAWPr。用有限元分析腐蝕管道剩余強(qiáng)度，是近幾年提出的新方法。它分為彈性分析和非線性分析：YungShihWang對管線進(jìn)行了彈性分析，提出了一種用彈性極限原則來評估管線剩余強(qiáng)度的方法；加拿大的ChouchaouiBAPickRJ和BinFuMikeGK

9、irkwood等都對腐蝕管線進(jìn)行了非線性有限元分析。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。KleverFJ等以彈塑性力學(xué)為基礎(chǔ)，先后提出連續(xù)力學(xué)分析模型和平面應(yīng)變薄膜圓弧模型，但是這種模型對于不同的腐蝕情況，得到的結(jié)果并不穩(wěn)定，還需要進(jìn)一步研究。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)也被引入了管道剩余強(qiáng)度