燕冰川:《油氣管道完整性評價技術(shù)規(guī)范》解讀
來源:《管道保護》2023年第2期 作者:燕冰川 時間:2023-4-4 閱讀:
《管道保護》編輯部:完整性管理是當今國際上最先進的管道管理模式,它通過預(yù)防式管理方法,提供管道檢測、評價、維護等一系列技術(shù)指引,能全面提升管道安全管理水平。其中評價技術(shù)是管道完整性管理的核心技術(shù),采取內(nèi)檢測、直接評價、壓力試驗等評價方法,檢測和評價管道本體缺陷,在管道因缺陷發(fā)生泄漏前及時進行整治,將風(fēng)險控制在合理、可接受范圍內(nèi)。
GB/T 42033―2022《油氣管道完整性評價技術(shù)規(guī)范》作為GB 32167―2015《油氣輸送管道完整性管理規(guī)范》的重要配套標準,提出了一套完善的完整性評價技術(shù)標準,對于細化檢測評價工作的管理和技術(shù)要求有著重要意義。為了幫助從事管道完整性管理工作的政府和企業(yè)管理者熟悉和掌握這部規(guī)范,我們特別邀請了燕冰川博士對規(guī)范的主要內(nèi)容進行講解,歡迎大家參與討論。郵箱:guandaobaohu@163.com。
編輯部:GB/T 42033—2022《油氣管道完整性評價技術(shù)規(guī)范》已發(fā)布實施,您作為主編,請介紹一下制定這部標準的背景意義和主要內(nèi)容。
燕冰川:管道完整性管理是一種以預(yù)防為主的管理模式,主要是通過對管道面臨的風(fēng)險因素進行識別和評價,針對性地實施風(fēng)險減緩措施,將風(fēng)險控制在合理、可接受的范圍內(nèi),使管道始終處于可控狀態(tài),預(yù)防事故發(fā)生,保證管道安全經(jīng)濟運行。而管道完整性評價是管道完整性管理的核心技術(shù)環(huán)節(jié),通過內(nèi)檢測、直接評價、壓力試驗等完整性評價方法,檢測和評價管道本體缺陷,在管道本體缺陷發(fā)生泄漏前及時進行整治,防止事故發(fā)生,達到“風(fēng)險可控,事故可防”的目標。
GB 32167―2015《油氣輸送管道完整性管理規(guī)范》頒布以來,管道企業(yè)著力推行完整性管理工作并取得一定成效。但是在管道完整性管理核心工作的檢測評價方面,存在著技術(shù)方法缺少針對性、重檢測輕評價、檢測評價效果不佳、投入產(chǎn)出比差等問題。亟需一套完善的完整性評價技術(shù)標準對檢測評價工作的管理和技術(shù)要求進行細化。
為此我們于2019年提出了“油氣管道完整性評價技術(shù)規(guī)范國家標準”立項申請,并獲得通過,2020年4月1日正式開展工作,2022年10月12日標準發(fā)布實施。
本標準是國內(nèi)第一部規(guī)范管道完整性評價工作的技術(shù)標準,將作為強制性國家標準GB 32167―2015《油氣輸送管道完整性管理規(guī)范》的重要配套標準,可更好地落實現(xiàn)行有關(guān)法律、法規(guī)與強制性國家標準要求。標準包括8章正文和6個資料性附錄,核心章節(jié)包括:第四章“總體原則和要求”、第五章“評價數(shù)據(jù)準備和分析”、第六章“檢測與監(jiān)測”、第七章“適用性評價”和第八章“完整性評價報告”。從國內(nèi)長輸油氣管道完整性評價的實際需要出發(fā),對包括完整性評價對象和內(nèi)容確定、方法選擇、實施管理、風(fēng)險減緩措施計劃等過程進行了規(guī)范,特別對各類內(nèi)檢測方法、缺陷評價方法以及直接評價、壓力試驗等管道完整性評價的技術(shù)方法的選擇和實施要求進行了明確規(guī)定。
本標準的適用對象既包括管道運營企業(yè),又包括政府監(jiān)管部門和相關(guān)技術(shù)服務(wù)企業(yè)。對于管道運營企業(yè)來說,已經(jīng)開展過完整性評價的可以對照該標準進一步改進完善;沒有開展過的可依據(jù)該標準實施管道完整性評價工作,提升工作效果。對于政府監(jiān)管部門來說,可以依據(jù)標準督促管道企業(yè)開展完整性評價工作,保障管道本體安全。對于相關(guān)技術(shù)服務(wù)企業(yè)來說,按照本標準的相關(guān)技術(shù)要求可以更好地提供完整性評價技術(shù)服務(wù)。
編輯部:本標準與GB 32167、ISO 19345以及缺陷適用性評價等標準之間存在哪些關(guān)系和差異?與TSG D7003之間的關(guān)系又如何呢?
燕冰川:GB 32167―2015《油氣輸送管道完整性管理規(guī)范》和ISO 19345―2019《Petroleum and natural gas industry—Pipeline transportation systems—Pipeline integrity management specification》(石油和天然氣工業(yè)―管道運輸系統(tǒng)―管道完整性管理規(guī)范)作為管道完整性管理的綜合標準,僅提出完整性評價方法的基礎(chǔ)概念及要求,未明確具體方法和內(nèi)容,需要本標準作為配套標準,對完整性評價的具體技術(shù)細節(jié)和實施要求進行規(guī)范,才能更好地將完整性評價工作落地。
本標準起草組也是ISO 22974《Petroleum and natural gas industry—Pipeline transportation systems —Pipeline integrity assessment specification》(石油和天然氣工業(yè)—管道運輸系統(tǒng)—管道完整性評價規(guī)范)的核心團隊,該ISO標準目前已進入FDIS稿(最終討論稿)階段,有望于2023年發(fā)布。本標準在制定過程中充分吸收ISO 22974的先進理念與做法,同時結(jié)合國內(nèi)管道管理特點進行消化、吸收、創(chuàng)新。
除了綜合性標準以外,管道完整性評價領(lǐng)域還有大量的內(nèi)外檢測、缺陷適用性評價等標準,規(guī)定了如何實施內(nèi)外檢測、壓力試驗,針對具體缺陷的剩余強度如何開展適用性評價等內(nèi)容,F(xiàn)有標準存在以下不足。
◆內(nèi)檢測、外檢測、壓力試驗三種完整性評價方法相關(guān)性差,缺乏基于內(nèi)外檢測及開挖驗證、無損檢測等方面的綜合分析評價。
◆缺少開挖驗證、牽引試驗等對內(nèi)檢測系統(tǒng)性能規(guī)格鑒定的具體做法,也未對內(nèi)檢測數(shù)據(jù)分析提出具體的要求。
◆失效分析是完整性評價的基礎(chǔ),現(xiàn)有標準缺乏失效分析內(nèi)容。
◆直接評價標準應(yīng)用性有待提高,間接檢測與評價技術(shù)局限性強,預(yù)評價和后評價對人員和數(shù)據(jù)要求高。
◆適用性評價標準未考慮建設(shè)施工因素,未考慮提壓、再啟用、變換介質(zhì)等評價。
◆針對針孔、焊縫缺陷檢測與評價等難題缺少針對性解決方案。
◆未從管道管理理念考慮,缺乏缺陷響應(yīng)準則以及完整性評價報告的需求。
◆對完整性評價的方法比選、檢測數(shù)據(jù)要求等尚缺乏科學(xué)的指導(dǎo)。
◆各檢測與評價標準對相關(guān)技術(shù)要求較為零散,整體上存在技術(shù)領(lǐng)域覆蓋不全、要求不統(tǒng)一甚至沖突的現(xiàn)象。
◆缺乏對缺陷定位、多次檢測數(shù)據(jù)對齊及評價、基于坐標對齊等方面的具體指導(dǎo)。
◆未充分考慮評價數(shù)據(jù)的可靠性、結(jié)果的可靠性,完整性評價與高后果區(qū)、地區(qū)等級的關(guān)系,中心線檢測數(shù)據(jù)在完整性評價中的應(yīng)用等。
◆缺乏介于完整性管理和某項具體技術(shù)標準之間的中間標準,管理者使用難度大。
◆部分適用性評價標準主要針對壓力容器,未專門針對管道,標準中論述大量非管道內(nèi)容。
與TSG D7003―2010《壓力管道定期檢驗規(guī)則—長輸 (油氣)管道》相比,兩者分屬不同的管理理念和體系。TSG D7003從特種設(shè)備定期檢驗的安全角度出發(fā),是對管道運營企業(yè)的最低要求。而管道完整性管理是一種預(yù)防為主、基于風(fēng)險的管理模式,可以說是對管道運營企業(yè)的更高要求。當然,近年來兩種管理模式也在不斷融合、發(fā)展,對于管道運營企業(yè)來說執(zhí)行相關(guān)標準并不存在矛盾和困難。
編輯部:標準第五章“評價數(shù)據(jù)準備和分析”在現(xiàn)有完整性評價相關(guān)標準中多未提及,能詳細介紹一下嗎?
燕冰川:確實,這部分內(nèi)容在以往的相關(guān)標準中沒有提及或者涉及甚少,這也是本標準的核心創(chuàng)新點之一。我們前面說到,管道完整性管理是一種預(yù)防為主、基于風(fēng)險的管理模式。那么,在開展完整性評價時就要充分搜集相關(guān)數(shù)據(jù),進行危害因素識別,根據(jù)主要風(fēng)險因素采用針對性技術(shù)手段開展工作。
本章節(jié)強調(diào)了數(shù)據(jù)對齊整合和數(shù)據(jù)質(zhì)量分析。國內(nèi)大部分管道企業(yè)已經(jīng)開展了很多與管道完整性相關(guān)的檢測、監(jiān)測工作,但這些工作往往孤立開展,未進行關(guān)聯(lián)整合分析,沒有充分發(fā)揮檢測、監(jiān)測數(shù)據(jù)的價值,使得應(yīng)用效果大打折扣。本標準除了在第五章“評價數(shù)據(jù)準備和分析”中給出了數(shù)據(jù)對齊整合的指導(dǎo)之外,第七章“適用性評價”也給出了如何開展綜合評價的指導(dǎo)內(nèi)容。
舉例來說,部分管道已經(jīng)開展過多輪次內(nèi)檢測,但基于內(nèi)檢測數(shù)據(jù)的完整性評價往往孤立開展,未對歷次檢測數(shù)據(jù)進行對齊分析,未對缺陷在多輪次檢測中的變化趨勢進行分析。而通過數(shù)據(jù)對齊整合分析,可有效識別出管道新增腐蝕點和活性腐蝕點,可以更準確地對腐蝕速率和剩余壽命進行評估,結(jié)合陰極保護狀況和外檢測數(shù)據(jù),可以對活性腐蝕缺陷進行預(yù)防性修復(fù),也可以避免非活性金屬損失的非必要修復(fù)。
對于管道環(huán)焊縫的完整性評價,目前也是油氣管道特別是大口徑、高鋼級管道的焦點和難點。通過對齊整合內(nèi)檢測數(shù)據(jù)、施工建設(shè)期無損檢測數(shù)據(jù)、本體應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測數(shù)據(jù),可以更準確獲得對缺陷、材料性能、載荷三方面的判斷,做出更科學(xué)的綜合評價。
編輯部:我們注意到在第六章“檢測與監(jiān)測”中除了傳統(tǒng)的三種完整性評價方法以外,又增加了“管道本體應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測”等內(nèi)容,這出于什么考慮?
燕冰川:近年來,很多管道運營企業(yè)都開展了管道本體應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測,力圖解決管道埋地后附加載荷難以感知、風(fēng)險難以控制的問題。本標準中除了對推薦開展本體應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測的區(qū)域和具體監(jiān)測技術(shù)進行了規(guī)定之外,還強調(diào)了管道初始應(yīng)力的重要性。目前很多管道本體應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測單元都是在管道服役后安裝的,導(dǎo)致初始狀態(tài)監(jiān)測未知,監(jiān)測值與實際載荷相差較大、無法應(yīng)用。本標準規(guī)定監(jiān)測裝置宜在管道建設(shè)期布設(shè),并給出了超聲臨界折射縱波法等初始應(yīng)力測試方法。進行缺陷適用性評價時應(yīng)考慮初始應(yīng)力的影響,并可以綜合地表位移監(jiān)測、衛(wèi)星遙感、深部土體位移監(jiān)測等地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測數(shù)據(jù),建立管土耦合等價模型等分析方法進行綜合評估。
編輯部:剛才講到第七章“適用性評價”中給出了如何開展綜合評價的指導(dǎo)內(nèi)容,那么本標準在適用性評價方面還有哪些先進做法呢?
燕冰川:本標準在適用性評價方面除了提出一些先進理念之外,也很“接地氣”地給出了很多缺陷評價方面的最佳實踐做法。這些都是國內(nèi)外管道行業(yè)在完整性評價領(lǐng)域總結(jié)的寶貴經(jīng)驗,可以為管道運營企業(yè)解決實際問題提供具體指導(dǎo)。
標準7.2.4和附錄D中,針對幾乎所有常見管道缺陷類型都分別給出了評價指導(dǎo),不僅包括剩余強度評價方法,還包括需要注意的關(guān)鍵點。例如針對目前關(guān)注度較高的環(huán)焊縫缺陷,標準指出宜區(qū)分為體積型缺陷和平面型缺陷參照相關(guān)適用性評價方法進行評價,評價時宜重點考慮碰死口、返修口處環(huán)焊縫缺陷承受的較大裝配應(yīng)力或殘余應(yīng)力,對于無損檢測給出的X70及以上鋼級管道的環(huán)焊縫條狀缺陷可參照平面型缺陷保守評價。另外本標準還包括對于失效后果嚴重的管段或評價參數(shù)不確定性較大時可適當增大安全系數(shù),以及IMU檢測和軸向應(yīng)力檢測方法確定管道的彎曲載荷和軸向載荷如何在缺陷評價中使用,腐蝕增長速率和剩余壽命如何預(yù)測等等,這些都是管道完整性評價實踐中豐富經(jīng)驗的總結(jié)。
編輯部:本標準在完整性評價領(lǐng)域確實提出了很多新的理念和先進做法,那么對于管道運營企業(yè)和管理人員是否有較高要求呢?
燕冰川:時代在不斷進步,管道完整性管理也在不斷深化和提高,要求我們管理和技術(shù)人員要與時俱進,不斷提高認識和技術(shù)水平。本標準在制定過程中充分考慮到了適用性與先進性的平衡,也考慮到了不同層次、不同角色的標準使用者。對于大多數(shù)的管道運營企業(yè)和管理人員來說,了解本標準的主要內(nèi)容,就可以組織好完整性評價工作。對于相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員來說,在吸收本標準先進理念和做法的基礎(chǔ)上,還要不斷鉆研、砥礪前行,才能推動管道完整性管理不斷進步。管道事業(yè)永無止境,任重道遠,讓我們共同努力。
編輯部:感謝您的分享。
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