燕冰川:《油气管道完整性评价技术规范》解读
来源:《管道保护》2023年第2期 作者:燕冰川 时间:2023-4-4 阅读:
《管道保护》编辑部:完整性管理是当今国际上最先进的管道管理模式,它通过预防式管理方法,提供管道检测、评价、维护等一系列技术指引,能全面提升管道安全管理水平。其中评价技术是管道完整性管理的核心技术,采取内检测、直接评价、压力试验等评价方法,检测和评价管道本体缺陷,在管道因缺陷发生泄漏前及时进行整治,将风险控制在合理、可接受范围内。
GB/T 42033―2022《油气管道完整性评价技术规范》作为GB 32167―2015《油气输送管道完整性管理规范》的重要配套标准,提出了一套完善的完整性评价技术标准,对于细化检测评价工作的管理和技术要求有着重要意义。为了帮助从事管道完整性管理工作的政府和企业管理者熟悉和掌握这部规范,我们特别邀请了燕冰川博士对规范的主要内容进行讲解,欢迎大家参与讨论。邮箱:guandaobaohu@163.com。
编辑部:GB/T 42033—2022《油气管道完整性评价技术规范》已发布实施,您作为主编,请介绍一下制定这部标准的背景意义和主要内容。
燕冰川:管道完整性管理是一种以预防为主的管理模式,主要是通过对管道面临的风险因素进行识别和评价,针对性地实施风险减缓措施,将风险控制在合理、可接受的范围内,使管道始终处于可控状态,预防事故发生,保证管道安全经济运行。而管道完整性评价是管道完整性管理的核心技术环节,通过内检测、直接评价、压力试验等完整性评价方法,检测和评价管道本体缺陷,在管道本体缺陷发生泄漏前及时进行整治,防止事故发生,达到“风险可控,事故可防”的目标。
GB 32167―2015《油气输送管道完整性管理规范》颁布以来,管道企业着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检测评价方面,存在着技术方法缺少针对性、重检测轻评价、检测评价效果不佳、投入产出比差等问题。亟需一套完善的完整性评价技术标准对检测评价工作的管理和技术要求进行细化。
为此我们于2019年提出了“油气管道完整性评价技术规范国家标准”立项申请,并获得通过,2020年4月1日正式开展工作,2022年10月12日标准发布实施。
本标准是国内第一部规范管道完整性评价工作的技术标准,将作为强制性国家标准GB 32167―2015《油气输送管道完整性管理规范》的重要配套标准,可更好地落实现行有关法律、法规与强制性国家标准要求。标准包括8章正文和6个资料性附录,核心章节包括:第四章“总体原则和要求”、第五章“评价数据准备和分析”、第六章“检测与监测”、第七章“适用性评价”和第八章“完整性评价报告”。从国内长输油气管道完整性评价的实际需要出发,对包括完整性评价对象和内容确定、方法选择、实施管理、风险减缓措施计划等过程进行了规范,特别对各类内检测方法、缺陷评价方法以及直接评价、压力试验等管道完整性评价的技术方法的选择和实施要求进行了明确规定。
本标准的适用对象既包括管道运营企业,又包括政府监管部门和相关技术服务企业。对于管道运营企业来说,已经开展过完整性评价的可以对照该标准进一步改进完善;没有开展过的可依据该标准实施管道完整性评价工作,提升工作效果。对于政府监管部门来说,可以依据标准督促管道企业开展完整性评价工作,保障管道本体安全。对于相关技术服务企业来说,按照本标准的相关技术要求可以更好地提供完整性评价技术服务。
编辑部:本标准与GB 32167、ISO 19345以及缺陷适用性评价等标准之间存在哪些关系和差异?与TSG D7003之间的关系又如何呢?
燕冰川:GB 32167―2015《油气输送管道完整性管理规范》和ISO 19345―2019《Petroleum and natural gas industry—Pipeline transportation systems—Pipeline integrity management specification》(石油和天然气工业―管道运输系统―管道完整性管理规范)作为管道完整性管理的综合标准,仅提出完整性评价方法的基础概念及要求,未明确具体方法和内容,需要本标准作为配套标准,对完整性评价的具体技术细节和实施要求进行规范,才能更好地将完整性评价工作落地。
本标准起草组也是ISO 22974《Petroleum and natural gas industry—Pipeline transportation systems —Pipeline integrity assessment specification》(石油和天然气工业—管道运输系统—管道完整性评价规范)的核心团队,该ISO标准目前已进入FDIS稿(最终讨论稿)阶段,有望于2023年发布。本标准在制定过程中充分吸收ISO 22974的先进理念与做法,同时结合国内管道管理特点进行消化、吸收、创新。
除了综合性标准以外,管道完整性评价领域还有大量的内外检测、缺陷适用性评价等标准,规定了如何实施内外检测、压力试验,针对具体缺陷的剩余强度如何开展适用性评价等内容。现有标准存在以下不足。
◆内检测、外检测、压力试验三种完整性评价方法相关性差,缺乏基于内外检测及开挖验证、无损检测等方面的综合分析评价。
◆缺少开挖验证、牵引试验等对内检测系统性能规格鉴定的具体做法,也未对内检测数据分析提出具体的要求。
◆失效分析是完整性评价的基础,现有标准缺乏失效分析内容。
◆直接评价标准应用性有待提高,间接检测与评价技术局限性强,预评价和后评价对人员和数据要求高。
◆适用性评价标准未考虑建设施工因素,未考虑提压、再启用、变换介质等评价。
◆针对针孔、焊缝缺陷检测与评价等难题缺少针对性解决方案。
◆未从管道管理理念考虑,缺乏缺陷响应准则以及完整性评价报告的需求。
◆对完整性评价的方法比选、检测数据要求等尚缺乏科学的指导。
◆各检测与评价标准对相关技术要求较为零散,整体上存在技术领域覆盖不全、要求不统一甚至冲突的现象。
◆缺乏对缺陷定位、多次检测数据对齐及评价、基于坐标对齐等方面的具体指导。
◆未充分考虑评价数据的可靠性、结果的可靠性,完整性评价与高后果区、地区等级的关系,中心线检测数据在完整性评价中的应用等。
◆缺乏介于完整性管理和某项具体技术标准之间的中间标准,管理者使用难度大。
◆部分适用性评价标准主要针对压力容器,未专门针对管道,标准中论述大量非管道内容。
与TSG D7003―2010《压力管道定期检验规则—长输 (油气)管道》相比,两者分属不同的管理理念和体系。TSG D7003从特种设备定期检验的安全角度出发,是对管道运营企业的最低要求。而管道完整性管理是一种预防为主、基于风险的管理模式,可以说是对管道运营企业的更高要求。当然,近年来两种管理模式也在不断融合、发展,对于管道运营企业来说执行相关标准并不存在矛盾和困难。
编辑部:标准第五章“评价数据准备和分析”在现有完整性评价相关标准中多未提及,能详细介绍一下吗?
燕冰川:确实,这部分内容在以往的相关标准中没有提及或者涉及甚少,这也是本标准的核心创新点之一。我们前面说到,管道完整性管理是一种预防为主、基于风险的管理模式。那么,在开展完整性评价时就要充分搜集相关数据,进行危害因素识别,根据主要风险因素采用针对性技术手段开展工作。
本章节强调了数据对齐整合和数据质量分析。国内大部分管道企业已经开展了很多与管道完整性相关的检测、监测工作,但这些工作往往孤立开展,未进行关联整合分析,没有充分发挥检测、监测数据的价值,使得应用效果大打折扣。本标准除了在第五章“评价数据准备和分析”中给出了数据对齐整合的指导之外,第七章“适用性评价”也给出了如何开展综合评价的指导内容。
举例来说,部分管道已经开展过多轮次内检测,但基于内检测数据的完整性评价往往孤立开展,未对历次检测数据进行对齐分析,未对缺陷在多轮次检测中的变化趋势进行分析。而通过数据对齐整合分析,可有效识别出管道新增腐蚀点和活性腐蚀点,可以更准确地对腐蚀速率和剩余寿命进行评估,结合阴极保护状况和外检测数据,可以对活性腐蚀缺陷进行预防性修复,也可以避免非活性金属损失的非必要修复。
对于管道环焊缝的完整性评价,目前也是油气管道特别是大口径、高钢级管道的焦点和难点。通过对齐整合内检测数据、施工建设期无损检测数据、本体应力应变监测数据,可以更准确获得对缺陷、材料性能、载荷三方面的判断,做出更科学的综合评价。
编辑部:我们注意到在第六章“检测与监测”中除了传统的三种完整性评价方法以外,又增加了“管道本体应力应变监测”等内容,这出于什么考虑?
燕冰川:近年来,很多管道运营企业都开展了管道本体应力应变监测,力图解决管道埋地后附加载荷难以感知、风险难以控制的问题。本标准中除了对推荐开展本体应力应变监测的区域和具体监测技术进行了规定之外,还强调了管道初始应力的重要性。目前很多管道本体应力应变监测单元都是在管道服役后安装的,导致初始状态监测未知,监测值与实际载荷相差较大、无法应用。本标准规定监测装置宜在管道建设期布设,并给出了超声临界折射纵波法等初始应力测试方法。进行缺陷适用性评价时应考虑初始应力的影响,并可以综合地表位移监测、卫星遥感、深部土体位移监测等地质灾害监测数据,建立管土耦合等价模型等分析方法进行综合评估。
编辑部:刚才讲到第七章“适用性评价”中给出了如何开展综合评价的指导内容,那么本标准在适用性评价方面还有哪些先进做法呢?
燕冰川:本标准在适用性评价方面除了提出一些先进理念之外,也很“接地气”地给出了很多缺陷评价方面的最佳实践做法。这些都是国内外管道行业在完整性评价领域总结的宝贵经验,可以为管道运营企业解决实际问题提供具体指导。
标准7.2.4和附录D中,针对几乎所有常见管道缺陷类型都分别给出了评价指导,不仅包括剩余强度评价方法,还包括需要注意的关键点。例如针对目前关注度较高的环焊缝缺陷,标准指出宜区分为体积型缺陷和平面型缺陷参照相关适用性评价方法进行评价,评价时宜重点考虑碰死口、返修口处环焊缝缺陷承受的较大装配应力或残余应力,对于无损检测给出的X70及以上钢级管道的环焊缝条状缺陷可参照平面型缺陷保守评价。另外本标准还包括对于失效后果严重的管段或评价参数不确定性较大时可适当增大安全系数,以及IMU检测和轴向应力检测方法确定管道的弯曲载荷和轴向载荷如何在缺陷评价中使用,腐蚀增长速率和剩余寿命如何预测等等,这些都是管道完整性评价实践中丰富经验的总结。
编辑部:本标准在完整性评价领域确实提出了很多新的理念和先进做法,那么对于管道运营企业和管理人员是否有较高要求呢?
燕冰川:时代在不断进步,管道完整性管理也在不断深化和提高,要求我们管理和技术人员要与时俱进,不断提高认识和技术水平。本标准在制定过程中充分考虑到了适用性与先进性的平衡,也考虑到了不同层次、不同角色的标准使用者。对于大多数的管道运营企业和管理人员来说,了解本标准的主要内容,就可以组织好完整性评价工作。对于相关专业技术人员来说,在吸收本标准先进理念和做法的基础上,还要不断钻研、砥砺前行,才能推动管道完整性管理不断进步。管道事业永无止境,任重道远,让我们共同努力。
编辑部:感谢您的分享。
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