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燃氣管道完整性管理
閱讀：131 發布時間：2019-4-18 海南德哥投資有限公司工程事業部一站式服務(設備租賃、技術指導、工程服務)
一、前言
管道完整性管理大特點是變事后響應為事前檢測預防，使管道始終處于受控狀態；也滿足政府對城市燃氣管道安全性的監管要求(對公眾安全的關注)；完善的管道完整性管理手段還可降低泄漏修理和環保措施的費用。
2001年11月美國頒布了ASME B31.8S“天然氣管道完整性管理系統”國家標準，2002年12月美國參議院通過“2002—管道安全改進法”，完善了管道安全的國家法律-行政部門法規-規范體系，進入依法實施的階段。
在國外管道完整性管理過程已取得了巨大的經濟效益和社會效益，西歐17國現役長距離輸油氣管道，泄漏事故率已從40年前的1.2次/103 km•a下降至2000年的0.25次/103 km• a，每年的泄漏次數下降了30%；意大利SNAM公司實施了管道完整性管理策略，使系統保持高度安全及低成本，節約1/3的維修費用。
圖1腐蝕造成失效
我國在2000年4月發布《石油及天然氣管道安全監督管理規定》，明確了對油氣管道系統的安全監督管理規則，陜京輸氣管道、“西氣東輸”干線、陜京二線等工程實施了完整性管理。2015年頒布了GB 32167-2015 《油氣輸送管道完整性管理規范》。城市燃氣管網完整性管理實踐剛剛起步。
二、管道完整性管理的基本概念
2.1管道完整性（Pipeline Integrity）概念
管道完整性是指管道始終處于*可靠的服役狀態。其內涵包括3個方面：
?、?管道在物理上和功能上是完整的；
② 管道始終處于受控狀態；
?、?管道運營商已經并仍將不斷采取措施防止失效事故發生。
2.2管道完整性管理（Pipeline Integrity Management）概念
管道完整性管理是指經過風險評估、內外檢測規劃、完整性評價、腐蝕控制、制定修復計劃、管道修復等一系列工作，將管道恢復到設計水平。
2.3管道完整性管理的技術內涵
管道完整性管理是由以下步驟組成，并形成閉環系統：
① 潛在危險因素的識別及分類；
?、跀祿牟杉⒄霞胺治?；
③風險評價；
?、芡暾栽u價(在基于風險的檢測前提下進行)；
?、萃暾栽u價結果的決策、響應和反饋。
管道完整性管理的流程如圖2所示：
圖2管道完整性檢測流程
2.4管道完整性管理的基本步驟
2.4.1 預準備階段(階段)
(1)根據客觀情況劃分管段，確定失效類型
天然氣管道的9大類22小類失效類型，如表1所示。
表1天然氣管道失效原因
(2)分別對各管道進行評價并將結果匯總，確定需要優先考慮的管段和重點預防的失效類型。對于燃氣管道來說，第三方破壞、操作不當、設計缺陷、腐蝕是需要重點預防的實效類型。
(3)收集管道完整性管理數據，包括管道原始施工圖和監測記錄、管材合格證書、制造設備技術數據、管道設計與工程報告、管道調查和試驗報告、管道監測計劃、運行和管理計劃、應急處理計劃、事故報告、技術評價報告、操作規范和相應的工業標準等。
2.4.2 風險評價階段(第二階段)
利用風險評價得到不同管段的風險指標和不同失效原因的風險指標，比較其結果，確定需要優先開展管道完整性評價的管段區域和需要優先預防的失效原因。目前，城市燃氣系統風險評價方法借鑒油氣管道風險評價方法而分成定性風險評價、定量風險評價和半定量風險評價三類。
2.4.3 完整性評價階段(第三階段)
(1)管道檢測技術
①內檢測技術
管道內部檢測是指檢測儀器進入管道內部，從管道里穿過，沿途進行實時檢測，記錄測量結果，經處理后提供一整套數據用以描述管壁的狀態。這種檢測手段獲得數據準確，觀察直觀，對了解管道腐蝕狀況、評估管道壽命以及確定抑制腐蝕計劃等具有重要意義。這種檢測方法適用于城市燃氣的高壓環線干管檢測。
管道中可以被檢測到的缺陷可以分為三個主要類型及檢測技術如下：
a. 幾何形狀異常(凹陷、橢圓變形、位移等)：測徑器；
b. 金屬損失(腐蝕、劃傷等)：漏磁(MFL)技術、超聲波檢測器；
c. 裂紋(疲勞裂紋、應力腐蝕開裂等)：超聲檢測器、彈性波檢測器和電磁聲能檢測器等。
?、谕鈾z測技術(直接評估技術)
外檢測技術主要有外腐蝕危險的直接評價法(ECDA)和內腐蝕危險的直接評價法(ICDA)。適用于城市燃氣高、中壓管道，主要采用外腐蝕危險的直接評價法。
a. 外腐蝕直接評價法是針對管段上的外腐蝕危險，評價管段的完整性。采用不開挖檢測技術(一般為地上或間接檢測)對防腐效果進行評價，包括用于外防腐層檢測的管中電流法、直流電位梯度法、密間距電位法、皮爾遜檢測法等技術。
圖三皮爾遜測量法
圖4直流電位梯度法(DCVG)
b. 內腐蝕直接評價法可用于評價通常輸送干氣，但可能短期接觸濕氣或游離水(或其他電解液)的輸氣管道完整性。在開挖的情況下，對管體缺陷進行檢測的超聲、射線等無損檢測技術。
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試壓是*以來得到行業認可的一種管道完整性驗證方法，是確保管道完整性運行的有效方法之一，能夠檢查出隨時間變化的缺陷，如普遍腐蝕、疲勞、腐蝕疲勞和疲勞裂紋等。這種完整性評價方法可包括強度試驗和嚴密性試驗兩種，這種方法對于在役城市燃氣管道有一定局限性。
根據城市燃氣管網的特點較多選用外腐蝕直接評價的方法對高風險區管段進行檢測，表2介紹了外防腐層檢測的幾種方法。
PCM+ A支架測量法
(2)含缺陷管道適用性評價
對于通過管道檢測技術發現的管道缺陷，應進行含缺陷管道適用性評價，它包括含缺陷管道剩余強度評價和剩余壽命預測兩個方面。
?、俸毕莨艿朗Ｓ鄰姸仍u價
含缺陷管道剩余強度評價標準有SY/T 6151-2009標準、AGA NG-18、ASME B31等。
剩余強度評價的缺陷類型包括五大類：a. 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；b. 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、應力腐蝕裂紋以及氫致宏觀裂紋等；c. 彌散損傷缺陷：包括點腐蝕缺陷、表面氫鼓泡以及氫致微裂紋等；d. 幾何缺陷：包括焊縫錯邊、焊縫噘嘴、管體不圓、壁厚不均勻等缺陷；e. 機械損傷缺陷：主要由管道建造時的意外損傷及建筑施工、農民耕地、人為破壞等原因造成的損傷，缺陷類型包括表面凹坑、溝槽以及凹坑+溝槽。
圖6腐蝕缺陷點
?、谑Ｓ鄩勖A測
燃氣管道剩余壽命的評價是管道安全評價的重要組成部分，它直接關系到管道的檢測、維修和更換周期的確定。
剩余壽命預測的方法大體包括兩種：一是基于現場檢測和監測積累的數據進行預測；二是在實驗室內模擬管道服役環境進行缺陷增長規律試驗，通過模擬試驗獲得缺陷的動力學發展規律，然后對管道剩余壽命進行預測。
圖7防腐層破損造成陰極保護失效
2.4.4 維修、調整、制定預防措施和確定再評價間隔周期階段(第四階段)
通過管道維修、運行工況調整和預防措施來消除或減緩檢測中發現的安全隱患，提高管道安全性，是對檢測評價的響應。
再評價周期主要根據維修標準、維修數量和預防措施有效性來確定，基本原則是：經過本次維修后的殘余缺陷到下個周期的完整性檢測中不會發展成危險性缺陷。
三、小結
(1)燃氣管道完整性管理已成為管道工程領域研究的熱點。
(2)管道完整性管理是變被動為主動，變事后響應為事前檢測預防，使管道始終處于受控狀態，可以有計劃、有針對性地采取維護措施，防止管道失效或事故發生。
(3)將管道大修費用投入到需要的地方，避免部分管道可能發生過度維修或欠維修，從而大限度地節約成本。
(4)燃氣管道完整性管理過程是周期循環和持續改進的，從而使管道處于良好的運行狀態，對延長管道壽命期的作用不言而喻。
管道一站式服務 包含但不限于文中所需設備租賃，相關技術服務和工程服務等。