管道完整性管理研究

摘 要：實踐證明通過對管道建設、運營情況的分析，結合管理的需要，從管道可研、設計到建設及運營等方面進行了論述，提出了管網公司開展完整性管理的必要性，并就如何開展完整性管理及完整性管理的內容進行了論述，達到對管道管理的進一步優化、增效、提高綜合經濟效益的多目標趨向，解決了提高管道運行壽命的目的，為管網公司完整性管理工作的開展提供了決策參考。

關鍵詞：管道安全；完整性管理；實施內容

中圖分類號：P751 文獻標識碼：A

20世紀70年代，歐美等工業發達國家在二戰以后興建的大量油氣長輸管道已進人老齡期，各種事故頻繁發生，造成巨大經濟損失和人員傷亡，如2000年8月，在新墨西哥州的Carlsbad一輸氣管道由于內腐蝕破壞，導致管子斷裂并隨后引起爆炸，導致12人死亡。美國率先借鑒風險分析技術來評價油氣管道的風險性，逐步發展成為今天的完整性管理技術。并制定了H.R.3609《2002管道安全改進法》等多部涉及管道完整性管理的法律法規，明確規定了管道運營商要在管道高后果區實施管道完整性管理。

1完整性管理的內涵

管道完整性是指管道始終處于安全可靠的工作狀態；管道在物理上和功能上是完整的，管道處于受控狀態；管道運營商已經采取了措施，并將不斷采取行動防止管道事故的發生；管道完整性是與管道的設計、施工、運行、維護、檢修和管理的各個過程密切相關的。

2完整性管理的實施內容

管道完整性管理主要包括以下幾個方面：（1）擬定工作計劃、工作流程和工作程序文件。（2）進行風險分析和安全評價，了解事故發生的可能性和將導致的后果，指定預防和應急措施。（3）定期進行管道完整性檢測與評價，了解管道可能發生事故的原因和部位。（4）采取修復或減輕失效威脅的措施。

借鑒國內外完整性管理實踐經驗，結合管網公司實際情況，有必要開展如下幾個方面的工作：

2.1完整性管理制度建設

制度是實施完整性管理的基礎。完整性管理的理念需通過管理制度進行貫徹，完整性管理工作內容、流程和要求須通過管理制度進行明確、規范。建設與公司實際情況緊密結合的完整性管理制度，并定期對其進行評價和修訂以適應公司情況的變化是開展完整性管理的重要原則之一。

2.2完整性管理平臺建設與應用

完整性管理涉及管道本體、防腐、自控、通訊等專業的建設、檢查與檢測、運行與維護等多個方面，產生的數據類型繁多，數據量龐大。為便于數據的管理和維護，并為適用性評價、風險評價、完整性評價、預防性維護、應急管理等工作的開展提供數據支持，實現事故的提前預控，實現可視化的完整性管理，應在管網公司數字化管道系統內建設功能完善的完整性管理平臺。

完整性管理平臺的難點不在于平臺開發，而在于平臺的推廣應用。建議在平臺建設與應用上采取如下原則：（1）應用界面盡量簡潔實用，增加系統存儲數據的關聯性，便于查找、統計和分析。（2）應與管理流程緊密結合，應盡量通過系統進行相關審批，實現審批的無紙化、網絡化。（3）配置便于現場使用的移動終端，實現管道線路和站場數據采集的無紙化、網絡化和現場化。（4）采取先試點，后推廣的原則。

2.3建設期管道完整性管理

國外在建設期就開展管道完整性管理的理念已有多年，ASME在其出版的《管道設計與施工》中，明確要求管道設計路由選擇的基本要求是經濟成本與管道完整性等，要求結構設計等都要經過風險分析，確認是否安全的環節；國際大型管道項目，依據有關的標準和法規，以完整性管理的理念在設計和建設的不同階段進行不同范圍和不同深度的評估，根據評估結果提出的建議，在設計和建設中落實，以減少項目在運行過程中因設計原因產生的隱患。

首先應在預可研階段就明確管道的安全管理策略、可接受安全指標和經濟投入等基本問題，根據基本策略，按照今后完整性管理需求，即安全、經濟的要求確定管徑、壁厚、壓力、材質、路由等。

在初步設計階段，應按照完整性管理的思路開展設計，即以管道應少通過高后果區、避免運行中的高風險因素等為基礎進行數據采集和設計，設計方案應進行高后果區評價和風險評價，設計方應根據評價結果進行設計更改。

在施工和投產等環節，應考慮對今后管道安全的影響，整個環節應考慮管道的可檢測性、可評價性和可維護性。管道內檢測、外檢測等基線評價應作為新建管道的重要環節。

在整個管道的建設期，開展完整性管理應遵循如下原則：（1）建設期管道完整性管理應貫穿于預可行性研究、可行性研究、初步設計、施工圖設計、施工、投產試運、竣工驗收的全過程。（2）應將完整性管理的理念、要求作為管道建設各階段技術方案優化、決策的依據之一。（3）風險評價應是建設期管道完整性管理的重要環節。（4）應保證建設期管道數據的真實、準確、完整。

2.4運營期管道本體完整性管理

《壓力管道定期檢驗規則-長輸管道》、《石油天然氣管道安全規程》等標準和規程要求新建管道應在投產的3年開展基線檢測與評價，有學者提出將內檢測法的基線評價將作為鑒定管道質量和管體完整性基礎狀態的重要環節，從而成為管道建設的關鍵環節。

結合管網公司實際情況，需要盡快開展如下幾個方面的工作：（1）干線管道內檢測和站場工藝管道的導波檢測，全面掌握管道本體狀況，為本體完整性管理的開展提供基礎。（2）在管道檢測的基礎上開展管道缺陷評價和缺陷修復工作，并逐步開展管道完整性評價。（3）建立管網公司的管道完整性評價系統，主要包括評價計算所需的高性能計算機和仿真分析軟件如ANSYS、ABAQUS等及專業評價軟，結合管道實際工況、所面臨的風險因素等建立完整性評價模型。

2.5運營期防腐有效性完整性管理

腐蝕是管道面臨的主要風險因素之一。據統計，美國在1990-2005年的管道事故中，腐蝕導致的事故占比為22.5%，其中管道內腐蝕占比為12.5%，管道外腐蝕占比為10.3%；1970年～2004年歐洲輸氣管道事中，腐蝕占總數的15.1%；前蘇聯1981-1990年期間因腐蝕造成的事故，占全部事故的39.9%，居該國輸氣管道事故原因的首位。

結合管網公司實際情況，需要盡快如下幾項工作：（1）進一步完善腐蝕管理的有關制度和要求，實現防腐數據采集、分析和設施管理的制度化和周期化。（2）開展腐蝕環境調查。（3）盡快開展雜散電流的測試和整治。（4）在典型站場開展管道內腐蝕監測，了解管道內腐蝕情況。（5）在雜散電流干擾嚴重區域開展腐蝕掛片對比分析研究，以了解、掌握陰保、防腐層、雜散電流等因素對管道腐蝕的影響。

2.6運營期地質災害和周邊環境完整性管理

外力破壞是造成管道失效的重要風險因素。據統計，美國在1990-2005年的管道事故中，外力導致的事故占事故總數的39.6%；1970年至2004年歐洲輸氣管道事中，由第三方引起的外部干擾約占事故總數的49.7%。

根據管網公司實際情況，建議開展如下幾個方面：（1）定期開展第三方破壞、地質災害風險評價，全面掌控管道沿線的第三方破壞和地質災害風險，并根據其主要影響因素采取有針對性的措施。（2）定期開展埋深測量和“三樁”糾偏。（3）在地質災害高風險點開展地質災害監測試點。

2.7運營期站場設備設施完整性管理

對于站場設備設施來講，其風險是主要由設計不合理、維修維護不當和誤操作等因素導致。因此，建議在已開展建設期站場HAZOP分析的基礎上開展如下幾個方面的工作：（1）建立站場作業指導書，對站場日常作業進行規范，實現站場所有常規作業只有“規定動作，沒有自選動作”。（2）開展站場工藝管道沉降監測和沉降影響評價。（3）開展站場安全儀表安全完整性分級、基于風險的檢測和維護方面的研究。

結語

實踐證明完整性管理是管道行業行之有效的管理模式，是確保管道安全的重要手段。管道完整性管理反映了當前管道安全管理從單一安全目標發展到優化、增效、提高綜合經濟效益的多目標趨向。

實踐證明，如下幾個方面在完整性管理的實施和推廣中發揮重要作用：（1）制度是完整性實施的保障，完善的管理制度為完整性管理工作的開展提供了依據和準則。（2）完整性管理平臺及其有效使用是完整性管理的重要支撐。完整性管理平臺為全面收集、存儲、整合管道建設、運營各階段的涉及完整性管理的各種數據提供了支持；數據的完整性和準確性將直接影響風險評價、完整性評價等結果的可信度和量化程度。（3）有效開展建設期管道完整性管理將能夠從本質上保證管道的安全運行，提高管道的可檢測性、可評價性和可維護性，為運行期的完整性管理奠定基礎。

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