完整性管理在長(zhǎng)輸管道中的應(yīng)用研究

劉玉杰,馬雨廷,李 明

河南省發(fā)展燃?xì)庥邢薰?（河南 鄭州 450002）

管道完整性管理在西方發(fā)達(dá)國(guó)家研究比較深入，以數(shù)據(jù)完整性為主要特點(diǎn)，以風(fēng)險(xiǎn)管理為核心，以完整性評(píng)價(jià)為重要環(huán)節(jié)，形成了各種規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，并在廣泛實(shí)施后成效顯著。國(guó)內(nèi)近年來(lái)也逐步開(kāi)展了管道完整性管理研究和應(yīng)用。完整性管理的核心思想是提前預(yù)防，在未出事故前，采取預(yù)防性措施進(jìn)行治理，保障油氣管道安全運(yùn)行[1-2]。管道完整性管理通過(guò)各種經(jīng)濟(jì)技術(shù)措施，將管道風(fēng)險(xiǎn)控制在合理、可接受的范圍內(nèi)，預(yù)防和減少管道事故的發(fā)生，目的是經(jīng)濟(jì)合理地保證管道安全運(yùn)行[3-4]。

開(kāi)薛線天然氣長(zhǎng)輸管道（以下簡(jiǎn)稱開(kāi)薛線）是省級(jí)干線，全長(zhǎng)103.5 km，設(shè)計(jì)壓力6.3 MPa，管徑Φ711 mm，壁厚11 mm，沿線共設(shè)3座輸氣場(chǎng)站、7座截?cái)嚅y室，于2014年初開(kāi)工建設(shè)，2016年投產(chǎn)運(yùn)營(yíng)。開(kāi)薛線已建立了完善的管道安全管理模式和生產(chǎn)運(yùn)行管理體系，從防腐層檢測(cè)、淺埋點(diǎn)強(qiáng)護(hù)、線路中線測(cè)量、高后果區(qū)識(shí)別、GPS巡檢及第三方施工協(xié)調(diào)保護(hù)、管道數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控等方面不斷完善，初步形成了較為合理的天然氣管道完整性管理體系。

1 外防腐層漏點(diǎn)檢測(cè)

對(duì)埋地管道外防腐層進(jìn)行不開(kāi)挖檢漏，有目的性地進(jìn)行更換修補(bǔ)，可以有效地預(yù)防因施工破壞或腐蝕等造成的損傷，延長(zhǎng)管道工作年限。管道防腐層漏點(diǎn)造成管道表面直接暴露于自然腐蝕環(huán)境中，裸露部分的鋼鐵與土壤環(huán)境中的硫酸鹽還原菌（SRB）、腐蝕介質(zhì)等作用，加速漏點(diǎn)部分的管道發(fā)生金屬腐蝕。2015年11月在管道投產(chǎn)前聘用第三方檢測(cè)單位采用PCM（Pipeline Current Mapper）法對(duì)全線埋地管道外防腐層進(jìn)行檢測(cè)，共發(fā)現(xiàn)30處防腐層漏點(diǎn)，（國(guó)內(nèi)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是平原段每10 km容許5個(gè)漏點(diǎn)，防腐層漏點(diǎn)狀況可控）。對(duì)發(fā)現(xiàn)的漏點(diǎn)進(jìn)行開(kāi)挖，均發(fā)現(xiàn)防腐層存在破損，經(jīng)分析為施工期間機(jī)械損傷，管溝內(nèi)存在建筑垃圾，下管期間未清理導(dǎo)致防腐層刮傷。之后進(jìn)行了補(bǔ)漏作業(yè)，經(jīng)再次檢測(cè)100%合格，未發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)。

管道漏點(diǎn)與施工管理密切相關(guān)，需從施工、監(jiān)理、業(yè)主三方面加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)施工管理。從施工質(zhì)量分析發(fā)現(xiàn)：施工期間存在野蠻施工現(xiàn)象，監(jiān)理單位監(jiān)管不到位，同時(shí)業(yè)主方未發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，最終導(dǎo)致防腐層存在破損現(xiàn)象。針對(duì)施工全面質(zhì)量控制提出改進(jìn)意見(jiàn)，即在管溝成型后要驗(yàn)收，焊接防腐鋼管下溝前及下溝后均要進(jìn)行電火花檢測(cè)，檢測(cè)合格后才能進(jìn)入下一道工序，下溝過(guò)程要旁站監(jiān)理等。通過(guò)加強(qiáng)施工管理，在后期的3條連接線工程建設(shè)中，未發(fā)現(xiàn)防腐層破損現(xiàn)象。

另外對(duì)開(kāi)薛線定期進(jìn)行陰極保護(hù)測(cè)試，以確定防腐層是否有破損。如管道外防腐層有漏點(diǎn)，通過(guò)陰極保護(hù)測(cè)試及恒電位儀輸出電流統(tǒng)計(jì)對(duì)比，則恒電位儀輸出電流會(huì)相應(yīng)發(fā)生變化。對(duì)發(fā)現(xiàn)的漏點(diǎn)及時(shí)進(jìn)行開(kāi)挖、修補(bǔ)，避免腐蝕穿孔造成管道泄漏和事故發(fā)生。

2 淺埋點(diǎn)防護(hù)

利用雷迪管道探測(cè)儀對(duì)開(kāi)薜線全線管道進(jìn)行檢測(cè)，共發(fā)現(xiàn)28處淺埋點(diǎn)。對(duì)檢測(cè)出的淺埋點(diǎn)按照設(shè)計(jì)埋深要求采取了重新敷土措施。個(gè)別淺埋點(diǎn)位于穿越河流兩側(cè)處，不具備敷土條件。采用支撐墻防護(hù)技術(shù)進(jìn)行安全防護(hù)，具體措施是在天然氣管道的淺埋位置加裝混凝土防護(hù)墻，并在兩側(cè)直接堆砌支撐墻，在防護(hù)墻和支撐墻的兩側(cè)填充回填土，并進(jìn)行夯實(shí)作業(yè)。天然氣管道在支撐墻的防護(hù)作用下，能夠減小管道荷載，保障管道安全平穩(wěn)運(yùn)行。在管道后期建設(shè)中，要求施工方加強(qiáng)淺埋點(diǎn)防護(hù)，同時(shí)加強(qiáng)監(jiān)理監(jiān)督作用，對(duì)重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行抽檢，保證管道施工質(zhì)量。

3 線路中線測(cè)量

開(kāi)薛線建設(shè)完成后，以控制測(cè)量為依據(jù)，按照設(shè)計(jì)定線確定的管道中線樁進(jìn)行線路中線測(cè)量，確定管線坐標(biāo)和高程。根據(jù)中線測(cè)量的成果數(shù)據(jù)編制中線成果表。為達(dá)到管道標(biāo)識(shí)完整和清晰、方便管理、防止第三方破壞和標(biāo)準(zhǔn)化的要求，開(kāi)薛線長(zhǎng)輸管道埋設(shè)了“三樁一牌”，包括里程樁、陰保測(cè)試樁、標(biāo)志樁（轉(zhuǎn)角樁）和警示牌。為了加強(qiáng)管道保護(hù)，在管道投產(chǎn)前按照50 m距離的標(biāo)準(zhǔn)增設(shè)了加密樁。

4 高后果區(qū)識(shí)別

高后果區(qū)指如果管道發(fā)生泄漏會(huì)危及公眾安全，對(duì)財(cái)產(chǎn)、環(huán)境造成較大破壞的區(qū)域。高后果區(qū)（HCAs）識(shí)別是管道完整性管理的重要一環(huán)。按照GB 32167—2015《油氣輸送管道完整性管理規(guī)范》[5]及Q/SY GD 1067—2014《管道高后果區(qū)識(shí)別與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)手冊(cè)》中有關(guān)輸氣管道高后果區(qū)識(shí)別方法，高后果區(qū)可分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三級(jí)，Ⅰ級(jí)表示最小的嚴(yán)重后果，Ⅲ級(jí)表示最大的嚴(yán)重程度。識(shí)別高后果區(qū)時(shí)，高后果區(qū)邊界設(shè)定為距離一棟建筑物外邊緣200 m。油氣管道高后果區(qū)管段識(shí)別分級(jí)表，見(jiàn)表1。

根據(jù)規(guī)范要求，對(duì)開(kāi)薛線高后果區(qū)進(jìn)行識(shí)別，共劃分出11塊高后果區(qū)，其中Ⅲ級(jí)9處、Ⅱ級(jí)2處，同時(shí)建立了高后果區(qū)臺(tái)賬。對(duì)所有的高后果區(qū)實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，分析該管段的風(fēng)險(xiǎn)來(lái)源和風(fēng)險(xiǎn)程度，針對(duì)具體風(fēng)險(xiǎn)來(lái)源采取有針對(duì)性的風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避或風(fēng)險(xiǎn)降低措施，盡可能降低高后果區(qū)的安全風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，與當(dāng)?shù)卣?lián)合協(xié)作，整治管道安全隱患。根據(jù)管線周邊環(huán)境和人口變化情況，每年對(duì)高后果區(qū)進(jìn)行重新識(shí)別，重點(diǎn)對(duì)Ⅱ、Ⅲ級(jí)地區(qū)進(jìn)行再評(píng)估。

表1 油氣管道高后果區(qū)管段識(shí)別分級(jí)表

5 GPS巡檢系統(tǒng)

管道巡檢是管道管理的重要手段，是保障管道安全的有效措施，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)危及管道安全的各種風(fēng)險(xiǎn)。雖然現(xiàn)在有企業(yè)嘗試用無(wú)人機(jī)進(jìn)行巡檢，并在一定管段取得成效，但如果附近有機(jī)場(chǎng)、軍事管制等區(qū)域，無(wú)人機(jī)巡檢不會(huì)被允許，目前人工巡檢仍為主流。開(kāi)薛線起初采用傳統(tǒng)人工簽到的管理方法，發(fā)現(xiàn)存在巡線工補(bǔ)簽、代簽、漏簽等現(xiàn)象，且漏檢不能實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)并補(bǔ)巡，造成安全隱患，隨即開(kāi)發(fā)GPS巡線系統(tǒng)。該系統(tǒng)將管道路由在電子地圖中可視化，用芯片置于高后果區(qū)及其他必巡點(diǎn)所在的三樁上，巡線工用手持機(jī)貼近打卡。

為強(qiáng)化巡護(hù)管控，開(kāi)薛線共配置12名巡線工、3名線路管理員，巡線工每日對(duì)約8 km所轄管道進(jìn)行巡護(hù)，重點(diǎn)對(duì)高后果區(qū)進(jìn)行巡查，嚴(yán)格杜絕在管道上方違章占?jí)骸⒋蚩妆I氣等第三方損壞現(xiàn)象。線路管理員每周對(duì)巡線工巡線情況進(jìn)行核查，并對(duì)高后果區(qū)進(jìn)行檢查，每月對(duì)線路陰極保護(hù)情況進(jìn)行測(cè)量，并匯總分析數(shù)據(jù)，確保管道運(yùn)行安全，巡線工的工作均可在后臺(tái)監(jiān)控。同時(shí)在高后果區(qū)段每50 m設(shè)立警示樁，每個(gè)路口設(shè)立安全警示牌，并加強(qiáng)高后果區(qū)周邊人員的安全教育。

6 天然氣管道數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)

采用遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控的工業(yè)控制系統(tǒng)即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)（Supervisory Control and Date Acquisition,SCADA）來(lái)實(shí)現(xiàn)全線管道安全生產(chǎn)與管理。開(kāi)薛線實(shí)現(xiàn)了在調(diào)度中心完成對(duì)全線各場(chǎng)站及閥室的監(jiān)控、調(diào)度和管理。系統(tǒng)上線使用后，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，大大提高了長(zhǎng)輸管線生產(chǎn)調(diào)度的精細(xì)化，實(shí)現(xiàn)天然氣調(diào)度的自動(dòng)化[6]。SCADA系統(tǒng)可以在線采集生產(chǎn)運(yùn)行參數(shù)，同時(shí)生成生產(chǎn)報(bào)表，為管道完整性提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、建立數(shù)據(jù)庫(kù)，根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行預(yù)防分析，保障油氣管道安全運(yùn)行。

7 結(jié)束語(yǔ)

完整性管理是管道行業(yè)行之有效的管理模式，是確保管道安全的重要手段。油氣企業(yè)要針對(duì)企業(yè)自身管理體制的需求，同時(shí)結(jié)合企業(yè)天然氣管道建設(shè)實(shí)際、生產(chǎn)運(yùn)行與設(shè)施實(shí)際情況，重點(diǎn)對(duì)高后果區(qū)進(jìn)行識(shí)別。對(duì)管道完整性管理配套技術(shù)進(jìn)行探索、分析和總結(jié)，為新建管道的運(yùn)行管理提供借鑒。

參考文獻(xiàn)：

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[3]黃 河,陳 曦,祁國(guó)成,等.油氣管道SCADA軟件工業(yè)試驗(yàn)測(cè)試評(píng)價(jià)方法[J].天然氣工業(yè),2017,37(7):80-86.

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[6]嚴(yán)大凡,翁永基,董紹華.油氣長(zhǎng)輸管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與完整性管理[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005.