基于數理統計的工業管道定期檢驗方法探究

王海紅

摘 要：工業管道定期檢驗測厚準備工作，通常需要檢驗人員現場反復查找管線，從而確定測厚管件抽查數量。為減輕工業管道定期檢驗人員的勞動強度，提高工作效率，本文提出基于數理統計的工業管道定期檢驗方法，并結合實際檢驗中的管道測厚數據，分析管件數與管道長度之間的關系，得出二者比值多為0.6（個/m），進一步確定測厚管件抽查數量。最后舉例討論該檢驗方法，為工業管道定期檢驗的實施提供參考。

關鍵詞：壓力管道;工業管道;定期檢驗;數理統計

中圖分類號：TE973文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2020）04-0060-03

Abstract： In order to determine the sampling quantity of thickness measurement pipe fittings， it is usually necessary for inspector to repeatedly search for pipelines on site in the preparation of thickness measurement of industrial pressure pipeline periodic inspection. In order to reduce the labor intensity and improve the work efficiency of the regular inspection personnel of the industrial pipeline， this paper put forward the method of the regular inspection of the industrial pipeline based on the mathematical statistics， and analyzed the relationship between the number of pipe fittings and the length of the pipeline in combination with the thickness measurement data in the actual inspection， and concluded that the ratio of the two is more than 0.6（個/m）. Finally， an example was given to discuss the inspection method， which provided a reference for the implementation of regular inspection of industrial pipeline.

Keywords： pressure pipeline;industrial pipeline;periodic inspection;mathematical statistics

1 研究背景

工業管道常用于輸送流體介質。由于工業管道長期在比較復雜的環境中工作，再加上受到內部復雜介質的影響，介質沖刷、腐蝕管道內壁，造成管道壁厚減薄，使管道承壓能力進一步減弱。隨著管道服役時間的增長，安全隱患也將逐步暴露出來，管道一旦出現問題，就可能會引發爆炸或中毒等惡性安全事故，危害性極大。近年來壓力管道使用登記及事故狀況如表1所示。隨著國家對特種設備安全工作的重視，管道事故的發生得到有效降低，但不可忽視的是，管道的安裝數量仍在逐年增加，隨著使用時間的延長，其安全隱患也將增多。《壓力管道定期檢驗規則——工業管道》（TSG D7005—2018）中規定，壁厚測定是管道定期檢驗的主要項目。然而，在壁厚測定實踐中，就確定抽查管件的數量而言，便需要檢驗人員在現場反復確認管線，不僅增加檢驗人員的體力勞動，而且使工作效率大打折扣。因此，本文擬用數理統計方法對工業管道定期檢驗測厚環節進行分析，依據實際檢驗中的管道測厚數據，探討管件數與管道長度之間的關系，進而確定抽查管件的數量，為工業管道定期檢驗提供參考。

2 在用工業管道定期檢驗及壁厚測定

2.1 定期檢驗

管道的定期檢驗，即是對管道進行全面檢驗，是指具有相關資質的特種設備檢驗單位，按照一定的時間周期，依據《壓力管道定期檢驗規則——工業管道》（TSG D7005—2018）以及有關的安全技術規范和相應標準，對管道的安全狀況所進行的符合性驗證活動[1]。工業管道定期檢驗本身是法定檢驗，作為一種強制性安全監管手段，對壓力管道的安全運行具有重要保障作用。定期檢驗工作的步驟一般包括制訂檢驗方案、準備檢驗、檢驗進行、處理異常缺陷和問題、匯總檢驗結果、出具檢驗報告等。根據檢驗結果對管道安全狀況進行評級（分為1級、2級、3級和4級，共4個級別），并根據管道安全狀況等級確定以后的檢驗周期（首次定期檢驗一般在管道投入使用后3年內進行）。

2.2 壁厚測定

管道壁厚測定是管道安全狀況檢驗的重要組成部分，一般采用超聲測厚方法，利用超聲波測厚儀進行測厚。測厚位置需要具有代表性，并應有足夠的測厚點數。對管道測厚點的位置和抽查比例要求如下。

①測厚點的位置選取，重點選擇管道容易遭受腐蝕、沖蝕處，因制造工藝成型時壁厚減薄處，以及管道服役過程中容易產生變形、積液和磨損的部位。

②彎頭（彎管）、三通及異徑管等管件的測厚抽查比例[1]如表2所示，每個被抽查的管件測厚點至少應有3處;被抽查管件與直管段相接的焊接接頭，其直管側的測厚點至少應有3處;必要情況下，檢驗人員可以增加對其余直管段的測厚抽查。

③在檢驗過程中，如果管道壁厚被檢測到有異常狀況，應在其壁厚異常處的附近增加測厚點個數，并確定管道壁厚異常的區域大小，若有必要，可以適當提高對整條管線測厚的抽查比例。

測厚需要繪制測厚點簡圖，圖中應標注測厚點位置，并記錄測厚點的壁厚值。在實際檢驗中，管件的測厚點選取位置一般如圖1所示，圖中數字標記處為測厚點。為保證檢測質量，可對測厚點進行周向取點檢測。

3 基于數理統計的在用工業管道定期檢驗

因為彎頭、三通、異徑管等管件位置處管內介質流向發生改變，更容易使管道產生壁厚減薄的現象，因此，對于工業管道定期檢驗過程中的測厚環節，通常選取管線中的上述位置進行測厚，并且抽查比例應遵循《壓力管道定期檢驗規則——工業管道》（TSG D7005—2018）的有關規定。實際檢驗中，檢驗人員需要現場查找管線，確定管道走向及單線圖。由單線圖中彎頭、三通、異徑管數量確定需要抽查測厚的管件數量。倘若管件數與管道長度之間存在某種聯系，根據管道使用單位提供的臺賬即可由管道長度確定該管線包含的管件數量，進而由抽查比例確定需要進行測厚的管件數，省時省力，檢驗效率高。由此，本文從上述角度探討檢驗方法。

在實際的工業管道定期檢驗中，收集某石化廠310條工業管道實測樣本數據，統計其管件數量及管道長度，統計結果如圖2所示。由圖2可知，隨著管道長度的增加，管件數也在增多，二者存在一定的線性關系，并且呈現分散性。

進一步分析管件數與管道長度的關系，討論管件數與管道長度的比值，并用Excel繪圖表示，結果如圖3所示。由圖3可知，管件數與管道長度的比值大約集中在0.6（個/m）的范圍內。在檢驗過程中考慮一定裕量，可取0.6（個/m）進行計算，進而可確定抽查管件的數量，并進行測厚。

4 算例

某煉化廠催化裝置油漿線管道，使用單位臺賬記錄某GC2級工業管道，2003年完成安裝并投用，內部介質為油漿，材質為20#鋼，公稱尺寸為Φ219 mm×7 mm，設計壓力為2.5 MPa，使用壓力為1.2 MPa，設計溫度為常溫，使用溫度為35 ℃，長度為35 m，則該管線包含的管件數為：35×0.6=21（個）;

依據《壓力管道定期檢驗規則——工業管道》（TSG D7005—2018）可知，需要抽查的管件個數為：21×0.2=4.2（個），取5個即可。

5 結語

本文以工業管道定期檢驗實測數據為樣本，采用數理統計方法分析管件數與管道長度的關系，得出二者之間的聯系，在檢驗實施階段可方便快捷地進行測厚工作，節約檢驗時間，提高工作效率，為工業管道定期檢驗提供了一種參考方法。但是，由于實測數據樣本容量限制，在計算過程中，不同的管道使用單位選取的管件數與管道長度的比值可能會存在差異。為此，建議管道使用單位結合實際情況確定取值。

參考文獻：

[1]中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局.壓力管道定期檢驗規則——工業管道：TSG D7005-2018[S].北京：中國標準出版社，2018.