天然气管道完整性管理 [对天然气管道完整性管理的思考]

　　摘要：随着世界上天然气管道的迅速发展，管道完整性管理成为国外天然气管道工业中倍受关注的重要领域。本文介绍了实施油气管道完整性管理的重要性和油气管道完整性管理的发展概况，概括了天然气管道完整性管理的框架流程,阐述了天然气管道完整性管理的主要内容。对影响管道安全的主要因素和天然气管道事故后果进行了分析,介绍了管道完整性管理的原则、流程、关键技术、影响管道安全的主要因素，提出了对我国管道完整性管理的工作建议。
　　关键词：天然气；管道完整性；管道完整性管理
　　中图分类号：U473.2+4 文献标识码：A
　　1 实施管道完整性管理的重要性
　　20世纪初至今世界石油工业发展迅速。石油工业的发展也给管道工业的发展注入了新的活力。石油天然气的管道运输对我国国民经济起着非常重要的作用。油气输送管道穿越地域广阔，服役环境复杂，一旦发生失效破坏，往往造成巨大的经济损失，造成生态环境的破坏和人员伤亡。据统计，我国现有长距离油气输送管线4.86×104km，城市燃气管道10×104km左右，其中有60%已进入事故多发期，潜在危险很大。
　　从美国、西欧、前苏联等国家多年的事故统计分析中可以看出，第三方损伤、腐蚀、施工及材料损伤、误操作是引发管道事故的主要原因。天然气管道事故的人员伤亡率高于输油管道。从美国重大事故的统计中可以看出，海洋输气管道的伤亡率大于陆地管道，两者造成人员伤亡的原因中，处于第一和第二位的都是第三方损伤与设备故障、误操作。这两个原因均与管道的管理有关。由此可以看到，全面提高安全管理水平是降低管道事故率的重要环节。
　　结合国内的国情、生产运行与设施实行情况，当前安全形势严峻。保证新建管道的本质安全和安全合理地继续使用那些存在着各种缺陷的老管道，是管道企业必须解决的问题。完整性管理的重要性就在于它能持续不断地提高新建和在役管道的整体管理水平，从而保障管道的安全运行。
　　2 管道完整性管理的概念
　　2.1 管道完整性（Pipeline Integrity）是指：
　　（1）管道始终处于安全可靠的工作状态；（2）管道在物理上和功能上是完整的，管道处于受控状态；（3）管道运营商不断采取行动防止管道事故的发生；（4）管道完整性与管道的设计、施工、运行、维护、检修和管理的各个过程是密切相关的。
　　2.2 管道完整性管理PIM（Pipeline Integrity Management）定义为：管道公司根据不断变化的管道因素，对天然气管道运营中面临的风险因素进行识别和技术评价，制定相应的控制对策不断改善识别到的不利影响因素，从而将管道运营的风险水平控制在合理的、可接受的范围内，建立以通过监测、检测、检验等各种方式，获取与专业管理相结合的管道完整性的信息，对可能使管道失效的主要威胁因素进行检测、检验，据此对管道的适应性进行评估，最终达到持续改进、减少和预防管道事故发生、经济合理地保证管道安全运行的目的。
　　3 管道完整性管理的技术内涵
　　3.1 管道完整性管理的原则
　　3.1.1 在设计、建设和运行新管道系统时，应融入管道完整性管理的理念和做法。
　　3.1.2 结合每一条管道的具体情况，进行动态的管道完整性管理。
　　3.1.3 建立负责进行管道完整性管理的机构和管理流程，配备必要的手段。
　　3.1.4 对所有与管道完整性相关的信息进行分析、整合。
　　3.1.5 必须持续不断地进行管道完整性管理。
　　3.1.6 在管道完整性管理过程中应当不断采用各种新技术。
　　管道完整性管理是一个与时俱进的连续过程。管道的失效模式是一种时间依赖的模式，腐蚀、老化、疲劳、自然灾害、机械损伤等都能够引起管道失效，必须持续不断地对管道进行风险分析、检测、完整性评价、维修及人员培训等完整性管理。
　　3.2 管道完整性管理流程
　　管道完整性管理的核心是完整性评价。管道的完整性评价包括管道本体的完整性评价和站场设施的完整性评价,有时也包括储气库的完整性评价。具体评价工作有,管道本体的适用性评价、防腐涂层的有效性评价、站场设施的故障诊断、地震及地质灾害评估等。
　　3.3 管道完整性管理的关键技术
　　管道完整性管理是跨学科的系统工程,它所涉及的不仅仅是自然科学与工程技术,而且还包括政策、法律、经济、管理等社会科学。在自然科学与工程技术层面,完整性管理和数学、物理学、地质学及石油工程、机械工程、材料科学与工程、工程力学、可靠性工程、信息科学与工程等学科有密切关系。从实用角度,它的关键技术包括失效分析及失效案例库的建立、危险因素与危险源识别技术、风险评价技术、管道检测技术、适用性评价技术、机械设备故障诊断技术、地质灾害预警及评估技术、地理信息系统的建立等方面。
　　4 影响管道安全的主要因素
　　影响管道安全的主要因素有设计、制造、施工、管道环境、运行管理维护、第三方破坏。设计因素主要有管道强度的安全裕度、允许最大操作压力与实际操作压力的裕度、管道应力变化与频率、管道沉降等;制造因素有管材的内部和表面缺陷、焊缝缺陷、制管偏差与质量控制;施工因素有管道的敷设、焊接、补口、检验、回填、试压、监理、施工队伍资质等;腐蚀因素有与管内介质腐蚀性强弱和防腐措施有关的内腐蚀,与阴极保护、外防腐层质量、土壤腐蚀性、电流干扰、应力腐蚀等因素有关的外腐蚀;管理、维护因素有由于管理水平、技术水平、员工素质和监督机制不健全引起的错误操作带来的破坏。第三方破坏是指管道附近区域人为活动造成的管道结构或性能的破坏,主要因素有管道最小埋深、人群活动水平、公众教育状况、管道地面设施等。
　　根据国内外管道事故统计资料分析,影响管道安全的因素在形成的管道事故中所占的比例不同,腐蚀、第三方破坏是最主要的因素。
　　5 天然气管道完整性管理体系发展建议
　　我国先后颁布了完整性管理的相关标准,开展了评价方法与检测技术的研究,但管道完整性管理体系的建设在系统性、完整性、先进性上同国外相比还有较大差距,还有许多基础工作需要开展和完善。
　　5.1 明确完整性管理的研究范畴,建立健全我国相关的规范、标准,加强对完整性管理的技术支持力度和监管力度。其次,根据我国实际情况对不同时期、不同条件的管道,制定不同层次、分段实施的完整性管理计划。
　　5.2 创建我国管道多参数大型数据库,建立可以适应未来评价需要的数据库结构和基本程序,搭建数据共享平台,并将其作为整条管道安全评价的基础资料之一进行管理。强化管道缺陷智能检测能力,加强管道的检测及其数据库、管道腐蚀数据库的建设,并且不断更新完善,对管道、防护层状况以及其它在役设备进行动态管理。
　　5.3 在新管道建设过程中,坚持做好设计的安全预评价、安全评价与安全验收等工作。对近年来新建的大型管道,在已有设计、工程验收的安全评价基础上,及时制定数据收集、基线评价、完整性管理程序的计划并逐步实施。
　　5.4 大力发展管道完整性评价方法和评价软件技术。对风险评价中可接受的事故水平、管道相对风险评分等级、管道腐蚀程度划分、维修或更换管段的依据、HCA地区的划分等，应借鉴国外标准并根据我国具体情况来确定，加强管道完整性体系的科研及其成果应用。
　　参考文献
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