油气管道完整性评价

油气管道完整性评价 前 言 目前我国油气管道多数进入“老龄期” ，各类事故呈上升趋势。 由于管子本身的老化、侵蚀及各类人为因素的破坏，管道事故频繁发 生，严峻影响了管道的正常运行和周围的自然环境。近几年，美国、 俄罗斯、加拿大、英国、阿根廷、委内瑞拉等欧美国家发生过量起油 气管道爆裂、泄漏事故，损失惨重，给社会造成极大影响。因此现役 老管道存在着许多未知问题和不安全隐患， 需要对整个管道系统进行 完整性评价，以通过评价来了解管道现状，找到缺点所在，提出提高 系统靠得住性的途径和保护办法。 对老管道进行剩余寿命的评估与预 测， 能够保证管道在现有条件或升级情形下安全、 平稳、 经济地运行。 目录 第一章 概述 管道完整性管理及其相关概念 管道完整性评价技术的研究现状 管道完整性评价技术的内容和目的 第二章 管道适用性评价技术 管道剩余强度评价方式 管道剩余寿命预测方式 第三章 管道风险评估技术 管道失效概率计算模型 管道失效后果计算模型 风险计算 第四章 管道完整性评价经济效益分析 管道完整性管理模式及其经济效益评价方式 评价方式的应用 参考文献 第一章 概述 管道完整性管理及其相关概念 管道完整性是指管道始终处于安全靠得住的服役状态。 管道完整 性管理是指对有影响管道完整性的因素进行综合的一体化的管理。 管 道完整性管理是国外油气管道工业中一个迅速进展的重要领域。 管道完整性 PI(Pipeline Integrity) 是指管道始终处于安全靠得住 的服役状态。包括以下内涵：管道在物理上和功能上是完整的；管道 处于受控状态； 管道运行商已经并仍将不断采取行动避免管道事故的 发生。管道完整性与管道的设计、施工、运行、保护、检修和管理的 各个进程紧密相关。 管道完整性管理 PIM(PipelineIntegrity Management) 是指对所 有影响管道完整性的因素进行综合的、一体化的管理。大体上包括以 下内容：拟定工作计划、工作流程和工作程序文件；进行风险分析， 了解事故发生的可能性和将致使的后果,制定预防和应急办法；按期 进行管道完整性检测和评价,了解管道可能发生事故的原因和部位； 采取修复或减轻失效要挟的办法；培训人员,不断提高人员素质。 管道完整性管理是一个与时俱进的持续的进程。 这是因为管道的 失效模式是一种时刻依赖的模式。侵蚀、老化、疲劳、自然灾害、机 械损伤等能够引发管道失效,随着岁月的流逝在不断地侵害着管道。 因此,必需持续不断地对管道进行风险分析、检测、完整性评价、维 修、人员培训等完整性管理工作。 管道完整性评价 PIA(PipelineIntegrity Assessment) 是指对可能 使管道失效的主要要挟因素进行检测,据此对管道的适应性进行评估 的进程[3]。 当前全世界在用管道总量约有 250104km,其中旧管道数量惊人。 如何评价这些旧管道的状况,保证安全、 经济地运行,是管道完整性评 价要解决的主要问题。 图 ASME 标准中规定的管道完整性管理流程框图 管道完整性评价技术的研究现状 国外研究现状 20 世纪 80 年代前后，发达国家在二次世界大战以后兴修的大量 油气输送管道开始慢慢进入事故多发阶段， 同时经济进展对能源需求 的增加又需要建设新的管道， 继续合理利用存在问题和带有缺点的管 确定管道完整性 评价间隔期 数据采集与分析 风险分析与评估 制定计划 进行检测和完整性评价 检修或采取其它措施 获取完整的新资料 考虑其它风险 评价准则 满足准则 不满足准则 无需采取措施 道，避免和减少管道破坏给公众和环境带来的危害，改善管道与环境 的兼容性，成为政府和管道公司关注的问题。为此，各相关部门进行 了大量的基础研究和应用技术研究，伴随着基础科学、材料科学、信 息技术、运算机技术、监控技术、检测技术等科学技术的进展，在保 证管道安全与经济的原则下，研究功效的作用和价值、实际效果已为 政府、管道公司和社会所认可[1]。 国外油气管道完整性评价技术是近几年进展起来的一项新技术， 倍受管道运营公司的重视，研究进展较快。可是，在查阅有关管道技 术文献资料和调查一些国际管道公司的具体做法时发觉， 目前国外评 价管道完整性的方式大体上都是从不同角度、 采用不同方式对造成管 道完整性下降的某些因素如机械损伤、侵蚀、应力开裂等进行评价， 没有形成一套全面、系统、科学的管道完整性评价技术和方式。 国内研究现状 目前，国内油气管道完整性评价技术方才起步，许多研究领域尚 属空白。对于现役老管道的评价主要采用无损检测技术(NDT)，在定 量测量的基础上结合定性分析，肯定各类缺点的形状、尺寸及位置， 并在此基础上进行管道的剩余寿命预测(即管道安全性评价)。 但这种 基于检测的管道安全评价技术缺乏对整个管道系统、 各组成单元及设 备的靠得住性分析，没有给出如何提高管道系统或单元靠得住性、降 低各单体设备维修本钱的具体办法。 最近几年还兴起了油气管道的风 险评估技术，它是利用管道运行的现场及历史统计资料，采取专家系 统分解评分的方式，肯定整个管道系统或某段管道的相对风险系数， 风险系数越大， 风险越小。 管道的风险分析能够对管道风险做出评估， 找到为减少风险需要投入资金和改良运行管理的方向， 把管道的风险 限定在一个能够同意的水平上。 但风险分析对实际运行管道的各类缺 点无法做出定量的描述，评分的人为主观性较大，存在必然的计算误 差，实际应用有必然的局限性。因此，应该将管道的靠得住性分析、 检测评价和风险分析几项技术有机地结合起来， 形成一整套管道完整 性评价技术与方式， 为管道的运行管理、 检测、 维修和改换提供全面、 可行的科学依据和办法，提高现役管道运行的安全性和经济性[2]。 管道完整性评价技术的内容和目的 对管道工业而言，管道的完整性评价技术无论是此刻仍是未来都 具有十分重要的工程意义， 它是保证现役管道安全靠得住运行必不可 少和亟待开展的一项工作，其中现役管道运行靠得住性分析、管道检 测与评价和管道风险分析（要修改的是三个主要的领域，在许多方面 国内是方才起步，有些方面乃至是空白。但目前国外的研究进展专门 快，正朝着工程化、智能化、概率化和模糊化方向进展，有许多成熟 的、精准的理论和方式可供借鉴利用。应增强这方面的技术跟踪，研 究适合我国管道的评价技术，尽快开发适用于运行管理的软件系统， 提高我 国管道运行的靠得住性和经济性[2]。 为知足对现役管道在运行条件下整个输油气系统及各部份单元 完整性进行评价的要求， 能够将完整性评价技术分为管道剩余强度评 价技术、管道剩余寿命预测技术与管道风险评估技术等 3 个方面，这 三方面内容一路组成管道完整性评价技术，其各自的逻辑关系见图： 图 管道完整性评价技术内容及逻辑关系图 其中管道剩余强度评价技术， 管道剩余寿命预测技术统称为管道适 用性评价技术。 以下分为两章来别离研究管道的适用性评价技术和风 险评估技术。 第二章 管道适用性评价技术 管道剩余强度评价方式 含缺点管道剩余强度评价是在管道缺点检测基础上， 通过严格的 理论分析，实验测试和力学计算，肯定管道的最大允许工作压力和当 前工作压力下的临界缺点尺寸，为管道的