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管道完整性管理的发展与腐蚀案例分析

时间:2012-12-08 15:36:57  来源:腐蚀与防护  作者:张 余,董绍华

20世纪90年代末,管道完整性管理技术得到进一步发展,一些重大管道事故促使人们认识到管道完整性管理的重要性,使国际上一些大的管道公司开始将管理重点放在管道的安全可靠性上,提出制订和实施管道完整性管理的要求,发达国家的政府和议会也积极参与管道完整性管理计划,制订和出台了一系列的标准规范以及法律法规,逐渐形成了一套较为完整的管道完整性管理体系,体系的目的是将有限的资金最有效的用于降低管道的风险,以提高管道运行的安全性。新世纪以来,随着我国管道建设高潮的来临,管道数量将大幅增加,新建管道的运行维护管理受到关注,受到人为因素、自然因素的影响,管理的难度将逐渐加大,管道完整性管理已成为管道管理的强有力手段。管道完整性管理是一个以管道安全、设施完整性、可靠性为目标并持续改进的系统管理体系,其内容涉及管道的设计、施工、运行、监控、维护的全过
程,并贯穿管道整个生命周期,通过对管道进行完整性的检测、评估与修复管理,可以充分了解管道的安全状况与关键风险源,从而采取相应的管理办法和防范措施,将事故后整治和抢修变为事前诊断和预防,基本思路是不断改进和提高管道的完整性,达到保证管道安全、经济运行的目的。本文阐述了北美各大管道公司的完整性管理方法、机构设置、职责,岗位配置以及目前开展的各项完整性管理风险控制活动,分析了国内完整性管理的技术研究、发展、信息化手段等支撑手段,并以滨海地区地面工艺管道完整性管理为例,提出了复杂土壤条件下腐蚀的预防与控制措施,阐述了监测、检测、评价、修复技术的应用,对于了解管道完整性管理的现状,规划未来发展方向具有重要参考意义。

1、国外管道完整性管理进展
加拿大TransCanada公司TransCanada是北美地区一家拥有五十年历史
的能源公司和天然气输送公司,从最初的天然气输送市场,到最近的能源和天然气销售市场,
Tran-sCanada一直扮演着创新者和专家的角色。Tran-sCanada在加拿大和美国的管线市场中具有稳固而领先的地位。TransCanada的业务主要分为
3个部分:天然气输送、能源和天然气销售。天然气输送一直是该公司的核心业务。TransCanada拥有长达38,000公里(23,600英里)的管线,可以将加拿大西部与主要的加拿大和美国市场连接在一起。TransCanada将加拿大大约70%的天然气输送到市场,其中约有60%供给美国市场。该公司每天向加拿大和美国北部地区销售大约
66亿立方英尺的天然气。完整性的完整性管理目标为:
(1)相信所有的事故都是可以预防的;(2)减少员工、公众和环境风险;(3)利用关键技术和最佳实践;(4)形成规范的业务标准。管道线路完整性部门共有146人,设施完整性部门共有120人,数据完整性管理部门共有40人。线路完整性部门包括合规管理、危险识别、风险管理程序、完整性支持和内检测专业的管理。
    TransCanada每年开展超过8000公里的内检测,开挖腐蚀点超过300处;每年开展约500公里的打压评价,主要是因为内检测器无法检测出应力腐蚀裂纹缺陷。对已内检测管道在检测周期内进行开挖验证,以确认再次检测时间。一般,公司会根据下一年的内检 测计划来安 排输 量 以 满 足 内 检 测 的需求。TransCanada每年进行一次风险评价,使用自己的风险评价软件,各个部门参与分析,每次评价给出未来7年的风险。对不同的人口等级要进行不同的评 价,对3级 以 上 地 区 进 行 定 量 风 险 评 价(QRA)。今年,已经根据风险评价报告完成了2012年的风险投资控制计划,风险评价报告也反馈给风险识别人员,以帮助评价人员关注识别出的风险。管道完整性管理部门根据完整性管理方案,提出管道维修计划。计划投资部门按照完整性的要求安排计划,如果变化较大则需要由总裁亲自确认。强化对高后果区的认识程度,加强高后果区识别的量化和可操作性。
1.2 加拿大Enbridge公司Enbridge公司完整性管理目标为:管道设计,施工,检测,维修,操作和安全的做法等都符合政府规,努力实现零伤害、零损失、零泄露。管道完整性管理组织机构图如图1所示。2011年又设置了设施完整性管理部门,主要负责罐、站区管道的安全管理。

缺陷和隐患。
2 国内完整性管理的发展
2.1 国内完整性管理现状截至2011年年底,全国油气管道总长度达8.5万公里。预计到2015年,我国油气管道总长度将达15万公里左右。随着国外油气管道完整性管理技术的蓬勃发展,近年来我国在不断探索管道完整性管理技术的发展途径。有关管道企业和科研院所通过不断消化吸收国外的先进经验和技术,已在油气管道完整 性管理技术 方面取得 了 一 定 的 研 究成果。
    陕京管道自2001年实施完整性管理以来,按照管道本体、防腐蚀有效性、管道地质灾害和周边环境、站场及设施、储气库井场及设施5个部分逐步推行,取得显著成效。在实施完整性管理过程中,北京天然气管道公司结合陕京管道实际情况,注重引进吸收国外先进技术和标准,逐步深化,并向纵深发展。
2006年中国石油西气东输管道公司启动了“西气东输管道完整性管理体系建设”的研究项目,在分析研究西气东输管道沿线经过的灾害环境及地址条件对输气管道的致灾机理、危害形式、诱发因素等的基础上,制定出了现场灾害源识别和灾害风险评估的操作技术指南,开发出了西气东输管道环境地质灾害风险因素数据软件和风险评估应用软件。中石油天然气与管道分公司着手研究和应用管道完整性管理方法。近几年来,通过研究和引进已基本建立起管道线路和站场方面的核心技术体系,并建立起相应的业务文件体系和法规标准体系,为完整性管理提供了技术和管理保障,成立了相对完善的完整性管理组织构架,如专业公司在管道科技中 心 下 设 完 整 性 研 究 所,以 及 定 量 风 险 评 价、HAZOP分析等技术支持,现有人员约30人。自2007年起,天然气与管道分公司建立了审核机制和标准,每年邀请挪威船级社对其5家地区公司开展外部审核工作,持续改进其完整性管理水平。2009年,中石油发布实施了企业标准《管道完整性管理规范》,成为我国第一套自主研发编制的管道完整性管理企业标准。2011年,由中石油管道完整性管理系·128·张 余等:管道完整性管理的发展与腐蚀案例分析 
管道完整性管理部门的工作内容是:(1)负责完
整性管理程序执行:内检测、开挖修复和内腐蚀控
制。(2)负责材料技术:焊接和修复程序、裂纹管理
程序、凹坑管理程序。(3)负责完整性分析:腐蚀增行120个站间距的内检测,约14000km,开展 约1000次清管,开挖约2000次。管道完整性管理部门现有60人,管理2.2万公里管线,部门人数规划为百人,完整性管理部门员工的资格要求是注册工程师或专业人员,重点开展本体的管理工作,管道判寿工作由工程部实施,完整性部门负责管道的失效分析,地质灾害风险由机械部门管理负责。各地方分公司只有很少量的完整性工作。路由管理由路权部门管理负责,GIS软件由工程部门负责管理,完整性数据收集由完整性管理部门负责管理。完整性管理部门提出管道的管理和维修计划,如果管理层没有此费用,则需要在领导层讨论最终在批复的费用中调整计划。

3.4.2
腐蚀原因分析
大港地区管道防腐层发生破损脱落,导致母体材料直接与土壤接触。由于大港储气库群出口管段氧浓度差存在,产生电位差,在土壤介质中就会形成腐蚀电池,加速阳极部位的腐蚀。大港地区土壤含氧量、含水量大,土壤电阻率小,土壤腐蚀性强,由于土壤性质及其结构的不均匀
性,在小块土壤内形成腐蚀电池;因不同土壤交接而形成的腐蚀电池腐蚀最严重。另外大港区域土壤腐蚀性强,属于强腐蚀环境,含有较多的Cl-离子,进一步增强了土壤的腐蚀性,在站场这种复杂的环境下,较薄的防腐漆涂层,如外层无其他防护层,极易因机械损伤等原因造成防腐层破损;本次检测的聚乙烯冷缠带为薄型缠带,机械性能和附着力均一般,不适合单独作为管道的防腐层使用,因此在大港这种复杂的腐蚀环境中,出现了较多的破损和剥离;PE热缩套因为出现了较大比例的剥离,而导致管体严重腐蚀。因此,在大港储气库这种复杂的高腐蚀环境下,不适合单独使用防腐蚀漆、聚乙烯冷缠带和PE热缩套作为防腐蚀层,应配合其他防腐蚀层复合使用。
3.5 
风险控制措施
(1)建立基础数据库,对大港储气库群的氧浓差腐蚀状况持续跟踪,在以后的设计和维修管理中予以重点关注,按照每3~4年一个周期的跟踪排查检测的要求。
(2)全面规范大港储气库群地面管道施工管理,强化施工质量,开发特殊防腐蚀涂层,保障管道涂层不受损伤。
(3)大部分腐蚀发生在高温的注采管段,因此注采管段是腐蚀发生的高风险区域,需要定期重点进行腐蚀的监测和治理。
4 
结 论
(1)管道完整性管理是各管道运营公司采取的有效管理模式,但开展的深度和广度不均匀,采用的技术也不尽相同,各有特点。但各管道运营公司的完整性管理的开展逐渐趋于细化,逐步向系统化、信息化迈进。
(2)部分公司已经开展了站场(设施)的完整性管理的应用,并逐步开展了研究工作,北美各大公司都设有专门的完整性管理部门。主要是应对政府和公众对管道完整性管理的要求。
(3)目前的管道完整性管理还是以管道本体为核心,以内检测为手段的线路完整性管理,其它检测手段和方法也在尝试和使用,但没有内检测相对成熟和作用明显。
(4)坚持不懈的开展完整性管理是保障安全的重要手段,重视腐蚀与防护是保证管道安全的第一道关口。
(5)通过案例分析表明,管道完整性管理是预防事故的有效手段,完整性管理工作还需要做大量
细致的工作,沿海地区的站场建议增加区域阴极保护系统,阴极保护设计应充分考虑到输气站场设备管道密集、接地系统众多、可利用空间有限以及大港所处盐碱性湿地环境的是综合因素,加装埋地管线安装腐蚀监测系统,定期测试管体腐蚀情况

  参考文献略
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