管道完整性及其管理

在这 56 年中， 美国天然气管道平均每年发生事故
图 !" 全世界管道总长度的地区分布情况
造成财产损失约 1 333 4 53 6 美元； 除个 约 <3 次， 别年份外， 年死亡人数在 2 人以下。
美国政府运输部中设有一个管道安全办公室 （ 以下简称 9":） ， 定期发布美国管道与安全有关 的各类数据。表 5 为公布的 1331 年美国天然气 管道和液体危险品管道的长度分布。
“ 管道的腐蚀与安全” 高级研讨班上所作的报告整理成文。 ! 本文是作者根据 3665 年 22 月 7 日中国科学院金属研究所主办的
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焊0 0 管0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1336 年 2 月0
［ 5］ 18 10 各国在用管道的服役情况
够引起管道失效， 随着岁月的流逝在不断地侵害 着管道。因此， 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、 人员培训等完整性 管理工作。 管 道 完 整 性 评 价 "#$ （ "%&’(%)’ #)*’+,%*（! ） $..’../’)*） 0 是指对可能使管道失效的主要威 胁因素进行检测， 据此对管道的适应性进行评估 的过程。 当前全世界在用管道总量约有 123 4 53 7/， 其中旧管道数量惊人。如何评价这些旧管道的状 况， 保证安全、 经济地运行， 是管道完整性评价要 解决的主要问题。
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根据 234 &""$ 年 ’" 月 ’! 日公布的数据制表。漏 1 注： 失量大于 !" 桶即作为事故申报。但自 &""& 年 + 月 & 日起， 漏失量大于 ! 加仑即作为事故。
!" 引" 言
近年来， 管道完整性管理 "#$ （ "%&’(%)’ #)*’+, -%*. $/)/+’0’)*）是国外油气管道工业中一个迅 速发展的重要领域。之所以如此， 有以下原因： ! 大量已使用多年的老管道存在着事故隐患， 需及 时检测和有效管理； “ 1 ・22 ” 事件对管道的安全 " 性管理提出了更高要求； # 美国在管道完整性管 理领域内进展迅速， 已连续出台了相关的法律、 法 规和标准， 形成了一个完整的体系； $管道的完整 性检测与评价技术的发展日新月异。 当前， 我国正处在管道工业发展的高峰时期。 无论是新建管道还是老管道， 都需要建立起管道 完整性管理体系。笔者简要介绍国外管道完整性 管理近年来的发展概况， 并对国内工作提出建议。
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焊4 4 管4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 &$$# 年 * 月4 表 !" #$%! & #$$’ 年各国输油、 输气管道事故率及其原因统计表
事故原因所占比例 美国输气管道 欧洲输气管道 加拿大输气管道 美国输油管道 欧洲输油管道 加拿大输油管道 第三方造成损伤 ! " 腐蚀 ! " 材料和施工缺陷 ! " 操作错误 ! " 事故率 ! 次 ! ./012・3 #$% # &$% # (&% + &)% # $% &) &’% & (*% + ,% * #)% * (% ’* (&% ) ((% ) -#% #(% * &% ,&(% * &(% + ((% * #*% # (% -#+% * &+% + &-% # #% $% ’*)% * (+% ) (&% , (&% , #% $-
检修和管理的各个过程密切相关。图 2 给出影响 管道完整性的诸因素之间的关系。
图 #" 影响管道完整性诸因素之间的关系
（3 ） 管 道 完 整 性 管 理 "#$ （ "%&’(%)’ #)*’+-%*. $/)/+’0’)*） ! 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： 工作流程和工作程序文 ! 拟定工作计划、 件； 了解事故发生的可能性和将 "进行风险分析， 导致的后果， 制定预防和应急措施； #定期进行管 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； $采取修复或减轻失效威胁的措施； 不断提高人员素质。 %培训人员， 管道完整性管理是一个与时俱进的连续的过 程。这是因为管道的失效模式是一种时间依赖的 模式。腐蚀、 老化、 疲劳、 自然灾害、 机械损伤等能
4 4 4 注： 根据美国天然气协会 565 的统计数据制表。
作错误占第二位， 达 &)" 以上。而西欧和加拿大 输气管道事故的原因则恰好相反， #$" 以上是由 于操作错误造成， 第三方损害占第二位。美国输 油管道事故的原因中， #*" 以上是由于操作错误 造成， 第三方损害接近第二位， 达 &(" 以上。而 #+" 西欧和加拿大输油管道事故的原因则相反， 以上是由于第三方损害造成； 操作错误所占比例 较少。因此， 在西方发达国家的油气管道的事故 中， 第三方损害和操作错误是管道事故的两个最 主要原因， 加起来约占事故总数的 & ! - 。而且这 两个原因都和管理密切相关。 由此可见， 管道的完整性不仅仅是一个技术 范畴的问题， 更重要的是要持续不断地提高整体 管理水平。由此也就说明了近年来管道完整性管 理在国外迅速发展的原因。
表 *" 美国 #$(! & #$$’ 年输气管道事故造成的人员伤亡率
表 & 为美国 ’(%) * &""$ 年输气管道、 配气管 网和液体危险品管道发生事故的次数和造成的损 失。由表 & 看出， 在这 ’+ 年中， 美国天然气输送 管道、 配气管网和液体危险品管道： !平均每年发 死亡 &’ 人， 伤 (+ 人， 造成财产损 生事故 $+$ 次， 失 + ++) , ’" - 美元； " 液体危险品管道的事故率 与输送管道和配气管网事故率的总和相近， 但人 员的伤亡率却要小得多，说明天然气管道与管网
#" 管道完整性的概念
（2） 管道完整性 "# （ "%&’(%)’ #)*’+-%*. ） ! 是指 管道始终处于安全可靠的服役状态。包括以下内 涵： !管道在物理上和功能上是完整的； "管道处 于受控状态； # 管道运行商已经并仍将不断采取 行动防止管道事故的发生。 管道完整性与管道的设计、 施工、 运行、 维护、
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5==> A 5=== 年美国天然气管道的事故原因 统计如图 6 所示。由图 6 可以看出， 在这 6 年中，
0 0 注： 根据 9": 133! 年 53 月 52 日公布的数据制表
1 第 &+ 卷第 $ 期1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 黄志潜： 管道完整性及其管理
焊管・第 34 卷第 5 期・3667 年 8 月
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管道完整性及其管理
黄志潜
（ 中国石油物资装备 （ 集团） 总公司）
!
! ! 摘! 要! 管道完整性是指管道始终处于安全可靠的服役状态； 管道完整性管理是指对所 有影响管道完整性的因素进行综合的、 一体化的管理。管道完整性管理是国外油气管道工业 中一个迅速发展的重要领域。结合美国等国管道事故统计数据， 论述了管道完整性管理的重 要性和目的； 列举了国外管道完整性管理的工业标准； 详细阐述了管道完整性管理的内容、 管 道完整性检测的方法、 以及管道完整性评价技术今后的发展趋势； 并提出了我国加强管道完整 性管理的工作建议。 关键词! 管道完整性! 管道完整性管理! 概念! 内容! 标准! 建议
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美国天然气输送管道因外力造成的损害而引起的 事故所占比例最大， 一度超过了 !"# ， 但呈逐年 下降的趋势； 因施工和材料缺陷而引起的事故所 占据了第一位。 占比例逐年增加， 最后超过 $%# ， 如果将因内、 外腐蚀而引起的事故相加， 可以看出 因腐蚀而导致的事故比例占到了第二位， 而且管 道内部腐蚀引起的事故要比外部引起的事故多。
若发生事故对人员生命的威胁更大； # 配气管网 的事故率和人员伤亡率均远比输气管道的高。 （以下简称 表 $ 是根据美国天然气协会 565） 统计的美国 ’(%- * ’((& 年输气管道事故造 成的人员伤亡数据制表。由表 $ 可以看出， 在这
图 !" #$$% & #$$$ 年美国天然气管道的事故原因统计
陆上累积伤亡人数 7 名 陆上伤亡率（ 7 89:;< 7 =） 海上累积伤亡人数 7 名 海上伤亡率（ 7 89:;< 7 =） 受伤人数 腐蚀 第三方造成损伤 材料和施工缺陷 其它 （ 设备故障、 火灾、 操作错误等） 总计 ! $& ’’ ’"’ ’-( 死亡人数 ’ + ’ &" &( 受伤人数 "0 "’) "0 ’"’ "0 "$"0 $&& "0 -+$ 死亡人数 "0 ""$ "0 "&’ "0 ""$ "0 ")& "0 "%( 受伤人数 " $ " ’& ’! 死亡人数 " ’’ " + ’% 受伤人数 " "0 &! " ’0 ’’ ’0 $) 死亡人数 " ’0 "&! " "0 )!& ’0 )++
表 #" !$$! 年美国天然气和液体危险品管道的长度分布 种 类 长度 总计 ; 7/ 小计 ; 7/ 小计 ; 7/ 总计 ; 7/ 天然气管道 输气管道 陆上 海上 集气管道 陆上 12 26= 液体危险 品管道
海上 陆上 ; 海上 2 !>< 12? !<= 图 %" 美国 #&’( ) #&&& 年 天然气和液体危险品管道的事故统计
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（5） 美国 533 4 53 6 7/ 的在用管道中， 超过 23@ 已使用了 63 年以上。但是美国的许多油气 输送管道在达到其设计寿命之后， 还可以继续使 不过需要仔细评估。 用 12 A 23 年， （1 ） 美国运输部估计今后 53 年内需要重建 < 仍有约 63 4 53 6 7/ 的 4 53 6 7/ 管道。也就是说， 管道将继续使用达 23 年之久。 （!） 俄国的油气输送管道中， 13@ 已接近其 设计寿命。今后 52 年内此数值将增大到 23@ 。 （6） 到 1333 年， 西欧 !5 4 53 6 7/ 输油管道中 只有 55@ 使用低 超过 61@ 已使用了 !2 年以上， 于 53 年。 18 !0 使用多年的在用老管道可能存在的问题 使用材料一般强度低、 韧性差、 缺陷多。 （5） 当年施工技术水平低、 质量保证体系不 （1）
表 ’" 美国 #$(% & ’))* 年管道事故次数和造成的损失 统计 时间 输气管道 ’(%)"’"’ * &""$"%$’ 配气管网 ’(%)"’"’ * &""$"%$’ 液态危险 ’(%)"’"’ * 品管道 总计 年平均 &""$"($" ’(%)"’"’ * &""$"%"( 事故 次数 ’ $+’ 死亡 人数 !( 受伤 财产损失
美国输气管道事故的原因中40以上是由于第三方损害造成操1992年输气管道事故造成的人员伤亡率陆上累积伤亡人数陆上伤亡率kmile海上伤亡率kmile受伤人数死亡人数受伤人数死亡人数受伤人数死亡人数受伤人数死亡人数腐蚀第三方造成损伤32025材料和施工缺陷11其它设备故障火灾操作错误等1012006212652总计1492908915181992年各国输油输气管道事故率及其原因统计表事故原因所占比例美国输气管道欧洲输气管道加拿大输气管道美国输油管道欧洲输油管道加拿大输油管道第三方造成损伤03注
! 管道完整性管理的重要性
18 50 全世界管道总长度及分布 全世界管道的总长度约 123 4 53 7/， 地区分 布如图 1 所示 （ 关于全世界管道的总长度及其 分布， 不同的资料来源给出的数据差异很大。估 计这与统计的方法有关， 也很难判定孰是孰非。 笔者只能给出每个数据的出处） 。
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( 年中： !美国海上输气管道事故造成的人员伤 亡率大大高于陆上输气管道； " 不论是陆上还是 海上的输气管道， 第三方损害和设备故障、 火灾和 操作错误等引起事故造成的人员伤亡率远远大于 由管道腐蚀、 材料和施工缺陷造成的人员伤亡率。 输气管道事 表 - 是 ’(%- * ’((& 年各国输油、 在这 ( 年 故及其原因统计表。由表 - 可以看出， 中，总体上西方发达国家输油管道的事故率比输 气管道的事故率高出 ’%0 )# 。美国输气管道事 -"# 以上是由于第三方损害造成， 操 故的原因中，
完善、 焊缝缺陷多。 （!） 防腐涂层因时间长而老化。 （6） 产品质量水平波动较大， 有些缺陷会导 致产生腐蚀。 质量文件不全或遗失， 事故发生后无法 （2） 追溯。 （>） 缺少维护检修记录。 18 60 美国等国管道事故统计 图 ! 是美国天然气管道和液体危险品管道
［ 1］ 5=<> A 5=== 年的事故统计结果 。由图 ! 可见，