压力管道安全完整性监控_检测和评价技术

第25卷第4期2013年7月

腐蚀科学与防护技术

CORROSION SCIENCE AND PROTECTION TECHNOLOGY

V ol.25No.4

Jul.2013

压力管道安全完整性监控、检测和评价技术

何仁洋1徐广贵2王玮3宋文磊4周建华5仵海龙6

1.中国特种设备检测研究院北京100013;

2.上海宝钢工业检测有限公司南京分公司南京210039;

3.中石油乌鲁木齐石化分公司炼油厂乌鲁木齐830019;

4.中石油塔里木油田公司库尔勒841000;

5.中原油田普光分公司HSE监督管理部达州636156;

6.长庆油田公司第一采气厂采气工艺研究所榆林718500

中图分类号：TG174文献标识码：A文章编号：1002-6495(2013)04-0350-03

1前言

压力管道是国民经济建设的基础设施，为了确保管道安全有效的运行，国内外大量开展以完整性管理为核心的技术研究和工程应用。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。管道完整性管理在国外油气管道工业领域中发展迅速，如美国基于大量的技术研究与工程实际经验，在压力管道安全完整性管理方面已经形成了一套完善的法规与标准体系[1]。虽然在我国起步较晚，但在设计、制造、安装、检验与维修改造等方面的行政许可工作已有序开展，并由有关单位编写企业标准《管道完整性管理规范》（Q/SY1180-2009）[2]。但完整性管理相关的核心技术，如监控、检测、评价技术及标准体系，仍不完善，导致完整性管理技术的应用难以广泛推广和应用。

因此，针对我国现有压力管道完整性管理欠完善的技术问题，开展具体的、有针对性的系统研究，解决监控、检测和评价等关键技术问题，进一步将其完善为技术体系，开展工程化应用，从而最终形成系统的国家或行业标准是十分必要的。

2基于地理信息系统的安全完整性全过程监控技术体系

监控方面的关键技术问题是应建立基于地理信息系统的安全完整的全过程监控技术体系，包括管道完整性数据库、管道地理信息系统以及管道安全完整性全过程监控（诊断）系统[3]。管道完整性数据库作为管道完整性监控（诊断）系统的后台数据库，实现管道全过程完整性监控（诊断）系统所采集数据的存储、管理、分析和查询等功能；管道地理信息系统是数字化管道的核心平台，是将管道相关要素以地理坐标进行表征的关键工具，是当前物联网技术的组成之一；管道全过程完整性监控（诊断）系统与SCADA系统相结合，实现对管道工艺参数的实时监控、动设备运行参数的监测及故障诊断、阴极保护的监测、阀室与地表设施监测、关键部位腐蚀速率的监测以及管道系统运行状态的模拟和泄漏监控，并对监控节点各种参数进行分析和可视化显示。因此，急需建立管道安全完整性全过程监控（诊断）系统，为管道全过程完整性管理提供强大的基础数据支撑。

在数据库方面，由于我国管道分属各大行业企业集团，呈现条块状况，在管道腐蚀数据库、管道材料数据库、管道事故数据库与管道检验数据库等方面，由于基础数据缺失，没有形成一个较完整的数据库系统，“十一五”期间，中国特检院与中国石油大学建立部分管材料数据库[4]。“十二五”期间，中国特检院拟对相关数据库进行充实，完善分析功能。基于海量的压力管道检验与评价案例数据建立了检验案例库，并对国内外的压力管道事故数据进行收集、整理和归纳分析，建立了压力管道事故数据库，将与正在建立的压力管道材料基础数据库相结合，最终建立压力管道安全完整性基础数据库。

在管道信息系统方面，基于物联网的管道地理信息系统技术应用尚需深入。在数据采集、信息融合等方面，需开展一些关键技术研究[5]，如三维可视

定稿日期：2012-10-18

基金资助：国家“十二五”科技支撑计划项目（2011BAK06B01）资助作者简介：何仁洋，男，1970年生，研究员，研究方向为压力管道完整性技术

通讯作者：何仁洋，

E-mail:herenyang@

4期

化地理坐标测量技术，国内缺少相关设备；在管道关键位置的地理坐标系统方面，西气东输二线管道安装工程中，进行了初步应用[6]。

目前，在管道运行期间的监测技术，得到了一些应用，但关键的核心技术尚不完善。国内的原油、成品油、天然气管道泄漏监测技术比较成熟，已经开展了广泛的工程化应用，但在微量泄漏监测方面，尚需开展研究；在阴极保护监控方面，也在逐渐开展工程化应用，腐蚀监测技术方面，缺少非穿入式的监测技术应用。

在原油与成品油泄漏监测方面，缺少相关的基础性研究，如缺少根据检测的参量进行泄漏的定性识别、泄漏量的定量分析与泄漏影响评估模型设计；缺少关于泄漏监测和阴极保护监测采集参数的完整性、高速性、及时性、精确性等方面的控制要求；缺少关于泄漏监控（诊断）系统对泄漏识别的灵敏度、泄漏识别的准确度、泄漏监控的及时性、泄漏定位精确度等指标的要求标准以及对诊断软件的评价标准及评价指标。在天然气管道的泄漏监测方面，国外逐渐推广基于音波和声波的气体管道泄漏监测工程应用，然而，针对长输天然气管道的音波泄漏监测技术，国内基本处于探索阶段。中国特种设备检测研究院开展了基于声发射的声波相关法的天然气泄漏检测与监测研究[7，8]、基于SCADA系统监测参数的城市燃气管道水力学工况瞬态模拟与泄漏分析技术研究，但是工程化实用性还需进一步验证。

在管体腐蚀监测方面，通常是采用电阻探头或试片进行腐蚀监测[9]。所以，目前管体腐蚀监测，尤其是集输管道腐蚀监测，往往是针对关键点的局部腐蚀监测，难以反应管体腐蚀的真实情况。目前，国内在上述管道安全完整性监控参数的诊断评价技术方面不完善，也没有形成完善的管道安全完整性监控（诊断）系统。将该技术与管道完整性数据库和管道地理信息系统相结合的工程应用案例很少。

3基于失效模式的埋地管道安全完整性检测技术体系

为有效提高缺陷检出率，提高检测方法的有效性与针对性，必须开展基于失效模式的埋地管道安全完整性检测技术体系研究。文献[10]提出以失效模式为基本理念的检测方法。该技术体系的难点核心在于相关技术的使用与设备开发。

在管体腐蚀检测技术方面，大量的电磁技术（漏磁、低频电磁、涡流、磁记忆、电磁超声、磁致伸缩、脉冲涡流）和声（超声波、超声导波）、红外、射线技术在工程上得到了一定的应用，但相当多的技术是直接应用国外设备开展工作，国内研究基础薄弱，具有自主知识产权的成熟应用产品较少。

以埋地管道的漏磁（MFL）内检测器技术应用为例，国内在原油管道的内检测方面比较成熟，但与国外同类设备的检测效果相比，仍存在一定的差距；在输气管道方面，检测效果还远不如国外同类设备[4]。尽管国外MFL内检测设备的检测效果优于国内设备，但也存在未探测到缺陷、低估缺陷特征和辨识错误，以及不能测定管道真实壁厚等问题。

在管体腐蚀检测新技术方面，开展针对性的研究，如大口径埋地钢质管道远场涡流检测方法研究，EMAT技术在管体腐蚀外壁爬行检测方法研究等。

在基于失效模式的检测评价方面，关于内腐蚀直接评价方法，美国已初步建立了内腐蚀评价的框架体系，颁布了干气管道、净化原油管道的内腐蚀预测评价标准；而国内在干气管道、净化原油管道以及含水天然气与原油管道内腐蚀预测方面基本上是空白。目前中国特种设备检测研究院已开展相关研究，初步形成我国油气输送管道内腐蚀预测方法，并形成标准草案。

4基于RBI/RCM/SIL的油气管输站场完整性评价技术体系

油气管道站场是集输、长输与城镇燃气管道的关键设施。站场包括静设备（压力容器与压力管道）、动设备（泵与压缩机）、仪器仪表等。国内缺少关于站场设备基于风险检验（RBI，risk based inspec-tion）/基于可靠性维护（RCM，reliability centered maintenance）/安全完整性分级（SIL，safety integrity level）等完整性评价技术体系的研究，更没有这方面的标准。

5结论

通过开展具体的、有针对性的压力管道完整性关键技术研究，提出了应开展基于地理信息（GIS）系统安全完整性全过程监控技术、基于失效模式的埋地管道安全完整性检测技术和基于RBI/RCM/SIL 的油气管输站场完整性评价技术的相关研究。并将其完善为技术体系，开展相应的工程化应用，从而转化为国家或行业标准，解决“如何做”的问题，使其成为我国压力管道完整性管理的行动指南。

参考文献

[1]帅健,何仁洋,陈福来.国内外压力管道完整性检测评价标准法规

比较手册[M].北京:中国标准出版社,2009

何仁洋等：压力管道安全完整性监控、检测和评价技术

351