管道完整性研究
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防腐
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防腐技术委员会研究方向
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防腐技术委员会
内腐蚀
路线图编制、更新
外腐蚀
应力腐蚀开裂
再检测时间间隔 应力腐蚀开裂易感性 应力腐蚀开裂位置识别 再检测的间隔时间 乙醇管线应力腐蚀开裂 易感性
内腐蚀风险评价
腐蚀缺陷结构重要性 防腐层剥离的位置 及评估 难检位置的腐蚀 – 定位及表征
国际管道研究协会成员
5
35 家能源管道运营公司
20家天然气管道公司;8家液体管道公司 7家液体/天然气管道公司
3 家管道行业组织
石油管道协会 电力研究中心 运营技术发展中心
35家非运营会员和技术项目准会员
澳大利亚、加拿大、中国、欧洲、日本、墨西哥、 美国 特别会员-澳大利亚管道行业协会 (APIA)
克里夫· 约翰逊 (Cliff Johnson) 国际管道研究协会(PRCI)总裁 2016年4月12日 中国国际管道大会 中国, 廊坊
引领管道研究
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3
目录
国际管道研究协会(PRCI) —— 全球管道研究的领导者
PRCI 技术研发中心(TDC)
应对全球管道挑战的重点研究成果
地下储备库
枯竭油气藏、层状盐床结构及盐穴 井孔和盐穴的完整性研究和检测 现场输送能力及设备的完整性 & 可靠性研究
4个管道技术委员会
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监测、运行和监控
管线风险分析和损伤预防 管道沿线的管理-环境和第三方干扰 管道沿线的保护和监控
泄漏检测(液体)
设计材料和施工(DMC) 防腐 完整性及检测
复合修复系统的测试 课题 MATR-3-4
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现场试验:
施工
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指导文件: 陆上管道选线及数据采集 (CNST-2-3)
立项原因: • 管道建设环境日益复杂 • 没有全面科学的行业指导文件 • IPLOCA(国际管道及海洋承包商协会) & INGAA(美国州际天然气协会) 联合基金的重点科研课题 成果: • 改进的最佳实践 • 对业主、利益相关方和行业专家的全面指导 作用: • 大幅降低了承包商和业主的成本 • 能预判到影响施工的因素 • 更有依据的选线– 减少了意外事故的发生
前期 未知的模型参数
模型
后期 模型参数 实际金属损失
金属损失
概率
预期的未来金属损失
证据 重复的在线检测数据
整体的贝叶斯分析框架示例
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外腐蚀课题EC-2-5: 研究范围
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老管线和高强钢缺陷严重性原则的整合
让腐蚀管理无缝对接适用到所有钢级
填补空白:按钢级和标准的可行性量化了安全等级
更新数据库并分析其趋势 (PRCI / PHMSA 的工作) 评估数据库的可行性和适用性 平底及机加工缺陷与实际腐蚀的对比;环形试验和压力容器腐蚀试验 的对比 通过选择有限元分析(FEA)评估缺陷形状和肩部尺寸的影响及屈强比的 作用 完成存在3个缺陷、全尺寸样本的试验
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施工
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确定管道下沟应力的指导文件 (CNST-2-2)
IPLOCA (国际管道及海洋承包商协会) 和 INGAA(美国州际天然 气协会) 联合基金的重点课题 成果 用Excel确定吊管机的间距和吊装设备的数量 作用 避免了: • 因业主和承包商意见分歧而引发的工作延误 • 施工过程中的质量问题 • 后期对管道完整性的担心
复合材料修复系统
现场检验及修复指南
施工水压试验 的替代方法 HDD及穿越设计
自动超声检测系统
缺陷的疲劳评价
评估和修复
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腐蚀及机械损伤复合修复系统耐久性研究 (项目编号:MATR-3-4) 立项原因:
尽管复合修复系统已得到广泛应用,但缺乏对复合修复系统耐 久性的独立量化评估。
成果: 长期的科研课题, 关注修复的耐久性, 包括: • 带压运行修复后管道的下沟回填 • 修复后管道的周期性爆破试验 • 能持续10年之久的多种修复系统 • 已有7年研究成果的报告
内腐蚀预防/最小化 操作实践
在线检测(ILI )工具 性能研究
阴极保护 & AC 腐蚀减缓软件
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已完成的防腐科研课题
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外腐蚀
EC-1-10: 应用于可靠性评估的腐蚀增长模型
EC-2-5: 高强钢(HSS)腐蚀的评判准则
内腐蚀
IC-1-6: 内腐蚀样本收集指导文件
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1
China International Pipeline Conference 2016
Langfang, China, April 12-14th, 2016
Pipeline Research Council 国际管道研究协会(PRCI) International
针对管道完整性的联合研究
焊接
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焊缝错边量的评估(MATH-5-2)
立项原因:
• 错边量影响负载能力 → 影响施工 • 错边量影响到焊接质量, 长期来看影响到管道完整性 • 是 PHMSA(美国管道和危险材料安全管理局 )和NEB(加拿大国家能源 局)的施工 ―热门科研课题”
第一阶段成果已于 2015年7月通过审核对外发布:
9年
研究目标
18
研究目标
产生重大 成果的 预期时间
7
研发和验证能检测、定位、测量、定量及减轻碳氢化合物在生产、 储存及运输基础设施中的一切泄漏和排放的流程和技术。
2-10 年
8
加强包括泵站和压气站及所有储存系统在内的生产和输送基础设施 全部环节的计量功能性*、准确率、流体表征和交接计量的运营效 率、灵活性和有效性。 功能性*包括正常运转的可靠性和计量结果的复现性。
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技术开发中心-TDC
牵拉 试验 场及 缺陷 样管 库
技术研发中心的不同管径样管分布
技术研发中心按缺陷类型划分的样管分布
环形焊缝疲劳裂纹 带裂纹的凹陷 带沟槽的凹陷 单纯凹陷
沟槽
应力腐蚀开裂 内部金属损失 外部金属损失 带外部金属损失的电阻焊 柔性立管 电阻焊焊缝
13
2-4 年
设备方面的3个技术委员会(TC)
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压缩机站&泵站
有效减排及排放监控 站内所有设备 – 发动机、涡轮机和驱动器 设备的可靠性、有效性和使用寿命的延长 改进燃料的燃烧效率及温室气体的减排和报告
计量
改进交接计量的准确性, 降低仪表误差及偏差 对测量标准的关键指标提供技术支持 降低损耗的及不明去向的气体, 并减少计量和管理的费用支出 扩大现有设备的业务范围
地质灾害管理
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基于应变的设计与评估-完整性管理(SBD-1C) 立项原因
• 需要一种完Hale Waihona Puke Baidu性管理的方法 • 为规范和标准的编制提供基础
成果 – 对现有方法的整理总结, 包括:
• 针对大应变的管线设计 • 大应变的主要原因 • 在线检测工具检测弯曲应变的能力 • 环焊缝缺陷的检测与测量方法 • 临界极限状态
完整性 & 检测
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完整性&检测技术委员会研究方向
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完整性及检测技术委员会
完整性管理 运行效率及泄漏检测
难检测区域腐蚀位置的确定 管道内部的无损检测 在线检测 管道外进行的无损检测 传感技术 应力腐蚀开裂裂纹 海洋管线
改进气体流动的内防腐层
污染物: 源头及清除
液体管线中的微小泄漏检测
应对全球管道挑战的重点研究成果
全球范围内管道建设面临的挑战
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1) 现有管道设计和施工技术,已满足不了管道建设的需求
2) 管道沿线潜在的危险因素,尚未得到全面有效的控制
3) 管道完整性、安全评估和修复技术亟需大幅度提升 4) 极端天气和自然条件(低温、地质灾害等)下的管道施工 5) 深水海洋管道建设及维修
外腐蚀课题EC-2-5: 作用
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量化了广泛应用于X70以下钢级的1级标准中控制腐蚀严重程度的系 数所起的作用; 通过B31G & M-B31G 标准的逐步改进, 减少了模型的不一致性, 对 管线的维护起到了指导作用, 最大程度地降低了风险,提高了安全 效益。
需要对膨胀系数、形状系数、流动应力和参考应力的作用做进一步 的研究 (项目:EC-2-7)
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给操作人员提供了可用来检查和优化取样程序的清单
在样本的储存条件或操作规程达不到理想状态时如何处理
研究报告帮助操作人员:
认识到样本变化对测试结果的影响
计划和执行更有效的取样和测试程序
从取样程序中获得更可靠的分析数据 提高应对内部腐蚀完整性威胁的能力
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设计
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水平定向钻穿越坚硬岩石的可行性评估(CNST-1-3) 立项原因 非开挖设计需要更深入具体、先进的指导文件 成果 该项目成果被认可为HDD领域的权威 2015年12月PRCI发布了一份精心整理后的技术报告 - “ 水平定向钻穿越工程设计指南”, 其上一版本已在管道 局多个项目上应用,并作为行标编制的基础。
全球研究机构
41 家美国公司 34家非美国公司(澳大利亚、巴西、加拿大、中国、欧洲、日本、墨西哥、沙特阿拉伯、 南非)
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国际管道研究协会的愿景
作为联合能源管道研究的全球领导者,致力于 提供安全、可靠、环保、高效的能源输送方式。
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技术研发中心 (TDC)
2-5 年
4
提升“合于使用”方法的准确性及实用性。确定并改进关键要素, 涵盖管道系统中的设计、施工和完整性评估的全部模型
2-5 年
研究目标
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研究目标
产生重大成果的 预期时间
5
研发并验证修复系统, 特别是用于在役管线和设备的修复 系统。确定修复系统的使用寿命及安全运行范围。
4年
6
研发并验证管线外部侵入监测和监控技术, 加强对第三方 活动、地表移动和可能影响管线基础设施的干扰情况的 监查。
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国际管道研究协会(PRCI)
4
管道
天然气 原油和石油产品 生物燃料 二氧化碳
研究
知识 技术 发布及转让 创新
相关设施
协会
创新思维和机遇的论坛
国际
北美
会员平等
行业驱动 研究成果的源头
欧洲
南美 中东 亚洲 澳大利亚 非洲
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外腐蚀课题EC-1-10: 研究范围
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基于可靠性(RB)和确定性的完整性管理方法,
研发了能确定腐蚀增长速率(CGR)、适于使用的
模型和方法。
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外腐蚀科研课题EC-1-10: 作用
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为重复的在线检测所得到的大量与空间相关匹配的缺陷数据的分析 提供了基础依据 通过分层随机的腐蚀增长模型方法可估算出腐蚀增长速率,用于确 定性的和基于可靠性的完整性评价。
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内腐蚀课题: IC-1-6 研究范围
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管道的液体和固体样本容易因处理不当而发生成分变化 了解取样及处理参数对样本变化的影响可帮助操作人员: 改进取样方法 提高搜集数据的信心 提高应对内腐蚀完整性威胁的能力
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内腐蚀课题IC-1-6: 作用
研究目标
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研究目标
产生重大成果的 预期时间
1
研发适用于管道完整性评估的管材特性表征技术及分析流 程,达到所需精准程度
3年
2
改进在线检测技术, 准确地发现危害管道完整性的缺陷、 缺陷的精确量化及表征
5年
研究目标
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研究目标
产生重大成果的 预期时间
3
研发、评估、改进无损检测技术、提高检测人员及数据分析师确 定管线状态并对管线、设施及其外部(上方)基础设施进行完整性 评估的能力
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在线检测技术的改进(NDE-4)
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研究目标 为管道完整性的验证提供更好的工具, 通过更先进的 检测技术减少管道事故
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设计、材料和施工
设计、材料、施工(DMC)技术委员会研究方向
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DMC
设计和施工 材料、焊接及无损检测 结构完整性评价
可靠性设计
高性能钢管及管件
快速筛选及排名标准
基于应变的设计 API 1111 (海洋管线标准) 更新 应对地质灾害的设计
高效焊接工艺
全尺寸试验数据库
常规施工及返修焊接
结构完整性评价模型
• • • • 无缺陷的GMAW(熔化极气保焊) & SMAW(焊条电弧焊)环焊缝试件 FEA (有限元分析)和试验 - 对负载能力的影响 对整管的FEA建模 结果显示对错边量的要求可以放宽, 适用更宽松的标准
正在进行进一步的试验和验证 形成的推荐意见可直接用来编制标准
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