管道檢驗師-管道完整性管理-(何仁洋)

管道完整性管理

何仁洋中國特種設備檢測研究院壓力管道事業(yè)部2023/2/4中國特種設備檢測研究院主要內容（第10章）一、完整性管理概述二、完整性管理枉駕結構三、油氣管道完整性管理技術流程四、美國完整性管理法規(guī)與標準概況五、基于風險的埋地鋼質管道外腐蝕檢測（不開挖）評價體系

六、基于介質流場分析的管道內腐蝕預測及檢測技術方法體系七、在用壓力管道管體腐蝕（不開挖）檢測評價技術2023/2/4中國特種設備檢測研究院一、完整性管理定義一、完整性管理概述定義一：管道系統(tǒng)和各組成部分能夠滿足運行要求，安全經(jīng)濟地完成輸送任務所要求的各項性能指標的完整程度。以管道覆蓋層為例，就要考察其是否存在缺陷，損壞程度如何，覆蓋層的各項性能指標是否能夠滿足管道正常運行的要求。定義二：所謂管道完整性是指服役管線系統(tǒng)在規(guī)定的運行條件下，在規(guī)定的服役期間內，安全經(jīng)濟地保證管線結構完整以實現(xiàn)規(guī)定輸送任務的性能。定義三：指管道始終處于安全可靠的服役狀態(tài)。包括以下內涵：①管道在物理上和功能上是完整的；②管道處于受控狀態(tài)；③管道運營商已經(jīng)并仍將不斷采取行動防止管道事故的發(fā)生。2023/2/4中國特種設備檢測研究院一、完整性管理定義一、完整性管理概述完整性管理主要包括三個方面，即：管線的檢測與可靠性(安全)評估、管線剩余強度與剩余壽命評估、管線的風險評估與管理三個層次：可靠性評價(安全檢測與評價)、風險評價和完整性管理2023/2/4中國特種設備檢測研究院二、完整性管理目標與任務一、完整性管理概述OPS有四個基本目標：1)提高對高后果區(qū)有影響的管道的完整性評價水平（比如：在線檢測、壓力試驗或直接評價）；2）改善經(jīng)營者的完整性管理體系；3）改善政府對經(jīng)營者的完整性管理的監(jiān)督；4）提高公眾保護管線安全的意識。2023/2/4中國特種設備檢測研究院二、完整性管理目標與任務一、完整性管理概述管道完整性管理的任務主要包括：（1）防止或延緩管道損壞的產(chǎn)生。（2）檢測并及時發(fā)現(xiàn)管道的損壞。（3）對管道的損壞及可能引起的后果進行評價。（4）修復損壞或減輕管道損壞帶來的影響。2023/2/4中國特種設備檢測研究院三、完整性管理原則一、完整性管理概述對管道完整性管理，需要遵循以下原則：①在設計、建設和運行新管道系統(tǒng)時，應融入管道完整性管理的理念和做法。②系統(tǒng)完整性是建立在良好的員工素質基礎上。③完整特定條件性管理程序是持續(xù)發(fā)展的，應具有靈活性。④信息的整合是系統(tǒng)完整性管理的關鍵部分。⑤準備和進行風險評估是管道完整性管理的關鍵因素。⑥管道完整性的風險評估是一個連續(xù)的過程，管道系統(tǒng)的風險也是一個持續(xù)的工作⑦對嚴重缺陷應采取風險減緩措施。⑧應對新技術進行評價和適當采用。⑨系統(tǒng)和管道完整性管理程序本身的效能測試，是管道完整性管理程序的組成部分。2023/2/4中國特種設備檢測研究院二、完整性管理框架結構完整性信息管理系統(tǒng)剩余強度預測剩余壽命預測管道損傷程度評價風險評價風險識別失效概率安全評價與檢測在線檢測水壓實驗直接評價其它檢測技術維修、調整、預防措施確定再評價周期運行狀態(tài)安全指標數(shù)據(jù)收集、歸納與分析后果嚴重性評價圖15-1管道系統(tǒng)完整性管理技術的一般框架（一）、框架結構1、一般性框架2023/2/4中國特種設備檢測研究院（一）、框架結構1、一般性框架二、完整性管理框架結構幾個階段：(1)準備階段(2)“風險評價”(3)“安全檢測和評價”(4)“維修計劃及保護措施”(5)“再評價時間”(6)“運行安全指標”表15-1管道完整性管理的常用狀態(tài)指標失效類型完整性管理計劃的狀態(tài)指標外腐蝕水壓試驗失效數(shù)/在線檢測后修復數(shù)/直接評價后修復數(shù)/外腐蝕泄漏數(shù)內腐蝕水壓試驗失效數(shù)/在線檢測后修復數(shù)/直接評價后修復數(shù)/內腐蝕泄漏數(shù)應力腐蝕水壓試驗因SCC失效數(shù)/在線檢測修復數(shù)/SCC造成的泄漏等失效數(shù)2023/2/4中國特種設備檢測研究院（一）、框架結構2、危險液體完整性管理框架二、完整性管理框架結構法規(guī)：49CFR195.452標準：11602023/2/4中國特種設備檢測研究院（一）、框架結構2、危險液體完整性管理框架二、完整性管理框架結構確定管道對HCAs的潛在影響（第HAs影節(jié)原始數(shù)據(jù)的采集、檢索和綜合（第7節(jié)）原始風險評估（第8節(jié)）開發(fā)基線計劃（第9節(jié)）完成情況檢查和/或減低（第10節(jié)）程序評估（第13節(jié)）風險再評估（第8節(jié)）修正檢查和減低計劃（第11節(jié)）更新、綜合和檢索數(shù)據(jù)（第7節(jié)）管理改變（第14節(jié)）2023/2/4中國特種設備檢測研究院（一）、框架結構3、輸氣管道完整性管理框架結構二、完整性管理框架結構初步收集研究并整合數(shù)據(jù)威脅識別與風險評價制訂基線評價計劃修復、檢測和減輕風險數(shù)據(jù)升級與整合再次風險評價制訂安全評價與檢測計劃識別管段對HCAs的影響完整性管理效果評價采取相應的管理措施2023/2/4中國特種設備檢測研究院二、完整性管理框架結構（二）管道威脅1、潛在危險種類類型小類說明1時間依賴外腐蝕外腐蝕含電偶腐蝕、細菌腐蝕等2內腐蝕內腐蝕含化學腐蝕、內部細菌腐蝕3應力腐蝕應力腐蝕高pH和近中性應力腐蝕4穩(wěn)定不變制造缺陷管體缺陷管焊縫缺陷管道自身材料和制造缺陷管道焊縫材料和制造缺陷5焊接、施工缺陷環(huán)焊縫缺陷施工焊縫缺陷內壁皺褶彎頭螺紋、支管、接頭因彎管造成管內壁皺褶6設備缺陷O型墊圈失效控制/泄放閥失效密封、泵體失效混雜型失效含：指針漂移、靈敏度降低7與時間無關第三方/機械破壞永久/立即失效破壞明顯受損造成管道穿孔、泄漏等8不正確操作不正確操作包括：操作過程和產(chǎn)生后果9氣候/外力作用寒流雷電暴雨、洪水大地運動、地震未知原因2023/2/4中國特種設備檢測研究院二、完整性管理框架結構（二）管道威脅2、潛在影響區(qū)根據(jù)SY/T6621-2005《輸氣管道系統(tǒng)完整性管理》標準規(guī)定，引用如下：對于天然氣管道，影響半徑可按下式計算：

（15-1）式中：d=管道外徑，（mm）p=管段最大允許操作壓力（MAOP）（MPa）（表壓力）r=受影響區(qū)域的半徑，（m）這里，系數(shù)0.099適用于天然氣管道，對于其他氣體或富氣管道，應采用不同的系數(shù)。本方程式表明，直徑較小、壓力較低的管道，受事故影響的區(qū)域，比直徑較大、壓力較高的管道受事故影響的區(qū)域要小。2023/2/4中國特種設備檢測研究院二、完整性管理框架結構（二）管道威脅2、潛在影響區(qū)2023/2/4中國特種設備檢測研究院二、完整性管理框架結構（二）管道威脅3、地區(qū)等級的劃分

按沿線居民戶數(shù)和（或）建筑物的密集程度，劃分為四個地區(qū)等級。按照GB50251-2003《輸氣管道工程設計規(guī)范》要求，按沿線居民戶數(shù)和（或）建筑物的密集程度，劃分為四個地區(qū)等級。詳細規(guī)定如下：①沿管道中心線兩側各200m范圍內，任意劃分成長度為2km并能包括最大聚居戶數(shù)的若干地段，按劃定地段內的戶數(shù)劃分為四個等級。在農(nóng)村人口聚集的村莊、大院、住宅樓，應以每一獨立戶作為一個供人居住的建筑物計算。1）一級地區(qū)：戶數(shù)在15戶或以下的區(qū)段；2）二級地區(qū)：戶數(shù)在15戶以上、100戶以下的區(qū)段；3）三級地區(qū)：戶數(shù)在100戶或以上的區(qū)段，包括市郊居住區(qū)、商業(yè)區(qū)、工業(yè)區(qū)、發(fā)展區(qū)以及不夠四級地區(qū)條件的人口稠密區(qū)；

2023/2/4中國特種設備檢測研究院二、完整性管理框架結構（二）管道威脅3、地區(qū)等級的劃分

4）四級地區(qū)：系指四層及四層以上樓房（不計地下室層數(shù)）普遍集中、交通頻繁、地下設施多的區(qū)段。②當劃分地區(qū)等級邊界線時，邊界線距最近一戶建筑物外邊緣應大于或等于200m。③在一、二級地區(qū)內的學校、醫(yī)院以及其他公共場所等人群聚集的地方，應按三級地區(qū)選取。④當一個地區(qū)的發(fā)展規(guī)劃，足以改變該地區(qū)的現(xiàn)有等級時，應按發(fā)展規(guī)劃劃分地區(qū)等級。2023/2/4中國特種設備檢測研究院二、完整性管理框架結構（三）辨識高后果區(qū)域的方法1、高后果區(qū)識別輸氣管道后果嚴重地區(qū)是指:①3級地區(qū);②4級地區(qū);③沿管道兩側的狹長地帶(管徑小于或等于12in(305mm),最大工作壓力小于或等于1200psi(8.27MPa)時,狹長地帶寬度為300ft(91.4m);管徑大于或等于30in(762mm),最大工作壓力大于或等于1000psi(6.9MPa)時,狹長地帶寬度為1000ft(305m)。2023/2/4中國特種設備檢測研究院二、完整性管理框架結構（三）辨識高后果區(qū)域的方法1、高后果區(qū)識別3級地區(qū)4級地區(qū)潛在影響區(qū)包含的有20或更多建筑物供人入住的地方方法1：分段方法2：潛在影響區(qū)域開始確定用哪種方法來識別埋地管段在潛在影響區(qū)域大于60ft，20或者更多的建筑被占領的地方利用新信息重新評價高后果區(qū)編寫高后果區(qū)信息文件1級地區(qū)或2級地區(qū)潛在影響區(qū)域范圍大于660ft（200m）的，以及在潛在影響圈內的有20或更多建筑物供人入住的地方潛在影響區(qū)包含的一些確定的地點2023/2/4中國特種設備檢測研究院二、完整性管理框架結構（三）辨識高后果區(qū)域的方法2、需考慮的事故后果的影響因素管道運營公司至少應考慮下列因素：a)包括可能的排空需要的排放對健康和安全的影響；b)輸送介質的性質（成品油、原油）；c)管道的運行條件（壓力、流速、溫度等）；d)高后果區(qū)地形；e)管道的水力坡降；f)管道管徑、可能的泄漏量、兩個隔離點的距離；g)管道穿過的或者是管道附近的高后果區(qū)的類型和性質；h)管道和高后果區(qū)之間可能的自然通道；i)地區(qū)內潛在的自然外力（洪水區(qū)、地震區(qū)、沉陷區(qū)等）；j)反應能力（發(fā)現(xiàn)時間、泄漏的確認和定位、反應時間、反應特性等）2023/2/4中國特種設備檢測研究院二、完整性管理框架結構（三）辨識高后果區(qū)域的方法3、再評價周期表15-3

再評價時間確定表2023/2/4中國特種設備檢測研究院二、完整性管理框架結構（三）辨識高后果區(qū)域的方法3、再評價周期表15-3

再評價時間確定表評價方法操作在50%SMYS或以上的管理操作在30%-50%SMYS的管理操作30%SMYS以下的管理內部檢查工具、試壓、直接的評價10年①15年①20年②確定的直接評價7年7年7年低壓力的再評價不適用不適用7年及192.241中規(guī)定的正在進行的行為注：①192.931中描述的確定的直接評價通過10年間隔時間中的第7年及在15年間隔中的第7年和第14年必須進行管理；②一個低應力的再評價或確定的直接評價在間隔的第7年及第14年的必須進行管理。2023/2/4中國特種設備檢測研究院二、完整性管理框架結構（四）數(shù)據(jù)收集、檢查與整合2023/2/4中國特種設備檢測研究院二、完整性管理框架結構（五）風險評估埋地管段的風險識別評估和整合所有埋地管段完整性相關信息確定評估方法項目專家組相關危險分級模型基于模型評價概率風險分析模型考慮以下危害并采取措施解決威脅第三方破壞（外力破壞）疲勞破壞制造、安裝缺陷腐蝕低周疲勞與焊接缺陷基于整合后的數(shù)據(jù)和評價結果對所有管段進行周期性的風險評估不斷完善風險評估程序確定再評估計劃并執(zhí)行2023/2/4中國特種設備檢測研究院二、完整性管理框架結構（六）基線評價向管道安全主管部門匯報180天內管道運行情況在危險識別和危險因素的基礎上制定評估計劃制定基線評估計劃，包括評估方法、時間表和風險原則時間計劃是否達到規(guī)定的最后期限進行基線評估為管段制定評估方法在線內檢測（ILI）水壓試驗直接評價（內腐蝕和應力腐蝕適用）其他方法修正直接評估方案是否2023/2/4中國特種設備檢測研究院二、完整性管理框架結構（七）響應與減緩措施（方法體系與法規(guī)標準、塔里木）響應：（1）對管道內檢測結果的響應（2）對試壓失敗的響應（3）直接評價的響應有針對性的預防措施:（1）預防第三方損壞；（2）控制腐蝕；（3）泄漏檢測；（4）最大限度地減輕意外泄漏的后果；（5）降低操作壓力。2023/2/4中國特種設備檢測研究院二、完整性管理框架結構（八）程序評估效能測試應包括以下10個方面：1能測試的目標是使自然泄漏的總體積減少以至最終達到0。2效能測試的目標是使自然泄漏的總次數(shù)減少到0。3效能測試的目標是說明一年內完整性行為完成的百分比。4效能測試的目標是跟蹤和評估管道運營公司管理活動的有效性。5基本描述管道的系統(tǒng)的完整性，包括針對管道運營公司定期完整性管理定性和定量規(guī)劃的改進措施的總結。6效能測試應基于49CFRPart195對管道系統(tǒng)進行內部審核。7效能測試應基于49CFRPart195對管道系統(tǒng)進行外部審核。8效能測試應基于對管道完整性產(chǎn)生負面影響的操作性事件（例如，發(fā)生泄漏、違章關閥、SCADA系統(tǒng)的儲運損耗等）。9效能測試應說明在高風險地方實施完整性管理能夠降低風險。10效能測試是能夠說明在管道泵站和終點站的高風險地方實施完整性管理能夠降低風險。2023/2/4中國特種設備檢測研究院二、完整性管理框架結構（八）程序評估效能改進完整性管理程序應該不斷進行，不斷收集信息并存檔。由于管道運營公司的管道完整性管理程序的詳細細節(jié)有區(qū)別，所以應設置一系列正確的、詳細的效能測試。內部審核和外部審核應該作為理解管道完整性項目效能的附加信息，完整性管理項目的改進建議應該在項目評估的基礎上發(fā)展，包括效能測試和審核。效能測試和審核結果將作為以后風險評估的因素。

效能測試和審核的結果，應向所有管道運營公司中負責管道完整性管理和運營的人員進行匯報，執(zhí)行情況應該至少一年審核一次。2023/2/4中國特種設備檢測研究院二、完整性管理框架結構（九）體系的變更與管理（1）識別完整性程序的變更（2）完整性管理程序的更新2023/2/4中國特種設備檢測研究院三、油氣管道完整性管理術流程（一）組織機構與信息管理流程1完整性管理組織機構（1）決策層（2）管理層（3）執(zhí)行層（4）作業(yè)層（5）督導層2023/2/4中國特種設備檢測研究院三、油氣管道完整性管理術流程（一）組織機構與信息管理流程決策層管理層執(zhí)行層作業(yè)層督導層指信息下達流程指信息反饋流程2完整性管理決策指令傳遞流程2023/2/4中國特種設備檢測研究院三、油氣管道完整性管理術流程（二）一般工作流程檢測檢查評價缺陷危險跡象篩分：立即響應計劃響應繼續(xù)監(jiān)測確定：時效性危險非可變危險非時效性危險活動結果分類圖15-14完整性評價實施流程圖2023/2/4中國特種設備檢測研究院三、油氣管道完整性管理術流程（二）一般工作流程1、外腐蝕危害數(shù)據(jù)收集、檢查、綜合完整性評價（內檢測、直接評價、試壓或其它）準則和風險評價確定評價的時間間隔響應和事故減緩（維修、預防）其他危險的相關信息效能度量圖15-15針對外腐蝕的規(guī)定完整性管理方案（簡要流程

2023/2/4中國特種設備檢測研究院三、油氣管道完整性管理術流程（二）一般工作流程2、內腐蝕危害數(shù)據(jù)收集、檢查、綜合完整性評價（內檢測、直接評價、試壓或其它）準則和風險評價確定評價的時間間隔響應和事故減緩其他危險的相關信息效能度量圖15-16針對內腐蝕的規(guī)定完整性管理方案（簡要流程）2023/2/4中國特種設備檢測研究院三、油氣管道完整性管理術流程（二）一般工作流程3、應力腐蝕開裂數(shù)據(jù)收集、檢查、綜合準則和風險評價完整性評價運行期間泄漏或由SCC引起泄漏確定評價間隔不要求采取措施開挖檢查效能度量其它危險相關信息重新確定評價間隔工程評價水壓試驗工程評價再次進行水壓試驗程序工程評價再次水壓試驗程序其它檢查程序不要求采取措施沒發(fā)現(xiàn)SCC發(fā)現(xiàn)SCC因SCC失效無SCC失效完整性評估、事故減緩措施（維修或預防）和評價間隔2023/2/4中國特種設備檢測研究院三、油氣管道完整性管理術流程（二）一般工作流程4、缺管缺陷響應與減緩效能度量其它危險的相關信息確定評價時間間隔準則和風險評價數(shù)據(jù)的收集、檢查、綜合完整性評價2023/2/4中國特種設備檢測研究院三、油氣管道完整性管理術流程（二）一般工作流程5、安裝缺陷準則與風險評價數(shù)據(jù)收集、檢查、綜合完整性評價響應與減緩措施效能度量其它風險的相關信息確定評價間隔2023/2/4中國特種設備檢測研究院三、油氣管道完整性管理術流程（二）一般工作流程6、設備缺陷準則和風險評價數(shù)據(jù)收集、檢查、綜合完整性評價（O&M規(guī)程）響應與減緩措施效能度量其它風險的相關信息確定評價的時間間隔2023/2/4中國特種設備檢測研究院三、油氣管道完整性管理術流程（二）一般工作流程7、第三方破壞準則和風險評價數(shù)據(jù)收集、檢查、綜合完整性評價（O&M規(guī)程、審查/檢查）響應與減緩措施人員資質與步驟效能度量其它風險的相關信息確定評價的時間間隔2023/2/4中國特種設備檢測研