管道完整性研究

ChinaInternationalPipelineConference2016Langfang,China,April12-14th,2016

針對管道完整性的聯(lián)合研究克里夫·約翰遜(CliffJohnson)

國際管道研究協(xié)會(PRCI)總裁2016年4月12日中國國際管道大會中國,廊坊國際管道研究協(xié)會(PRCI)引領(lǐng)管道研究目錄國際管道研究協(xié)會(PRCI)——全球管道研究的領(lǐng)導(dǎo)者PRCI技術(shù)研發(fā)中心(TDC)應(yīng)對全球管道挑戰(zhàn)的重點(diǎn)研究成果管道天然氣原油和石油產(chǎn)品生物燃料二氧化碳相關(guān)設(shè)施研究知識技術(shù)發(fā)布及轉(zhuǎn)讓創(chuàng)新協(xié)會創(chuàng)新思維和機(jī)遇的論壇會員平等行業(yè)驅(qū)動研究成果的源頭國際北美歐洲南美中東亞洲澳大利亞非洲國際管道研究協(xié)會(PRCI)國際管道研究協(xié)會成員35家能源管道運(yùn)營公司20家天然氣管道公司；8家液體管道公司7家液體/天然氣管道公司3家管道行業(yè)組織石油管道協(xié)會電力研究中心運(yùn)營技術(shù)開展中心35家非運(yùn)營會員和技術(shù)工程準(zhǔn)會員澳大利亞、加拿大、中國、歐洲、日本、墨西哥、美國特別會員－澳大利亞管道行業(yè)協(xié)會(APIA)全球研究機(jī)構(gòu)41家美國公司34家非美國公司〔澳大利亞、巴西、加拿大、中國、歐洲、日本、墨西哥、沙特阿拉伯、南非〕管道運(yùn)營公司成員(35)管道行業(yè)組織成員(3)非運(yùn)營公司成員(7)技術(shù)工程準(zhǔn)會員(28)國際管道研究協(xié)會的愿景作為聯(lián)合能源管道研究的全球領(lǐng)導(dǎo)者，致力于提供平安、可靠、環(huán)保、高效的能源輸送方式。技術(shù)研發(fā)中心

〔TDC〕技術(shù)開發(fā)中心-TDC牽拉試驗(yàn)場及缺陷樣管庫技術(shù)研發(fā)中心的不同管徑樣管分布技術(shù)研發(fā)中心按缺陷類型劃分的樣管分布環(huán)形焊縫疲勞裂紋帶裂紋的凹陷帶溝槽的凹陷單純凹陷溝槽應(yīng)力腐蝕開裂內(nèi)部金屬損失外部金屬損失帶外部金屬損失的電阻焊柔性立管電阻焊焊縫應(yīng)對全球管道挑戰(zhàn)的重點(diǎn)研究成果全球范圍內(nèi)管道建設(shè)面臨的挑戰(zhàn)1)現(xiàn)有管道設(shè)計(jì)和施工技術(shù)，已滿足不了管道建設(shè)的需求2)管道沿線潛在的危險因素，尚未得到全面有效的控制3)管道完整性、平安評估和修復(fù)技術(shù)亟需大幅度提升4)極端天氣和自然條件(低溫、地質(zhì)災(zāi)害等)下的管道施工5)深水海洋管道建設(shè)及維修研究目標(biāo)研究目標(biāo)產(chǎn)生重大成果的預(yù)期時間1研發(fā)適用于管道完整性評估的管材特性表征技術(shù)及分析流程，達(dá)到所需精準(zhǔn)程度3年2改進(jìn)在線檢測技術(shù),準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)危害管道完整性的缺陷、缺陷的精確量化及表征5年研究目標(biāo)研究目標(biāo)產(chǎn)生重大成果的預(yù)期時間3研發(fā)、評估、改進(jìn)無損檢測技術(shù)、提高檢測人員及數(shù)據(jù)分析師確定管線狀態(tài)并對管線、設(shè)施及其外部(上方)基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行完整性評估的能力2-5年4提升“合于使用”方法的準(zhǔn)確性及實(shí)用性。確定并改進(jìn)關(guān)鍵要素,涵蓋管道系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)、施工和完整性評估的全部模型2-5年研究目標(biāo)研究目標(biāo)產(chǎn)生重大成果的預(yù)期時間5研發(fā)并驗(yàn)證修復(fù)系統(tǒng),特別是用于在役管線和設(shè)備的修復(fù)系統(tǒng)。確定修復(fù)系統(tǒng)的使用壽命及安全運(yùn)行范圍。4年6研發(fā)并驗(yàn)證管線外部侵入監(jiān)測和監(jiān)控技術(shù),加強(qiáng)對第三方活動、地表移動和可能影響管線基礎(chǔ)設(shè)施的干擾情況的監(jiān)查。9年研究目標(biāo)研究目標(biāo)產(chǎn)生重大成果的預(yù)期時間7研發(fā)和驗(yàn)證能檢測、定位、測量、定量及減輕碳?xì)浠衔镌谏a(chǎn)、儲存及運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施中的一切泄漏和排放的流程和技術(shù)。2-10年8加強(qiáng)包括泵站和壓氣站及所有儲存系統(tǒng)在內(nèi)的生產(chǎn)和輸送基礎(chǔ)設(shè)施全部環(huán)節(jié)的計(jì)量功能性*、準(zhǔn)確率、流體表征和交接計(jì)量的運(yùn)營效率、靈活性和有效性。功能性*包括正常運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性和計(jì)量結(jié)果的復(fù)現(xiàn)性。2-4年設(shè)備方面的3個技術(shù)委員會(TC)壓縮機(jī)站&泵站有效減排及排放監(jiān)控站內(nèi)所有設(shè)備–發(fā)動機(jī)、渦輪機(jī)和驅(qū)動器設(shè)備的可靠性、有效性和使用壽命的延長改進(jìn)燃料的燃燒效率及溫室氣體的減排和報告計(jì)量改進(jìn)交接計(jì)量的準(zhǔn)確性,降低儀表誤差及偏差對測量標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵指標(biāo)提供技術(shù)支持降低損耗的及不明去向的氣體,并減少計(jì)量和管理的費(fèi)用支出擴(kuò)大現(xiàn)有設(shè)備的業(yè)務(wù)范圍地下儲藏庫枯竭油氣藏、層狀鹽床結(jié)構(gòu)及鹽穴井孔和鹽穴的完整性研究和檢測現(xiàn)場輸送能力及設(shè)備的完整性&可靠性研究4個管道技術(shù)委員會監(jiān)測、運(yùn)行和監(jiān)控管線風(fēng)險分析和損傷預(yù)防管道沿線的管理－環(huán)境和第三方干擾管道沿線的保護(hù)和監(jiān)控泄漏檢測(液體)設(shè)計(jì)材料和施工(DMC)防腐完整性及檢測設(shè)計(jì)、材料和施工DMC設(shè)計(jì)和施工材料、焊接及無損檢測結(jié)構(gòu)完整性評價可靠性設(shè)計(jì)基于應(yīng)變的設(shè)計(jì)高性能鋼管及管件快速篩選及排名標(biāo)準(zhǔn)API1111(海洋管線標(biāo)準(zhǔn))更新應(yīng)對地質(zhì)災(zāi)害的設(shè)計(jì)施工水壓試驗(yàn)的替代方法高效焊接工藝常規(guī)施工及返修焊接復(fù)合材料修復(fù)系統(tǒng)自動超聲檢測系統(tǒng)全尺寸試驗(yàn)數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)完整性評價模型現(xiàn)場檢驗(yàn)及修復(fù)指南缺陷的疲勞評價HDD及穿越設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)、材料、施工(DMC)技術(shù)委員會研究方向

評估和修復(fù)腐蝕及機(jī)械損傷復(fù)合修復(fù)系統(tǒng)耐久性研究(工程編號：MATR-3-4)立項(xiàng)原因:盡管復(fù)合修復(fù)系統(tǒng)已得到廣泛應(yīng)用，但缺乏對復(fù)合修復(fù)系統(tǒng)耐久性的獨(dú)立量化評估。成果:長期的科研課題,關(guān)注修復(fù)的耐久性,包括:帶壓運(yùn)行修復(fù)后管道的下溝回填修復(fù)后管道的周期性爆破試驗(yàn)?zāi)艹掷m(xù)10年之久的多種修復(fù)系統(tǒng)已有7年研究成果的報告復(fù)合修復(fù)系統(tǒng)的測試課題

MATR-3-4現(xiàn)場試驗(yàn):施工

指導(dǎo)文件:陸上管道選線及數(shù)據(jù)采集(CNST-2-3)立項(xiàng)原因:管道建設(shè)環(huán)境日益復(fù)雜沒有全面科學(xué)的行業(yè)指導(dǎo)文件IPLOCA(國際管道及海洋承包商協(xié)會)&INGAA(美國州際天然氣協(xié)會)聯(lián)合基金的重點(diǎn)科研課題成果:改進(jìn)的最正確實(shí)踐對業(yè)主、利益相關(guān)方和行業(yè)專家的全面指導(dǎo)作用:大幅降低了承包商和業(yè)主的本錢能預(yù)判到影響施工的因素更有依據(jù)的選線–減少了意外事故的發(fā)生

施工確定管道下溝應(yīng)力的指導(dǎo)文件(CNST-2-2)IPLOCA(國際管道及海洋承包商協(xié)會)和INGAA(美國州際天然氣協(xié)會)聯(lián)合基金的重點(diǎn)課題成果用Excel確定吊管機(jī)的間距和吊裝設(shè)備的數(shù)量作用防止了：因業(yè)主和承包商意見分歧而引發(fā)的工作延誤施工過程中的質(zhì)量問題后期對管道完整性的擔(dān)憂設(shè)計(jì)水平定向鉆穿越堅(jiān)硬巖石的可行性評估(CNST-1-3)立項(xiàng)原因非開挖設(shè)計(jì)需要更深入具體、先進(jìn)的指導(dǎo)文件成果該工程成果被認(rèn)可為HDD領(lǐng)域的權(quán)威2015年12月PRCI發(fā)布了一份精心整理后的技術(shù)報告-“水平定向鉆穿越工程設(shè)計(jì)指南〞,其上一版本已在管道局多個工程上應(yīng)用，并作為行標(biāo)編制的根底。地質(zhì)災(zāi)害管理基于應(yīng)變的設(shè)計(jì)與評估-完整性管理(SBD-1C)立項(xiàng)原因需要一種完整性管理的方法為標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)的編制提供根底成果–對現(xiàn)有方法的整理總結(jié),包括:針對大應(yīng)變的管線設(shè)計(jì)大應(yīng)變的主要原因在線檢測工具檢測彎曲應(yīng)變的能力環(huán)焊縫缺陷的檢測與測量方法臨界極限狀態(tài)焊接

焊縫錯邊量的評估(MATH-5-2)立項(xiàng)原因:錯邊量影響負(fù)載能力→影響施工錯邊量影響到焊接質(zhì)量,長期來看影響到管道完整性是PHMSA(美國管道和危險材料平安管理局)和NEB(加拿大國家能源局)的施工“熱門科研課題〞第一階段成果已于2015年7月通過審核對外發(fā)布:無缺陷的GMAW(熔化極氣保焊)&SMAW(焊條電弧焊)環(huán)焊縫試件FEA(有限元分析)和試驗(yàn)-對負(fù)載能力的影響對整管的FEA建模結(jié)果顯示對錯邊量的要求可以放寬,適用更寬松的標(biāo)準(zhǔn)正在進(jìn)行進(jìn)一步的試驗(yàn)和驗(yàn)證形成的推薦意見可直接用來編制標(biāo)準(zhǔn)防腐防腐技術(shù)委員會研究方向

防腐技術(shù)委員會內(nèi)腐蝕外腐蝕應(yīng)力腐蝕開裂路線圖編制、更新內(nèi)腐蝕風(fēng)險評價再檢測時間間隔應(yīng)力腐蝕開裂易感性內(nèi)腐蝕預(yù)防/最小化操作實(shí)踐腐蝕缺陷結(jié)構(gòu)重要性防腐層剝離的位置及評估難檢位置的腐蝕

–定位及表征在線檢測(ILI)工具性能研究應(yīng)力腐蝕開裂位置識別再檢測的間隔時間乙醇管線應(yīng)力腐蝕開裂易感性陰極保護(hù)&AC腐蝕減緩軟件已完成的防腐科研課題外腐蝕EC-1-10:應(yīng)用于可靠性評估的腐蝕增長模型EC-2-5:高強(qiáng)鋼(HSS)腐蝕的評判準(zhǔn)那么內(nèi)腐蝕IC-1-6:內(nèi)腐蝕樣本收集指導(dǎo)文件外腐蝕課題EC-1-10:

研究范圍

基于可靠性(RB)和確定性的完整性管理方法,研發(fā)了能確定腐蝕增長速率(CGR)、適于使用的模型和方法。外腐蝕科研課題EC-1-10:作用為重復(fù)的在線檢測所得到的大量與空間相關(guān)匹配的缺陷數(shù)據(jù)的分析提供了根底依據(jù)通過分層隨機(jī)的腐蝕增長模型方法可估算出腐蝕增長速率，用于確定性的和基于可靠性的完整性評價。整體的貝葉斯分析框架例如未知的模型參數(shù)模型金屬損失概率后期模型參數(shù)實(shí)際金屬損失預(yù)期的未來金屬損失證據(jù)重復(fù)的在線檢測數(shù)據(jù)前期外腐蝕課題EC-2-5:研究范圍老管線和高強(qiáng)鋼缺陷嚴(yán)重性原那么的整合讓腐蝕管理無縫對接適用到所有鋼級填補(bǔ)空白：按鋼級和標(biāo)準(zhǔn)的可行性量化了平安等級更新數(shù)據(jù)庫并分析其趨勢(PRCI/PHMSA的工作〕評估數(shù)據(jù)庫的可行性和適用性平底及機(jī)加工缺陷與實(shí)際腐蝕的比照；環(huán)形試驗(yàn)和壓力容器腐蝕試驗(yàn)的比照通過選擇有限元分析(FEA)評估缺陷形狀和肩部尺寸的影響及屈強(qiáng)比的作用完成存在3個缺陷、全尺寸樣本的試驗(yàn)

外腐蝕課題EC-2-5:作用量化了廣泛應(yīng)用于X70以下鋼級的1級標(biāo)準(zhǔn)中控制腐蝕嚴(yán)重程度的系數(shù)所起的作用;通過B31G&M-B31G標(biāo)準(zhǔn)的逐步改進(jìn),減少了模型的不一致性,對管線的維護(hù)起到了指導(dǎo)作用,最大程度地降低了風(fēng)險，提高了平安效益。需要對膨脹系數(shù)、形狀系數(shù)、流動應(yīng)力和參考應(yīng)力的作用做進(jìn)一步的研究(工程：EC-2-7)內(nèi)腐蝕課題:

IC-1-6研究范圍管道的液體和固體樣本容易因處理不當(dāng)而發(fā)生成分變化了解取樣及處理參數(shù)對樣本變化的影響可幫助操作人員:改進(jìn)取樣方法提高搜集數(shù)據(jù)的信心提高應(yīng)對內(nèi)腐蝕完整性威脅的能力內(nèi)腐蝕課題IC-1-6:作用給操作人員提供了可用來檢查和優(yōu)化取樣程序的清單在樣本的儲存條件或操作規(guī)程達(dá)不到理想狀態(tài)時如何處理研究報告幫助操作人員:認(rèn)識到樣本變化對測試結(jié)果的影響方案和執(zhí)行更有效的取樣和測試程序從取樣程序中獲得更可靠的分析數(shù)據(jù)提高應(yīng)對內(nèi)部腐蝕完整性威脅的能力完整性

&檢測完整性及檢測技術(shù)委員會完整性管理運(yùn)行效率及泄漏檢測難檢測區(qū)域腐蝕位置確實(shí)定改進(jìn)氣體流動的內(nèi)防腐層管道內(nèi)部的無損檢測在線檢測管道外進(jìn)行的無損檢測傳感技術(shù)應(yīng)力腐蝕開裂裂紋海洋管線污染物:源頭及去除液體管線中的微小泄漏檢測完整性&檢測技術(shù)委員會研究方向研究目標(biāo)為管道完整性的驗(yàn)證提供更好的工具,通過更先進(jìn)的檢測技術(shù)減少管道事故對檢測人員的價值驗(yàn)證在線檢測的實(shí)際效果,符合PHMSA完整性審核程序更好地理解管道的風(fēng)險管理應(yīng)NTSB(<美>全國運(yùn)輸平安委員會)的要求，對在線檢測的性能和規(guī)程進(jìn)行了評價，提高了NTSB對檢測工具的信任度。在線檢測技術(shù)的改進(jìn)(NDE-4)41NDE-4E–在線檢測裂紋工具的可靠性建立了裂紋在線檢測和開挖信息的數(shù)據(jù)庫,評價不同在線檢測技術(shù)在檢測和缺陷尺寸定量上的可靠性，評估了5種裂紋檢測工具。5種在線檢測工具都能滿足供給商給出的規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)課題將于2016年第4季度完成對檢測人員的價值:提升了檢測人員甄別何種缺陷應(yīng)優(yōu)先處理的能力NDE-4F–研發(fā)最先進(jìn)的拉伸試驗(yàn)測試設(shè)備(PHMSA)24寸、16寸和12寸管道牽拉設(shè)備的安裝和試運(yùn)行完成了對兩個檢測公司設(shè)備的盲測2016年第3季度將完成進(jìn)一步的試驗(yàn)對操作人員的價值:按操作規(guī)程驗(yàn)證了在線檢測工具的性能;試驗(yàn)設(shè)備向會員和行業(yè)開放NDE-4科研工程的核心課題42NDE-4-1MFL(漏磁檢測)在線檢測工具對靠近管道的金屬物體檢測能力的性能評定2016年1月課題啟動NDE-4-2新的在線檢測液體環(huán)道2016年1月課題啟動會員的杰出奉獻(xiàn):雪佛龍公司分擔(dān)了本錢,提供了大量的實(shí)物支持NDE-4-3漏磁檢測(MFL)技術(shù)在支管連接處負(fù)載條件下檢測有效性的評估2016年1月課題已啟動NDE-4-5在線檢測技術(shù)對腐蝕特征檢測規(guī)程的分析-真實(shí)VS人工/機(jī)械加工會員的杰出奉獻(xiàn):Colonial公司分擔(dān)了大量本錢NDE-4

2016年新課題43研究目標(biāo)各種溝內(nèi)檢測工具的性能和應(yīng)用，對管道完整性的影響,技術(shù)研發(fā)中心(TDC)為研究課題保存真實(shí)服役期的樣管對檢測人員的價值充分發(fā)揮無損檢測(NDE)工具的性能以到達(dá)預(yù)期檢測效果檢測人員應(yīng)用完整性管理的一致性指導(dǎo)文件支持了關(guān)鍵課題–ERW(電阻焊)/裂紋控制、機(jī)械損傷、在線檢測在真實(shí)的樣管上實(shí)踐-完善