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管道完整性管理的發展與腐蝕案例分析

時間:2012-12-08 15:36:57  來源:腐蝕與防護  作者:張 餘,董紹華

20世紀90年代末,管道完整性管理技術得到進一步發展,一些重大管道事故促使人們認識到管道完整性管理的重要性,使國際上一些大的管道公司開始將管理重點放在管道的安全可靠性上,提出製訂和實施管道完整性管理的要求,發達國家的政府和議會也積極參與管道完整性管理計劃,製訂和出台了一係列的標準規範以及法律法規,逐漸形成了一套較為完整的管道完整性管理體係,體係的目的是將有限的資金最有效的用於降低管道的風險,以提高管道運行的安全性。新世紀以來,隨著我國管道建設高潮的來臨,管道數量將大幅增加,新建管道的運行維護管理受到關注,受到人為因素、自然因素的影響,管理的難度將逐漸加大,管道完整性管理已成為管道管理的強有力手段。管道完整性管理是一個以管道安全、設施完整性、可靠性為目標並持續改進的係統管理體係,其內容涉及管道的設計、施工、運行、監控、維護的全過
程,並貫穿管道整個生命周期,通過對管道進行完整性的檢測、評估與修複管理,可以充分了解管道的安全狀況與關鍵風險源,從而采取相應的管理辦法和防範措施,將事故後整治和搶修變為事前診斷和預防,基本思路是不斷改進和提高管道的完整性,達到保證管道安全、經濟運行的目的。本文闡述了北美各大管道公司的完整性管理方法、機構設置、職責,崗位配置以及目前開展的各項完整性管理風險控製活動,分析了國內完整性管理的技術研究、發展、信息化手段等支撐手段,並以濱海地區地麵工藝管道完整性管理為例,提出了複雜土壤條件下腐蝕的預防與控製措施,闡述了監測、檢測、評價、修複技術的應用,對於了解管道完整性管理的現狀,規劃未來發展方向具有重要參考意義。

1、國外管道完整性管理進展
加拿大TransCanada公司TransCanada是北美地區一家擁有五十年曆史
的能源公司和天然氣輸送公司,從最初的天然氣輸送市場,到最近的能源和天然氣銷售市場,
Tran-sCanada一直扮演著創新者和專家的角色。Tran-sCanada在加拿大和美國的管線市場中具有穩固而領先的地位。TransCanada的業務主要分為
3個部分:天然氣輸送、能源和天然氣銷售。天然氣輸送一直是該公司的核心業務。TransCanada擁有長達38,000公裏(23,600英裏)的管線,可以將加拿大西部與主要的加拿大和美國市場連接在一起。TransCanada將加拿大大約70%的天然氣輸送到市場,其中約有60%供給美國市場。該公司每天向加拿大和美國北部地區銷售大約
66億立方英尺的天然氣。完整性的完整性管理目標為:
(1)相信所有的事故都是可以預防的;(2)減少員工、公眾和環境風險;(3)利用關鍵技術和最佳實踐;(4)形成規範的業務標準。管道線路完整性部門共有146人,設施完整性部門共有120人,數據完整性管理部門共有40人。線路完整性部門包括合規管理、危險識別、風險管理程序、完整性支持和內檢測專業的管理。
    TransCanada每年開展超過8000公裏的內檢測,開挖腐蝕點超過300處;每年開展約500公裏的打壓評價,主要是因為內檢測器無法檢測出應力腐蝕裂紋缺陷。對已內檢測管道在檢測周期內進行開挖驗證,以確認再次檢測時間。一般,公司會根據下一年的內檢 測計劃來安 排輸 量 以 滿 足 內 檢 測 的需求。TransCanada每年進行一次風險評價,使用自己的風險評價軟件,各個部門參與分析,每次評價給出未來7年的風險。對不同的人口等級要進行不同的評 價,對3級 以 上 地 區 進 行 定 量 風 險 評 價(QRA)。今年,已經根據風險評價報告完成了2012年的風險投資控製計劃,風險評價報告也反饋給風險識別人員,以幫助評價人員關注識別出的風險。管道完整性管理部門根據完整性管理方案,提出管道維修計劃。計劃投資部門按照完整性的要求安排計劃,如果變化較大則需要由總裁親自確認。強化對高後果區的認識程度,加強高後果區識別的量化和可操作性。
1.2 加拿大Enbridge公司Enbridge公司完整性管理目標為:管道設計,施工,檢測,維修,操作和安全的做法等都符合政府規,努力實現零傷害、零損失、零泄露。管道完整性管理組織機構圖如圖1所示。2011年又設置了設施完整性管理部門,主要負責罐、站區管道的安全管理。

缺陷和隱患。
2 國內完整性管理的發展
2.1 國內完整性管理現狀截至2011年年底,全國油氣管道總長度達8.5萬公裏。預計到2015年,我國油氣管道總長度將達15萬公裏左右。隨著國外油氣管道完整性管理技術的蓬勃發展,近年來我國在不斷探索管道完整性管理技術的發展途徑。有關管道企業和科研院所通過不斷消化吸收國外的先進經驗和技術,已在油氣管道完整 性管理技術 方麵取得 了 一 定 的 研 究成果。
    陝京管道自2001年實施完整性管理以來,按照管道本體、防腐蝕有效性、管道地質災害和周邊環境、站場及設施、儲氣庫井場及設施5個部分逐步推行,取得顯著成效。在實施完整性管理過程中,北京天然氣管道公司結合陝京管道實際情況,注重引進吸收國外先進技術和標準,逐步深化,並向縱深發展。
2006年中國石油西氣東輸管道公司啟動了“西氣東輸管道完整性管理體係建設”的研究項目,在分析研究西氣東輸管道沿線經過的災害環境及地址條件對輸氣管道的致災機理、危害形式、誘發因素等的基礎上,製定出了現場災害源識別和災害風險評估的操作技術指南,開發出了西氣東輸管道環境地質災害風險因素數據軟件和風險評估應用軟件。中石油天然氣與管道分公司著手研究和應用管道完整性管理方法。近幾年來,通過研究和引進已基本建立起管道線路和站場方麵的核心技術體係,並建立起相應的業務文件體係和法規標準體係,為完整性管理提供了技術和管理保障,成立了相對完善的完整性管理組織構架,如專業公司在管道科技中 心 下 設 完 整 性 研 究 所,以 及 定 量 風 險 評 價、HAZOP分析等技術支持,現有人員約30人。自2007年起,天然氣與管道分公司建立了審核機製和標準,每年邀請挪威船級社對其5家地區公司開展外部審核工作,持續改進其完整性管理水平。2009年,中石油發布實施了企業標準《管道完整性管理規範》,成為我國第一套自主研發編製的管道完整性管理企業標準。2011年,由中石油管道完整性管理係·128·張 餘等:管道完整性管理的發展與腐蝕案例分析 
管道完整性管理部門的工作內容是:(1)負責完
整性管理程序執行:內檢測、開挖修複和內腐蝕控
製。(2)負責材料技術:焊接和修複程序、裂紋管理
程序、凹坑管理程序。(3)負責完整性分析:腐蝕增行120個站間距的內檢測,約14000km,開展 約1000次清管,開挖約2000次。管道完整性管理部門現有60人,管理2.2萬公裏管線,部門人數規劃為百人,完整性管理部門員工的資格要求是注冊工程師或專業人員,重點開展本體的管理工作,管道判壽工作由工程部實施,完整性部門負責管道的失效分析,地質災害風險由機械部門管理負責。各地方分公司隻有很少量的完整性工作。路由管理由路權部門管理負責,GIS軟件由工程部門負責管理,完整性數據收集由完整性管理部門負責管理。完整性管理部門提出管道的管理和維修計劃,如果管理層沒有此費用,則需要在領導層討論最終在批複的費用中調整計劃。

3.4.2
腐蝕原因分析
大港地區管道防腐層發生破損脫落,導致母體材料直接與土壤接觸。由於大港儲氣庫群出口管段氧濃度差存在,產生電位差,在土壤介質中就會形成腐蝕電池,加速陽極部位的腐蝕。大港地區土壤含氧量、含水量大,土壤電阻率小,土壤腐蝕性強,由於土壤性質及其結構的不均勻
性,在小塊土壤內形成腐蝕電池;因不同土壤交接而形成的腐蝕電池腐蝕最嚴重。另外大港區域土壤腐蝕性強,屬於強腐蝕環境,含有較多的Cl-離子,進一步增強了土壤的腐蝕性,在站場這種複雜的環境下,較薄的防腐漆塗層,如外層無其他防護層,極易因機械損傷等原因造成防腐層破損;本次檢測的聚乙烯冷纏帶為薄型纏帶,機械性能和附著力均一般,不適合單獨作為管道的防腐層使用,因此在大港這種複雜的腐蝕環境中,出現了較多的破損和剝離;PE熱縮套因為出現了較大比例的剝離,而導致管體嚴重腐蝕。因此,在大港儲氣庫這種複雜的高腐蝕環境下,不適合單獨使用防腐蝕漆、聚乙烯冷纏帶和PE熱縮套作為防腐蝕層,應配合其他防腐蝕層複合使用。
3.5 
風險控製措施
(1)建立基礎數據庫,對大港儲氣庫群的氧濃差腐蝕狀況持續跟蹤,在以後的設計和維修管理中予以重點關注,按照每3~4年一個周期的跟蹤排查檢測的要求。
(2)全麵規範大港儲氣庫群地麵管道施工管理,強化施工質量,開發特殊防腐蝕塗層,保障管道塗層不受損傷。
(3)大部分腐蝕發生在高溫的注采管段,因此注采管段是腐蝕發生的高風險區域,需要定期重點進行腐蝕的監測和治理。
4 
結 論
(1)管道完整性管理是各管道運營公司采取的有效管理模式,但開展的深度和廣度不均勻,采用的技術也不盡相同,各有特點。但各管道運營公司的完整性管理的開展逐漸趨於細化,逐步向係統化、信息化邁進。
(2)部分公司已經開展了站場(設施)的完整性管理的應用,並逐步開展了研究工作,北美各大公司都設有專門的完整性管理部門。主要是應對政府和公眾對管道完整性管理的要求。
(3)目前的管道完整性管理還是以管道本體為核心,以內檢測為手段的線路完整性管理,其它檢測手段和方法也在嚐試和使用,但沒有內檢測相對成熟和作用明顯。
(4)堅持不懈的開展完整性管理是保障安全的重要手段,重視腐蝕與防護是保證管道安全的第一道關口。
(5)通過案例分析表明,管道完整性管理是預防事故的有效手段,完整性管理工作還需要做大量
細致的工作,沿海地區的站場建議增加區域陰極保護係統,陰極保護設計應充分考慮到輸氣站場設備管道密集、接地係統眾多、可利用空間有限以及大港所處鹽堿性濕地環境的是綜合因素,加裝埋地管線安裝腐蝕監測係統,定期測試管體腐蝕情況

  參考文獻略
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