黃潔馨 馮亮 付子航

中海石油氣電集團(tuán)技術(shù)研發(fā)中心

本文以某長(zhǎng)輸天然氣管道為例，通過(guò)對(duì)比管道內(nèi)檢測(cè)數(shù)據(jù)與半定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果，對(duì)2組結(jié)果的內(nèi)在關(guān)系進(jìn)行分析研究，為進(jìn)一步開展管道完整性管理提供借鑒。

   1 管道半定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

半定量評(píng)價(jià)是一種相對(duì)的、以風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)為基礎(chǔ)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法,用評(píng)價(jià)指數(shù)指出高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域、高失效概率區(qū)域和高失效后果區(qū)域。對(duì)于每一種失效類型和失效后果的影響因素進(jìn)行分析評(píng)定,并加以權(quán)重處理,得到風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)。該方法已在我國(guó)天然氣輸送管道安全管理中得到較廣泛應(yīng)用[1]。

   1.1 評(píng)價(jià)方法

半定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)使用的方法在GB/T 27512 -2011《 埋地鋼制管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法》的基礎(chǔ)上進(jìn)行了一定改進(jìn)修正。評(píng)價(jià)中將影響管道安全運(yùn)營(yíng)的各種因素歸類為第三方損壞、腐蝕、誤操作、制造與施工缺陷、地質(zhì)災(zāi)害及泄漏后果影響等6個(gè)指標(biāo)，并對(duì)每個(gè)指標(biāo)進(jìn)行賦值評(píng)分，綜合分析其引起管道泄漏的可能性及泄漏后的事故嚴(yán)重程度，最終得到管道沿線的風(fēng)險(xiǎn)大小。指標(biāo)體系詳細(xì)組成如圖1所示。

圖1 評(píng)分指標(biāo)體系

   1.2 風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算步驟

風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算主要分為如下3個(gè)步驟。

（1）失效可能性計(jì)算

對(duì)已經(jīng)定義的管道，根據(jù)其屬性采用管道半定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)系統(tǒng)5個(gè)指標(biāo)的模型進(jìn)行計(jì)算，得到每個(gè)管段的失效可能性值。得分越高失效可能性越大。

（2）失效后果計(jì)算

計(jì)算發(fā)生失效后的泄漏量、人身傷亡、環(huán)境影響等。得分越高失效后果越嚴(yán)重。

（3）管段風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算

根據(jù)各個(gè)管段的失效可能性計(jì)算結(jié)果與失效后果計(jì)算結(jié)果，得到各個(gè)管段的風(fēng)險(xiǎn)值，對(duì)各管段風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行排序。風(fēng)險(xiǎn)值得分越高，管道風(fēng)險(xiǎn)越大。風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算公式如下。

風(fēng)險(xiǎn)值=（A1×第三方損壞分值＋A2×腐蝕分值＋A3×制造與施工缺陷分值＋A4×誤操作分值＋A5×地質(zhì)災(zāi)害分值）×后果分值。

其中A代表各種失效可能性的權(quán)重值的修正系數(shù)，A1+A2+A3+A4+A5=5。

   1.3 評(píng)價(jià)結(jié)果

使用上述評(píng)價(jià)方法，編制了數(shù)字化風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，于2015年8月對(duì)所轄在役管道進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，量化了管道風(fēng)險(xiǎn)，得到的結(jié)果見圖2、3、4。

圖2 各類失效可能性得分綜合圖

圖3 失效后果折線圖

圖4 風(fēng)險(xiǎn)折線圖

從以上計(jì)算結(jié)果可以看出，對(duì)該段管線風(fēng)險(xiǎn)影響最大的因素主要為第三方損壞和失效高后果。篩選分析后得出的相對(duì)較高風(fēng)險(xiǎn)管道及原因描述如表1所示。

   2 管道內(nèi)檢測(cè)

管道在建設(shè)和運(yùn)行過(guò)程中，缺陷的產(chǎn)生難以避免。管道內(nèi)檢測(cè)可以及時(shí)檢測(cè)出管道出現(xiàn)的各類腐蝕缺陷、應(yīng)力集中和凹陷等，是保證管道安全運(yùn)行，避免產(chǎn)生斷裂、泄露事故的重要技術(shù)措施[2]。

   2.1 內(nèi)檢測(cè)實(shí)施情況

2015年6月，對(duì)該條管線實(shí)施了內(nèi)檢測(cè)，使用電子幾何變形檢測(cè)器進(jìn)行了幾何檢測(cè)，使用MFL/XYZ檢測(cè)器進(jìn)行了金屬損失和XYZ測(cè)繪檢測(cè)。檢測(cè)報(bào)告提交了所有檢測(cè)結(jié)果，并列出了所有達(dá)到或超過(guò)報(bào)告臨界值的缺陷及缺陷的里程、時(shí)鐘方位、缺陷類型、尺寸、位置等信息，最后根據(jù)缺陷矩形最深點(diǎn)的位置確定了缺陷與焊縫的位置。

   2.2 內(nèi)檢測(cè)結(jié)果

檢測(cè)未發(fā)現(xiàn)超過(guò)報(bào)告閾值的變形缺陷。共發(fā)現(xiàn)深度≥10%的金屬損失缺陷236 處，主要為微小的內(nèi)部腐蝕缺陷，主要分布在管道底部位置，在48.200～48.300 km之間較為集中。檢測(cè)中同樣發(fā)現(xiàn)一些非內(nèi)金屬損失缺陷。經(jīng)計(jì)算，該管道缺陷的最大壁厚損失達(dá)52%，ERF（預(yù)評(píng)估維修系數(shù)）值0.85，缺陷為一處非內(nèi)腐蝕，位于34.747 km處。該管道的最高ERF值為0.87，為一處內(nèi)部腐蝕群計(jì)算所得，缺陷最大深度為16%，位于48.254 km處。圖5顯示了每5000 m距離范圍內(nèi)的缺陷數(shù)量。

注：金屬損失缺陷范圍劃分：深度10～19 %；深度20～29%；深度30～49%；深度>50 %。

圖 5 金屬損失缺陷的深度分布

   3  內(nèi)檢測(cè)與半定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)比分析

由風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果可以看出，該管道相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)較高段在25.0 00～45.000 km處相對(duì)比較集中。造成該段管道風(fēng)險(xiǎn)較高的主要原因?yàn)檩^嚴(yán)重的失效后果及主要由第三方損壞引起的較大失效可能。

通過(guò)內(nèi)檢測(cè)結(jié)果可以看出，管道金屬損失缺陷主要集中在45.000～50.000 km處，而較大的腐蝕缺陷均集中在30.000～35.000 km處。在48.200 km左右較為集中的底部?jī)?nèi)腐蝕可能是由于管內(nèi)積水造成的腐蝕。

對(duì)比風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果與內(nèi)檢測(cè)結(jié)果可以看到，具有金屬損失缺陷、甚至金屬損失缺陷較為集中的管段并不一定是高風(fēng)險(xiǎn)管段。這是因?yàn)樵谶M(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)時(shí)，綜合考慮了可能對(duì)管道完整性產(chǎn)生不利影響的主要因素或事件,包括管輸介質(zhì)的危險(xiǎn)性、管道基本參數(shù)、管道運(yùn)行情況和管道周邊環(huán)境等等。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中與管道金屬損失缺陷直接相關(guān)的指標(biāo)為“制造與施工缺陷”，從結(jié)果中也可以看到，存在金屬損失缺陷的管段“制造與施工缺陷”指標(biāo)得分也較高，但相對(duì)第三方損壞等指標(biāo)來(lái)說(shuō)得分相對(duì)較低，并非主要失效可能因素，因此對(duì)最終風(fēng)險(xiǎn)值大小影響也較小。但是，如果其他指標(biāo)得分都相對(duì)較低，制造與施工缺陷是主要的失效可能因素，那么風(fēng)險(xiǎn)值較高管段很有可能與內(nèi)檢測(cè)金屬缺陷較嚴(yán)重區(qū)域是一致的。

當(dāng)然，內(nèi)檢測(cè)得到的管道金屬損失缺陷是對(duì)管道運(yùn)行安全情況的最直接描述。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中考慮的腐蝕、第三方損壞、地質(zhì)災(zāi)害等風(fēng)險(xiǎn)因素，都將可能直接造成管道腐蝕、變形。通過(guò)管道內(nèi)檢測(cè)，準(zhǔn)確檢測(cè)出管道目前腐蝕缺陷的嚴(yán)重程度，預(yù)測(cè)腐蝕缺陷的發(fā)展趨勢(shì)和速度，進(jìn)而計(jì)算出在目前腐蝕狀況下可以輸送的最大安全運(yùn)行壓力，預(yù)測(cè)出管道可以安全運(yùn)行的最大年限，這是直接從管道安全運(yùn)行壽命角度對(duì)于管道完整性情況進(jìn)行的有效評(píng)價(jià)。

   4  結(jié)論

內(nèi)檢測(cè)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)均為長(zhǎng)輸管道完整性管理中非常關(guān)鍵的組成部分。通過(guò)半定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，識(shí)別危害和進(jìn)行管道風(fēng)險(xiǎn)排序，進(jìn)而對(duì)篩選出的風(fēng)險(xiǎn)管段優(yōu)先開展深入檢測(cè)和評(píng)價(jià)，有針對(duì)性地提出減小風(fēng)險(xiǎn)的最佳措施，可避免管道維修維護(hù)及檢測(cè)方面的資金和資源浪費(fèi)，是實(shí)施管道完整性管理經(jīng)濟(jì)、有效的做法。

參考文獻(xiàn)：

[1] 徐海紅.我國(guó)長(zhǎng)輸油氣管道完整性管理中安全檢測(cè)與評(píng)估及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)集成的應(yīng)用研究[D].北京:北京化工大學(xué),2005.

[2] 劉鳳艷.基于漏磁內(nèi)檢測(cè)的長(zhǎng)輸油氣管道完整性評(píng)價(jià)研究[D].沈陽(yáng):沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué),2014.

作者：黃潔馨，女，助理工程師， 1989年生， 2014年碩士畢業(yè)于美國(guó)約翰霍普金斯大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)，現(xiàn)在中海石油氣電集團(tuán)有限責(zé)任公司技術(shù)研發(fā)中心從事管道完整性管理方向的研究工作。

《管道保護(hù)》2017年第1期（總第32期）