黃潔馨 馮亮 付子航

中海石油氣電集團技術研發中心

 

本文以某長輸天然氣管道為例，通過對比管道內檢測數據與半定量風險評價結果，對2組結果的內在關系進行分析研究，為進一步開展管道完整性管理提供借鑒。

   1 管道半定量風險評價

半定量評價是一種相對的、以風險指數為基礎的風險評價方法,用評價指數指出高風險區域、高失效概率區域和高失效后果區域。對于每一種失效類型和失效后果的影響因素進行分析評定,并加以權重處理,得到風險指數。該方法已在我國天然氣輸送管道安全管理中得到較廣泛應用[1]。

   1.1 評價方法

半定量風險評價使用的方法在GB/T 27512 -2011《 埋地鋼制管道風險評估方法》的基礎上進行了一定改進修正。評價中將影響管道安全運營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、地質災害及泄漏后果影響等6個指標，并對每個指標進行賦值評分，綜合分析其引起管道泄漏的可能性及泄漏后的事故嚴重程度，最終得到管道沿線的風險大小。指標體系詳細組成如圖1所示。

 

圖1 評分指標體系

   1.2 風險計算步驟

風險計算主要分為如下3個步驟。

（1）失效可能性計算

對已經定義的管道，根據其屬性采用管道半定量風險評價系統5個指標的模型進行計算，得到每個管段的失效可能性值。得分越高失效可能性越大。

（2）失效后果計算

計算發生失效后的泄漏量、人身傷亡、環境影響等。得分越高失效后果越嚴重。

（3）管段風險計算

根據各個管段的失效可能性計算結果與失效后果計算結果，得到各個管段的風險值，對各管段風險進行排序。風險值得分越高，管道風險越大。風險計算公式如下。

風險值=（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×地質災害分值）×后果分值。

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

   1.3 評價結果

使用上述評價方法，編制了數字化風險評價模型，于2015年8月對所轄在役管道進行風險評價，量化了管道風險，得到的結果見圖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 風險折線圖

從以上計算結果可以看出，對該段管線風險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較高風險管道及原因描述如表1所示。

 

   2 管道內檢測

管道在建設和運行過程中，缺陷的產生難以避免。管道內檢測可以及時檢測出管道出現的各類腐蝕缺陷、應力集中和凹陷等，是保證管道安全運行，避免產生斷裂、泄露事故的重要技術措施[2]。

   2.1 內檢測實施情況

2015年6月，對該條管線實施了內檢測，使用電子幾何變形檢測器進行了幾何檢測，使用MFL/XYZ檢測器進行了金屬損失和XYZ測繪檢測。檢測報告提交了所有檢測結果，并列出了所有達到或超過報告臨界值的缺陷及缺陷的里程、時鐘方位、缺陷類型、尺寸、位置等信息，最后根據缺陷矩形最深點的位置確定了缺陷與焊縫的位置。

   2.2 內檢測結果

檢測未發現超過報告閾值的變形缺陷。共發現深度≥10%的金屬損失缺陷236 處，主要為微小的內部腐蝕缺陷，主要分布在管道底部位置，在48.200～48.300 km之間較為集中。檢測中同樣發現一些非內金屬損失缺陷。經計算，該管道缺陷的最大壁厚損失達52%，ERF（預評估維修系數）值0.85，缺陷為一處非內腐蝕，位于34.747 km處。該管道的最高ERF值為0.87，為一處內部腐蝕群計算所得，缺陷最大深度為16%，位于48.254 km處。圖5顯示了每5000 m距離范圍內的缺陷數量。

 

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  內檢測與半定量風險評價結果對比分析

由風險評價結果可以看出，該管道相對風險較高段在25.0 00～45.000 km處相對比較集中。造成該段管道風險較高的主要原因為較嚴重的失效后果及主要由第三方損壞引起的較大失效可能。

通過內檢測結果可以看出，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內腐蝕可能是由于管內積水造成的腐蝕。

對比風險評價結果與內檢測結果可以看到，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險管段。這是因為在進行風險評價時，綜合考慮了可能對管道完整性產生不利影響的主要因素或事件,包括管輸介質的危險性、管道基本參數、管道運行情況和管道周邊環境等等。風險評價中與管道金屬損失缺陷直接相關的指標為“制造與施工缺陷”，從結果中也可以看到，存在金屬損失缺陷的管段“制造與施工缺陷”指標得分也較高，但相對第三方損壞等指標來說得分相對較低，并非主要失效可能因素，因此對最終風險值大小影響也較小。但是，如果其他指標得分都相對較低，制造與施工缺陷是主要的失效可能因素，那么風險值較高管段很有可能與內檢測金屬缺陷較嚴重區域是一致的。

當然，內檢測得到的管道金屬損失缺陷是對管道運行安全情況的最直接描述。風險評價中考慮的腐蝕、第三方損壞、地質災害等風險因素，都將可能直接造成管道腐蝕、變形。通過管道內檢測，準確檢測出管道目前腐蝕缺陷的嚴重程度，預測腐蝕缺陷的發展趨勢和速度，進而計算出在目前腐蝕狀況下可以輸送的最大安全運行壓力，預測出管道可以安全運行的最大年限，這是直接從管道安全運行壽命角度對于管道完整性情況進行的有效評價。

   4  結論

內檢測與風險評價均為長輸管道完整性管理中非常關鍵的組成部分。通過半定量風險評價，識別危害和進行管道風險排序，進而對篩選出的風險管段優先開展深入檢測和評價，有針對性地提出減小風險的最佳措施，可避免管道維修維護及檢測方面的資金和資源浪費，是實施管道完整性管理經濟、有效的做法。

參考文獻：

[1] 徐海紅.我國長輸油氣管道完整性管理中安全檢測與評估及風險評價技術集成的應用研究[D].北京:北京化工大學,2005.

[2] 劉鳳艷.基于漏磁內檢測的長輸油氣管道完整性評價研究[D].沈陽:沈陽工業大學,2014.

作者：黃潔馨，女，助理工程師， 1989年生， 2014年碩士畢業于美國約翰霍普金斯大學環境工程專業，現在中海石油氣電集團有限責任公司技術研發中心從事管道完整性管理方向的研究工作。

《管道保護》2017年第1期（總第32期）