董紹華1 王東營2 費(fèi)凡2 安宇2

1.中國石油大學(xué)（北京）； 2.中石油北京天然氣管道有限公司

隨著我國社會(huì)、經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，許多在役管道沿線由人口稀少地區(qū)逐漸發(fā)展成為人口密集地區(qū)，甚至成為城市中心區(qū)域,如東北“八三”管道等。按照管道沿線地區(qū)分類，人口稀少的地區(qū)為一級(jí)地區(qū)，市區(qū)中心地帶為四級(jí)地區(qū)，屬于高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域[1]。

2013年11月22日，青島經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)發(fā)生的東黃輸油管道泄漏爆炸重特大事故，之所以造成重大人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，與管道周邊形成了密集的居民區(qū)和商業(yè)區(qū)，造成地區(qū)等級(jí)升級(jí)有直接的關(guān)系。

本文對(duì)管道地區(qū)等級(jí)升級(jí)問題進(jìn)行系統(tǒng)研究，闡述了國外管道公司升級(jí)管理的標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)經(jīng)驗(yàn)，說明了美國許可證申請制度的詳細(xì)過程和技術(shù)細(xì)節(jié)，研究了我國管道允許升級(jí)的必要條件，提出了管道地區(qū)等級(jí)升級(jí)需要采取的措施，并對(duì)比了國內(nèi)外管道升級(jí)管理的標(biāo)準(zhǔn)差異性，以進(jìn)一步提高我國管道地區(qū)等級(jí)升級(jí)的管理水平。

1 國內(nèi)外管道地區(qū)升級(jí)管理的要求

1.1 CSA Z662-2007《加拿大管道輸送系統(tǒng)》的規(guī)定1.1.1 地區(qū)等級(jí)變化由于人口密度增加或地區(qū)發(fā)展而要改變管道地區(qū)等級(jí)時(shí)，這些地區(qū)的管道應(yīng)當(dāng)滿足更高等級(jí)要求或進(jìn)行工程評(píng)價(jià)以確定[2]，包括如下幾個(gè)方面：

（ 1）考慮工程的設(shè)計(jì)、建設(shè)和試壓程序，與標(biāo)準(zhǔn)的相應(yīng)要求進(jìn)行比較。

（ 2）考慮采取現(xiàn)場檢測、操作維護(hù)、檢查或其他適合的技術(shù)方法檢查管道狀況。

（ 3）考慮管道地區(qū)等級(jí)變化的類型、鄰近區(qū)域的發(fā)展擴(kuò)大。重點(diǎn)考慮人口聚集，如管道附近的學(xué)校、醫(yī)院、小型單位和娛樂場所。

工程評(píng)價(jià)表明滿足地區(qū)等級(jí)變化后的管道，應(yīng)當(dāng)要求不改變最大操作壓力；不滿足地區(qū)等級(jí)變化的管道，應(yīng)當(dāng)盡快更換管道或者根據(jù)最大運(yùn)行壓力對(duì)地區(qū)等級(jí)變化的要求計(jì)算修正操作壓力。為了確定等級(jí)更改引起的變化，管道運(yùn)營企業(yè)應(yīng)當(dāng)每年檢查地區(qū)等級(jí)變化的管道，且應(yīng)當(dāng)保存這些檢查和采取任何糾正措施的記錄。

1.1.2 穿越區(qū)域管道

管道需穿越已有公路或鐵路，該區(qū)域的管道應(yīng)按照升級(jí)段設(shè)計(jì)，以滿足相應(yīng)要求：

（ 1）按1.1.1對(duì)地區(qū)等級(jí)變化的相應(yīng)要求規(guī)定進(jìn)行工程評(píng)價(jià)。

（ 2）進(jìn)行詳細(xì)工程分析，分析穿越施工建設(shè)和操作時(shí)管道所遇到的各種載荷，以及管道承受的二次應(yīng)力。

工程評(píng)價(jià)表明管道滿足條件時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮進(jìn)行穿越設(shè)計(jì)校核（如套管、管道規(guī)范更改、防護(hù)層厚度或載荷分布結(jié)構(gòu)變化），設(shè)計(jì)的管道二次應(yīng)力符合撓性和應(yīng)力分析要求。選擇適用方法進(jìn)行詳細(xì)的工程分析。

1.2 ASME B31.8-2010 《輸氣管道系統(tǒng)》的規(guī)定該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)地區(qū)等級(jí)升級(jí)問題進(jìn)行了詳細(xì)闡述，其中部分章節(jié)要求的管理規(guī)定如下所述。

1.2.1 跟蹤監(jiān)測措施（854.1）

如果地區(qū)等級(jí)發(fā)生變化，必須對(duì)泄漏監(jiān)測和巡護(hù)方式迅速采取調(diào)整措施，根據(jù)新的地區(qū)等級(jí)降低MAOP（最大允許運(yùn)行壓力）不超過設(shè)計(jì)壓力，同時(shí)滿足18個(gè)月期限的要求。具體要考慮如下措施：

（ 1）地區(qū)等級(jí)升級(jí)地區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)，不僅要考慮第三方活動(dòng)損傷，還要考慮巡線頻率、陰極保護(hù)狀態(tài)及人口增加等因素。

（ 2）把當(dāng)前設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和現(xiàn)行設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較。

（ 3）當(dāng)人口密度增加時(shí)，首先考慮最大允許操作壓力和環(huán)向應(yīng)力，壓力變化應(yīng)考慮管道周邊建筑物的影響范圍。

（ 4）管道操作和維護(hù)的歷史資料。

（ 5）與政府進(jìn)行溝通，采取有關(guān)政策、物理隔斷等措施限制人口密度進(jìn)一步擴(kuò)大。

（ 6）對(duì)于超過40% SYMS的管道應(yīng)重點(diǎn)監(jiān)測管道周邊人口變化情況。

1.2.2 最大允許運(yùn)行壓力的確定或修改（854.2）

如果854.1中描述的研究表明制定的管道或總管道的最大允許運(yùn)行壓力與現(xiàn)行的二、三、四級(jí)地區(qū)等級(jí)要求不相符，而該段管道處于良好的物理?xiàng)l件下，則該管道的最大允許運(yùn)行壓力需在18個(gè)月內(nèi)根據(jù)下列三項(xiàng)研究進(jìn)行確定或修改[3]-[4]。

（ 1）如果管道以前的試壓時(shí)間不少于2小時(shí)，應(yīng)當(dāng)確定或減小最大允許運(yùn)行壓力，使其不超過表1中所規(guī)定的最大允許運(yùn)行壓力。

（ 2）如果以前的測試壓力不足以使管道保持與以上（ 1）的地區(qū)等級(jí)相應(yīng)的最大允許運(yùn)行壓力或可接受的較低的最大允許運(yùn)行壓力，按照本標(biāo)準(zhǔn)的條款，如果使用不低于2小時(shí)的高壓力試壓，管道既可保持當(dāng)前的MAOP，也可以使用可接受的較低MAOP運(yùn)行。如果地區(qū)等級(jí)變化后的18個(gè)月內(nèi)沒有進(jìn)行新的強(qiáng)度測試，而是在18個(gè)月后才進(jìn)行測試，則必須降低目前最大允許運(yùn)行壓力，按照相應(yīng)地區(qū)等級(jí)的壓力運(yùn)行。如果在18個(gè)月內(nèi)進(jìn)行測試，最大允許運(yùn)行壓力可按設(shè)計(jì)允許的地區(qū)等級(jí)試壓。

（ 3）根據(jù)（ 1）或（ 2）確定或修改的最大允許運(yùn)行壓力不應(yīng)超過本標(biāo)準(zhǔn)或以前適用的B31.8標(biāo)準(zhǔn)所做的規(guī)定。

（ 4）在運(yùn)行工況要求維持現(xiàn)有的最大允許運(yùn)行壓力的區(qū)域，不按（ 1）、（ 2）或（ 3）的規(guī)定執(zhí)行，應(yīng)將地區(qū)等級(jí)改變區(qū)域中的管道更換，并符合相應(yīng)等級(jí)地區(qū)的設(shè)計(jì)系數(shù)。

1.3 美國聯(lián)邦法規(guī)（天然氣或其他氣體管道：最低聯(lián)邦安全標(biāo)準(zhǔn)CFR 49 Part 192部分）規(guī)定

1.3.1 許可證管理制度

美國采取許可證制度，由美國危險(xiǎn)化學(xué)品管理局（ PHMSA）負(fù)責(zé)，當(dāng)收到天然氣管道運(yùn)營商完整的申請后， PHMSA會(huì)審查該申請是否符合管道安全，若符合，則可在滿足49 CFR192.611要求的情況下授予其可以升級(jí)使用的特別許可證。為了彌補(bǔ)未滿足的相關(guān)要求， PHMSA指定了運(yùn)營商在特別許可證有效期內(nèi)必須遵守的附加要求。附加要求將根據(jù)每個(gè)申請相關(guān)的具體情況和條件來確定。

PHMSA授出的特別許可證，從授出之日起，有效期不超過5年。如果管道企業(yè)須要對(duì)此特別許可證進(jìn)行延期，必須至少在5年期限結(jié)束前的180天內(nèi)，向PHMSA副行政官提交續(xù)期申請，并將副本上交給PHMSA地區(qū)主管、 PHMSA標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)則制定主管及PHMSA工程與研究部主管。 PHMSA將考慮是否批準(zhǔn)該特別許可證超過5年的延期申請。特別許可證的延期申請須包括所要求的總結(jié)報(bào)告，并且必須證明該特別許可仍符合管道安全的要求。PHMSA在批準(zhǔn)該特別許可證的延期申請前可搜索企業(yè)的其他信息[5]。

1.3.2 法規(guī)192． 611（關(guān)于地區(qū)等級(jí)改變最大操作壓力確認(rèn)）規(guī)定

地 區(qū) 等 級(jí) 的 改變，最大允許運(yùn)行壓力需要重新確定或修改。

（ 1 ） 若 管 道 最大允許運(yùn)行壓力相應(yīng)的環(huán)向應(yīng)力與當(dāng)前地區(qū)等級(jí)不相符，且該段管道處于良好的物理?xiàng)l件下，則該段管道最大允許運(yùn)行壓力須依據(jù)以下三項(xiàng)規(guī)定之一進(jìn)行確定或修改。

①若該段管道先前已試壓不少于8小時(shí)，則最大允許運(yùn)行壓力的確定或修改為：

a. 二級(jí)地區(qū)的最大允許運(yùn)行壓力是試壓的0. 8倍，三級(jí)地區(qū)的最大允許運(yùn)行壓力是試壓的0. 667倍，四級(jí)地區(qū)的最大允許運(yùn)行壓力是試壓的0.555倍；二級(jí)地區(qū)最大允許運(yùn)行壓力相應(yīng)的環(huán)向應(yīng)力不應(yīng)超過最小屈服強(qiáng)度的72%，三級(jí)地區(qū)最大允許運(yùn)行壓力相應(yīng)的環(huán)向應(yīng)力不應(yīng)超過最小屈服強(qiáng)度的60%，四級(jí)地區(qū)最大允許運(yùn)行壓力相應(yīng)的環(huán)向應(yīng)力不應(yīng)超過最小屈服強(qiáng)度的50%。

b. 二級(jí)地區(qū)選擇的最大允許運(yùn)行壓力是試壓的0.8倍，三級(jí)地區(qū)選擇的最大允許運(yùn)行壓力是試壓的0.667倍。按照§192.620，對(duì)于按照最大允許運(yùn)行壓力運(yùn)行的管道，二級(jí)地區(qū)相應(yīng)的環(huán)向應(yīng)力不應(yīng)超過最小屈服強(qiáng)度的80%，三級(jí)地區(qū)相應(yīng)的環(huán)向應(yīng)力不應(yīng)超過最小屈服強(qiáng)度的67%。

②必要時(shí)須減小該段管道的最大允許運(yùn)行壓力，使相應(yīng)的環(huán)向應(yīng)力不超過本法規(guī)規(guī)定的對(duì)于當(dāng)前地區(qū)等級(jí)下新管道的允許值。

③該管道應(yīng)根據(jù)192（ J）部分規(guī)定的技術(shù)要求進(jìn)行試壓，且須根據(jù)下列標(biāo)準(zhǔn)制定最大允許運(yùn)行壓力：

a. 經(jīng)重新試壓，二級(jí)地區(qū)的最大允許運(yùn)行壓力為測試壓力的0.8倍，三級(jí)地區(qū)的最大允許運(yùn)行壓力為試壓壓力的0. 667倍，四級(jí)地區(qū)的最大允許運(yùn)行壓力為測試壓力的0.555倍。

b. 二級(jí)地區(qū)相應(yīng)的環(huán)向應(yīng)力不得超過最小屈服強(qiáng)度的72%，三級(jí)地區(qū)相應(yīng)的環(huán)向應(yīng)力不得超過最小屈服強(qiáng)度的60%，四級(jí)地區(qū)相應(yīng)的環(huán)向應(yīng)力不得超過最小屈服強(qiáng)度的50%。

c. 按照§192.620，對(duì)于選擇最大允許運(yùn)行壓力運(yùn)行的管道，所選擇的最大允許運(yùn)行壓力按照重新試壓的壓力確定，即二級(jí)地區(qū)為0.8倍的試壓壓力，三級(jí)地區(qū)為0.667倍的試壓壓力；相應(yīng)的環(huán)向應(yīng)力，二級(jí)地區(qū)不應(yīng)超過最小屈服強(qiáng)度的80%，三級(jí)地區(qū)不應(yīng)超過最小屈服強(qiáng)度的67%。

（ 2）依照規(guī)定，確定或修改后的最大允許運(yùn)行壓力不應(yīng)超過確定或修改前制定的最大允許運(yùn)行壓力。

（ 3）依照規(guī)定，管道最大允許運(yùn)行壓力的確定或修改不可與§192.553和§192.555的規(guī)定沖突。

（ 4）依照§192.609的規(guī)定，最大允許運(yùn)行壓力的確定或修改必須在地區(qū)等級(jí)變化后24個(gè)月內(nèi)完成。

1.4 國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)

GB32167-2015《油氣輸送管道完整性管理規(guī)范》 6.3.4規(guī)定，地區(qū)發(fā)展規(guī)劃足以改變該地區(qū)現(xiàn)有等級(jí)時(shí)，管道設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)地區(qū)發(fā)展規(guī)劃劃分地區(qū)等級(jí)。對(duì)處于因人口密度增加或地區(qū)發(fā)展導(dǎo)致地區(qū)等級(jí)變化的輸氣管段，應(yīng)評(píng)價(jià)該管段并采取相應(yīng)措施，滿足變化后的更高等級(jí)區(qū)域管理要求。當(dāng)評(píng)價(jià)表明該變化區(qū)域內(nèi)的管道能夠滿足地區(qū)等級(jí)的變化時(shí)，最大操作壓力不需要變化；當(dāng)評(píng)價(jià)表明該變化區(qū)域內(nèi)的管道不能滿足地區(qū)等級(jí)的變化時(shí)，應(yīng)立即換管或調(diào)整該管段最大操作壓力。具體采取措施和評(píng)價(jià)方法需要另行制定行業(yè)或企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

2 美國地區(qū)等級(jí)升級(jí)許可證制度關(guān)鍵控制點(diǎn)研究

2.1 地區(qū)等級(jí)升級(jí)許可申請?zhí)峤粫r(shí)間

當(dāng)?shù)貐^(qū)等級(jí)發(fā)生變化時(shí)（發(fā)現(xiàn)為準(zhǔn)），應(yīng)在地區(qū)等級(jí)變更后9個(gè)月內(nèi)向PHMSA提交許可申請。PHMSA必須全面核實(shí)其要求，并委托國家環(huán)境評(píng)估機(jī)構(gòu)（ NEPA）進(jìn)行環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和公眾公示，PHMSA將根據(jù)公眾評(píng)述意見決定特殊段許可申請是否批準(zhǔn)。

2.2 地區(qū)等級(jí)升級(jí)許可證提供的文件

運(yùn)營商必須提供升級(jí)地區(qū)的坐標(biāo)（包括站間距、起始點(diǎn)和終點(diǎn)位置等），管理單位應(yīng)將特殊段的計(jì)算長度與里程樁之間測量長度相對(duì)比，當(dāng)所有信息由PHMSA接收后，在30天內(nèi)評(píng)估是否同意或否定地區(qū)等級(jí)升級(jí)。運(yùn)營商應(yīng)提供給PHMSA升級(jí)特殊管段的數(shù)據(jù)集成信息，即關(guān)于自從管道安裝以來的所有完整性檢測信息，包括管徑、壁厚、鋼級(jí)、材料、管道焊縫類型、管道涂層（包括環(huán)焊縫補(bǔ)口涂層）、最大操作壓力、地區(qū)等級(jí)、高后果區(qū)、試壓記錄、失效事件、服役期間的斷裂和泄漏事件；在線內(nèi)檢測（含高清漏磁內(nèi)檢測器、幾何和變形檢測、埋深探測、管道涂層檢測）和管道開挖異常情況評(píng)估、應(yīng)力腐蝕開裂開挖和發(fā)現(xiàn)的結(jié)果；管道露管和占?jí)骸?5年內(nèi)的CIPS數(shù)據(jù)、腐蝕測點(diǎn)記錄、涂層測試記錄以及其他測試（如整流器、恒電位儀、測點(diǎn)電位讀數(shù)、交直流干擾、關(guān)鍵剝離點(diǎn)）等，按49 CFR Part 192要求，數(shù)據(jù)集成融合在一張路由圖中。

2.3 提供申請報(bào)告的信息和注意事項(xiàng)

2.3.1 管道制造試壓測試報(bào)告

獲得地區(qū)等級(jí)升級(jí)許可時(shí)，管道制造試壓測試（機(jī)械性能和化學(xué)成分）報(bào)告是必須的。為了獲得特殊許可， PHMSA需要保證初始設(shè)計(jì)在特殊地段關(guān)于材料方面沒有附加風(fēng)險(xiǎn)，為了提供這種保險(xiǎn)，運(yùn)營商必須提供文件證據(jù)，提出其實(shí)際測試的屈服應(yīng)力、拉伸應(yīng)力、韌性特征和化學(xué)成分等。

2.3.2 維修判據(jù)

維修采用兩種判據(jù)（或者是壓力比率FRP小于1.39，或者是壁厚損失40%或更多），當(dāng)針對(duì)升級(jí)管段來講，即使管道操作壓力達(dá)到72%SYMS時(shí)，對(duì)于地區(qū)等級(jí)由一級(jí)升級(jí)到二級(jí)和三級(jí)地區(qū)的設(shè)計(jì)系數(shù)是相同的，需要額外的安全措施保護(hù)公眾安全和設(shè)施完整性，對(duì)于72%SYMS操作壓力管段，一年內(nèi)應(yīng)維修管道的缺陷失效系數(shù)FRP小于或等于1.39或者壁厚損失大于40%的缺陷，需要提高維修標(biāo)準(zhǔn)。在人口密度增加的區(qū)域，需要更嚴(yán)格的維修標(biāo)準(zhǔn)來保持初始設(shè)計(jì)參數(shù)。

2.3.3 公司高級(jí)管理人員負(fù)責(zé)授權(quán)特殊地段升級(jí)事項(xiàng)

公司需要有高級(jí)官員授權(quán)，以保證許可特殊段的要求被滿足、提交的材料被討論、結(jié)果準(zhǔn)確和信息完整。當(dāng)高級(jí)管理人員意識(shí)到特殊許可的重要性時(shí)，就會(huì)制定時(shí)間表，有利于將有限的資源用于保證特殊段達(dá)到許可條件。

2.3.4 相關(guān)環(huán)焊縫缺陷或短節(jié)缺陷必須被消除

對(duì)存在褶皺彎頭、氧氣-乙炔環(huán)焊、機(jī)械連接的管段， PHMSA不發(fā)許可證。對(duì)檢測管段區(qū)域或壓氣站出口區(qū)域，如發(fā)生環(huán)焊縫失效或泄漏事故，也不發(fā)給許可證，并要求切除該管段。如果環(huán)焊縫沒有探傷或者壓力測試記錄不可追溯，應(yīng)至少開挖兩個(gè)環(huán)焊縫，進(jìn)行補(bǔ)充無損探傷。運(yùn)營商應(yīng)提供兩個(gè)壓氣站間特殊管段檢測區(qū)域的泄漏和失效文件記錄，制定環(huán)縫修復(fù)計(jì)劃（包含開挖和無損探傷等內(nèi)容）。

2.3.5 特殊段關(guān)于涂層的質(zhì)量要求

只有非屏蔽涂層可用于特殊管段內(nèi)，如果特殊段存在陰極保護(hù)剝離或屏蔽，不滿足陰極保護(hù)電流和49 CFR §192.463及附錄D的要求，則該段不應(yīng)作為特殊地區(qū)等級(jí)升高段。

2.3.6 CIPS檢測要求

陰極保護(hù)CIPS在低電位保護(hù)時(shí)必須開展。應(yīng)確定CP系統(tǒng)是否正常提供保護(hù)，例如剛更換了熔斷保險(xiǎn)可臨時(shí)性克服CP的保護(hù)不足，但熔斷的原因可能是沿線的雜散電流干擾引起。

2.3.7 PHMSA應(yīng)派員到管道開挖現(xiàn)場

在 管 道 計(jì) 劃 維 修 的 開 挖 前 1 4 天 必 須 通 知PHMSA地區(qū)官員，以便于見證開挖過程。如果開挖是由于應(yīng)急響應(yīng)和發(fā)現(xiàn)引起的，在響應(yīng)事件發(fā)生后， PHMSA官員必須兩天內(nèi)被通知到現(xiàn)場。

PHMSA要求企業(yè)提供一份計(jì)劃，來說明特殊段的各種措施計(jì)劃如何實(shí)施，并且分階段提供更新的計(jì)劃表說明最新情況。

2.3.8 DCVG和ACVG監(jiān)測方法使用

PHSMA可以接受特殊段使用交流電壓梯度法（ DCVG）和直流電壓梯度法（ ACVG），只要運(yùn)營商給出實(shí)施檢測的程序和合理的結(jié)果解釋。為了保障運(yùn)營商相信所有的風(fēng)險(xiǎn)隱患已經(jīng)被檢測和驗(yàn)證， PHMSA可能要求運(yùn)營商提供DCVG和ACVG技術(shù)的相關(guān)性說明。

2.3.9 密間隔電位CIS和內(nèi)檢測ILI 數(shù)據(jù)整合

運(yùn)營商選擇CIS和ILI結(jié)果集成，首先必須對(duì)齊顯示，并且將可能的外力損傷展示出來。數(shù)據(jù)集成的目的是將數(shù)據(jù)結(jié)果最大化， ILI數(shù)據(jù)反映異常的嚴(yán)重性， CIS數(shù)據(jù)反映的管道線路保護(hù)電流、保護(hù)電位缺乏等問題是引起管道缺陷或異常特征的主要原因，把這些信息綜合考慮，將有助于正確評(píng)估管道狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)未來管道的影響趨勢。

2.3.10 管材的機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)成分

要求運(yùn)營商提供特殊段的機(jī)械性能參數(shù)，包括斷裂韌性文件，如果運(yùn)營商提交不了關(guān)于管材制造檢驗(yàn)時(shí)的證明文件，則PHMSA必然否定這一項(xiàng)。如果運(yùn)營商沒有這些文件，則需要他們切除一段管子到有資質(zhì)的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)，現(xiàn)場測試管子水壓試驗(yàn)必須滿足最低100% SMYS的8小時(shí)測試要求。如果不滿足升級(jí)段管道材料的韌性、材質(zhì)、成分等要求，則PHMSA否定升級(jí)。

2.3.11 內(nèi)腐蝕控制計(jì)劃

運(yùn)營商在特殊段應(yīng)有內(nèi)腐蝕控制計(jì)劃，必須嚴(yán)格控制CO2\H2O\H2S，包括監(jiān)測氣流氣質(zhì)情況和清管計(jì)劃， PHMSA強(qiáng)調(diào)特殊段應(yīng)不存在內(nèi)腐蝕的歷史。

2.3.12 應(yīng)力腐蝕開裂（SCC）問題

對(duì)特殊段檢測區(qū)域、壓氣站出口或者附近壓氣站區(qū)域有SCC跡象的管段， PHMSA不發(fā)給許可證。一旦發(fā)現(xiàn)SCC跡象不滿足NACE RP 0204-2008的條件，就要求詳細(xì)調(diào)查和SCC跡象相似的特殊段區(qū)域的情況。完整性的調(diào)查包括特殊段檢測、壓氣站上游和到下一個(gè)壓氣站區(qū)間， SCC調(diào)查包括制造時(shí)間、涂層類型、以前的SCC跡象、操作壓力、操作溫度、試壓壓力、歷史泄漏以及SCC可能性評(píng)估。當(dāng)提交特殊段許可申請時(shí)，運(yùn)營商必須提供給PHMSA上述信息。

2.3.13 1970年以前制造的高頻焊管

特殊段的埋弧自動(dòng)焊管是否有1970年以前制造的電弧爐或轉(zhuǎn)爐鋼高頻焊管和1970年制造的直縫焊管，這些焊管容易產(chǎn)生焊縫失效。對(duì)于其他類型的管子，如高頻焊管（ ERW）、雙面埋弧焊管（ DSAW）、 埋弧焊管（ SAW）， PHSMA要求特殊段區(qū)域必須有一個(gè)強(qiáng)有力的檢驗(yàn)報(bào)告，考慮管道焊縫和鋼的韌性情況，提供管子的制造歷史、焊縫成型和現(xiàn)場施工情況，特別是處于壓氣站區(qū)間和特殊段檢測區(qū)域內(nèi)的材料。

管子的制造歷史資料包括:壓力試驗(yàn)、工程失效、工程評(píng)估、歷史泄漏文件，以及選擇性焊縫腐蝕的可能性評(píng)價(jià)等， PHMSA關(guān)心特殊段的焊縫完整性和失效可能性等情況，因?yàn)楹缚p腐蝕的歷史跡象可能還沒有被現(xiàn)有技術(shù)所發(fā)現(xiàn)，需要給出陰極保護(hù)情況、涂層外界條件等，形成綜合分析的權(quán)重，確定是否該管段允許發(fā)許可證。

另外，運(yùn)營單位必須開發(fā)一個(gè)工程決策軟件，展示出管子的最小韌性指標(biāo)和和落錘撕裂試驗(yàn)(DWTT)剪切面積，排除脆斷的可能性，同時(shí)還必須證實(shí)管子內(nèi)沒有減少韌性的硬點(diǎn)存在。

•FPR 定義為在一定設(shè)計(jì)系數(shù)情況下的失效壓力比率（預(yù)測失效壓力/設(shè)計(jì)壓力）

•HCA 是49 CFR Part 192, Subpart O美國聯(lián)邦法規(guī)所定義的高后果區(qū)

•Class Location Change 地區(qū)等級(jí)變化區(qū)域

2.3.14 升級(jí)管段的修復(fù)準(zhǔn)則

PHMSA要求運(yùn)行商按表2修復(fù)特殊段的缺陷 ， 同 時(shí) 特 殊 地 段 之 外 的 管 段 要 符 合 4 9 C F R192.111管道設(shè)計(jì)系數(shù)要求。

3 國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)編制情況

3.1 背景

2011年中國石油股份公司下達(dá)了地區(qū)等級(jí)升級(jí)風(fēng)險(xiǎn)管控項(xiàng)目， 2014年進(jìn)行了項(xiàng)目驗(yàn)收。針對(duì)在役管道地區(qū)等級(jí)升級(jí)風(fēng)險(xiǎn)控制，提出了四類地區(qū)管道的目標(biāo)失效概率，并將其按照低、中、高人口密度優(yōu)化修正；基于應(yīng)力-強(qiáng)度干涉理論，提出了管道應(yīng)力與強(qiáng)度的概率分布規(guī)律模型，量化了不確定性對(duì)管道失效概率的影響，得出降低應(yīng)力或強(qiáng)度的方差可以提高管道的可靠性和安全水平；建立了地區(qū)等級(jí)升級(jí)管道失效概率的半定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型和軟件，提出了相應(yīng)指標(biāo)體系和控制措施。項(xiàng)目在陜京管道的隱患治理中全面應(yīng)用，形成了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)，軟件著作權(quán)1項(xiàng)。

3.2 確定了目標(biāo)失效概率

不同地區(qū)等級(jí)的目標(biāo)失效概率見表3。

3.3 確定了管道地區(qū)等級(jí)不允許升級(jí)的條件

通過對(duì)國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和失效風(fēng)險(xiǎn)的研究，提出：地區(qū)等級(jí)升級(jí)管段如果出現(xiàn)以下任意一種情況，在排除隱患之前，地區(qū)等級(jí)不允許升級(jí)，必須采取換管或降壓運(yùn)行的措施。

（ 1）地區(qū)等級(jí)上升為四級(jí)。

（ 3）管道發(fā)現(xiàn)有皺折。

（ 4）管段在三級(jí)地區(qū)，并且運(yùn)行時(shí)的應(yīng)力超過管材最小屈服強(qiáng)度的72%。

（ 5）管段強(qiáng)度試驗(yàn)壓力低于125%最大允許運(yùn)行壓力。

（ 6）升級(jí)地區(qū)管段存在未按規(guī)定修復(fù)的管體缺陷或防腐層漏點(diǎn)與破損。

（ 7）升級(jí)地區(qū)管段的管道環(huán)焊縫未達(dá)到100%探傷或探傷記錄不全。

（ 8）升級(jí)地區(qū)管段的水壓試驗(yàn)記錄不全。

3.4 允許地區(qū)升級(jí)管段的完整性管理措施

（ 1）確定最大允許工作壓力（ MAOP），允許地區(qū)等級(jí)升級(jí)的管段可按照當(dāng)前運(yùn)行壓力或設(shè)計(jì)壓力運(yùn)行，不得超過現(xiàn)有MAOP。

（ 2 ） 實(shí) 施 完 整 性 管 理 計(jì) 劃 [ 6 ], 將 高 后 果 區(qū)（ HCA）中的地區(qū)等級(jí)升級(jí)管段納入完整性管理方案（ PIM）中。

（ 3）開展密間隔電位測量（ CIPS）。在管段允許升級(jí)后的1年內(nèi)，需要對(duì)該管段進(jìn)行密間隔電位測量（ CIPS），公司可根據(jù)需要，以適當(dāng)?shù)臋z測周期定期對(duì)地區(qū)等級(jí)升級(jí)管段進(jìn)行密間隔電位測量，該檢測周期最大不超過7年。

（ 4）開展涂層狀況檢測。在管段允許升級(jí)后的1年內(nèi)，對(duì)每段特別許可管段進(jìn)行直流電壓梯度測試（ DCVG），以確定管道防腐層狀況，并對(duì)發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行修復(fù)。

（ 5）開展應(yīng)力腐蝕開裂直接評(píng)估。在管段允許升級(jí)后的1年內(nèi)，應(yīng)對(duì)該管段進(jìn)行應(yīng)力腐蝕開裂直接評(píng)估（ SCCDA）或使用適用于SCC的評(píng)估方法，如裂紋檢測評(píng)估等。定期開展內(nèi)檢測及確定檢測周期，須按照管道完整性管理的要求開展在線內(nèi)檢測，檢測周期不超過8年。使用具有±0.5％精度的變形檢測器。

（ 6）編制管道及涂層修復(fù)報(bào)告。在管段允許升級(jí)后的1年內(nèi)，須向公司提交DCVG、 CIPS、 ILI以及SCCDA評(píng)估結(jié)果的書面報(bào)告包括整改措施。

（ 7）加強(qiáng)第三方活動(dòng)及交叉作業(yè)的管理。管理人員須至少提前14天上報(bào)公司作業(yè)計(jì)劃。有關(guān)地區(qū)升級(jí)段現(xiàn)場交叉施工及開挖情況，須在發(fā)現(xiàn)緊急情況后的2個(gè)工作日內(nèi)上報(bào)公司。開展高后果區(qū)評(píng)估[7]，根據(jù)管道完整性管理的相關(guān)要求，管理人員應(yīng)定期開展評(píng)估，周期和評(píng)估內(nèi)容保持不變。

（ 8）加強(qiáng)巡線管理。應(yīng)將地區(qū)升級(jí)管段作為日常巡線管理的重點(diǎn)，增加GPS巡檢點(diǎn)，密切關(guān)注該管段的有關(guān)作業(yè)活動(dòng)和異常情況并及時(shí)上報(bào)。

4 國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)差異性分析

從以上國內(nèi)外的標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)的分析表明，美國、加拿大均對(duì)地區(qū)等級(jí)變化后應(yīng)采取的措施進(jìn)行了詳細(xì)的規(guī)定。如美國法規(guī)規(guī)定了地區(qū)等級(jí)升級(jí)的許可證制度，提出了許可證制度的各個(gè)環(huán)節(jié)和提供的必要材料，同時(shí)確定了地區(qū)等級(jí)升級(jí)后的最大運(yùn)行壓力，給出了允許升級(jí)的條件，提出了允許升級(jí)管段的完整性管理措施。

目前國內(nèi)輸氣管道地區(qū)等級(jí)升級(jí)與風(fēng)險(xiǎn)管控的標(biāo)準(zhǔn)正在制訂，由于涉及深層次問題，需要在一定范圍內(nèi)進(jìn)行應(yīng)用后，再加以逐步完善。但國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)提出的硬性要求較少，彈性要求較多，這也是國內(nèi)外企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的主要差異。

參考文獻(xiàn)：

[1] 董紹華,韓忠晨,劉剛.管道系統(tǒng)完整性評(píng)估技術(shù)進(jìn)展及應(yīng)用對(duì)策[J].油氣儲(chǔ) 運(yùn),2014,33(02):121-128.

[2] 加拿大能源局.CSA-Z662 油氣管道系統(tǒng)[S].加拿大:ASME,2012.

[3] 美國機(jī)械工程師學(xué)會(huì).ASME B31.8-2010 輸氣管道系統(tǒng)[S].紐約:ASME,2010.

[4] 美國機(jī)械工程師學(xué)會(huì).ASME B31.8 S-2012 輸氣管道系統(tǒng)完整性管理[S].紐約:ASME,2001.

[5] 美國運(yùn)輸部.CFR 49 Part 192 管道安全性法規(guī)天然氣部分[S].華盛頓:CFR,2010.

[6] 董紹華.管道完整性管理體系與實(shí)踐[M].北京:石油工業(yè)出版社,2009.

[7] 董紹華.管道完整性技術(shù)與管理[M].北京:中國石化出版社,2007.

（作者：董紹華，中國石油大學(xué)（北京）教授，油氣設(shè)施完整性技術(shù)中心主任。2001年博士畢業(yè)于石油大學(xué)（北京）油氣儲(chǔ)運(yùn)專業(yè)，曾任職北京天然氣管道公司，從事科技管理、完整性管理及信息技術(shù)管理工作。）

《管道保護(hù)》2016年第3期（總第28期）