趙尉花 邢占元 王奉

中石油西部管道公司甘肅輸油氣分公司

摘  要： 服役時(shí)間較長的管道往往經(jīng)歷過多次管道內(nèi)檢測。通過將不同批次的內(nèi)檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行對齊，為分析管道相隔兩次內(nèi)檢測期間本體缺陷的變化情況，以及結(jié)合其他資料綜合分析缺陷變化的原因提供了可能。使管道內(nèi)檢測缺陷的適用性評價(jià)、維修維護(hù)決策制定、再檢測周期計(jì)算等更加科學(xué)準(zhǔn)確。

關(guān)鍵詞： 內(nèi)檢測；數(shù)據(jù)對齊；統(tǒng)計(jì)分析；維修策略

近年來，隨著管道完整性管理的深入開展，部分油氣管道已開展過多輪次的內(nèi)檢測，但是對內(nèi)檢測數(shù)據(jù)的深入挖掘和利用卻相對滯后。不同輪次的內(nèi)檢測數(shù)據(jù)之間未進(jìn)行關(guān)聯(lián)，基于內(nèi)檢測數(shù)據(jù)的完整性評價(jià)工作往往孤立開展，未能充分利用數(shù)據(jù)價(jià)值，對管道管理未能提供更加精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支持。

在多輪次內(nèi)檢測數(shù)據(jù)對齊的基礎(chǔ)上，結(jié)合其他相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，不僅可以發(fā)現(xiàn)腐蝕活性點(diǎn)和新增腐蝕缺陷，更準(zhǔn)確地估算腐蝕增長速率，制定科學(xué)、合理的修復(fù)計(jì)劃和再檢測計(jì)劃，還可以間接評估內(nèi)檢測的質(zhì)量和效果，對保障管道安全運(yùn)行、提高完整性管理水平具有重要意義。

本文將探討西部某管道公司基于統(tǒng)計(jì)分析的內(nèi)檢測數(shù)據(jù)比對方法和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，深度挖掘數(shù)據(jù)之間更加有用的價(jià)值，提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

1 內(nèi)檢測數(shù)據(jù)比對分析工作流程

選擇某管道兩次內(nèi)檢測數(shù)據(jù)開展比對分析，主要工作流程見圖 1。

2 內(nèi)檢測數(shù)據(jù)對齊與缺陷匹配

內(nèi)檢測數(shù)據(jù)比對分析包括相鄰時(shí)期不同檢測承包商的數(shù)據(jù)比對，也包括不同時(shí)期內(nèi)檢測數(shù)據(jù)的比對。前者主要對不同檢測承包商的內(nèi)檢測器性能和內(nèi)檢測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性進(jìn)行評估，需要大量的開挖驗(yàn)證。后者主要對腐蝕活性點(diǎn)和新增腐蝕缺陷進(jìn)行識(shí)別，計(jì)算腐蝕增長速率，確定再檢測周期。兩種比對方法都要先進(jìn)行內(nèi)檢測數(shù)據(jù)對齊。

2.1 檢測里程和環(huán)焊縫總數(shù)量數(shù)據(jù)對齊

由于兩次內(nèi)檢測起點(diǎn)終點(diǎn)略有偏差、里程輪累計(jì)誤差、焊縫識(shí)別、管道修復(fù)改線等原因，記錄的環(huán)焊縫數(shù)量、里程等數(shù)據(jù)存在誤差屬于正常現(xiàn)象。如果存在較大偏差，需要核實(shí)內(nèi)檢測記錄是否存在問題、 管道在兩次內(nèi)檢測期間是否進(jìn)行過改線等等。 SY/T 6889―2012《管道內(nèi)檢測》規(guī)定：如果整條管道的報(bào)告里程與準(zhǔn)確參考里程的偏差都超過1%，宜重新檢查管道長度并做出必要的修正。

2.2 環(huán)焊縫和管節(jié)數(shù)據(jù)對齊

根據(jù)管長（短節(jié)、管節(jié)長度變化）、管道特征（彎頭、閥門、三通、變壁厚）等信息，將兩次內(nèi)檢測中環(huán)焊縫和管節(jié)數(shù)據(jù)對齊。

2.3 腐蝕缺陷對齊和匹配

在環(huán)焊縫對齊成果的基礎(chǔ)上，根據(jù)相對距離和時(shí)鐘位置對兩次內(nèi)檢測報(bào)告的腐蝕缺陷進(jìn)行對齊和匹配。先采用軟件將缺陷位置信息初步進(jìn)行缺陷匹配，再人工進(jìn)一步分析對齊，必要時(shí)查看內(nèi)檢測原始信號(hào)進(jìn)行分析，得到內(nèi)檢測成果對齊大表，如表 1所示。

2.4 缺陷匹配

由于兩次內(nèi)檢測的工藝條件、管道狀況、檢測器硬件、分析模型、缺陷合并規(guī)則都存在客觀差異，兩次檢測報(bào)告的缺陷匹配通常存在匹配和未匹配兩種結(jié)果。

匹配缺陷是指在同一位置，兩次內(nèi)檢測都報(bào)告了缺陷，但存在內(nèi)、外區(qū)分和深度量化差別。如缺陷深度尺寸，不僅出現(xiàn)深度增加，還可能出現(xiàn)深度“減小”。而缺陷不會(huì)真的變淺，主要是由誤差導(dǎo)致的。內(nèi)檢測報(bào)告的深度量化精度通常由一定置信度下的容差給出， SY/T 6597―2018《油氣管道內(nèi)檢測技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，對于均勻金屬損失和點(diǎn)蝕， 90%置信度下的容差為10% wt。在這一范圍內(nèi)的缺陷深度，都符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定（表 2）。

同樣，當(dāng)深度差達(dá)到15%wt時(shí)，在90%的置信度下才能認(rèn)為缺陷產(chǎn)生了明顯“增長”。

未匹配缺陷分為三種情況。一種指在同一位置，僅前一次內(nèi)檢測報(bào)告了缺陷，而后一次沒有報(bào)告，可能是缺陷在第一次內(nèi)檢測后進(jìn)行了修復(fù)，或者與相鄰的缺陷在另一次檢測中被合并報(bào)告。一種指同一位置僅第二次內(nèi)檢測報(bào)告了缺陷，有可能是新增缺陷。一 種指同一位置僅第一次報(bào)告了缺陷，而第二次未報(bào)告缺陷，有可能是漏報(bào)缺陷。

檢 測 商 對 于 金 屬 損 失 存 在 報(bào) 告 閾 值 （ 例 如10% wt）和量化誤差，因此新增缺陷深度超過某一數(shù)值才能認(rèn)為在一定置信度下“明顯”新增。鋼管最大壁厚偏差為10% wt，內(nèi)檢測報(bào)告取深度超過20% wt作為明顯新增缺陷的判斷標(biāo)準(zhǔn)。故未匹配的情況也可能該缺陷低于報(bào)告閾值，需要查看內(nèi)檢測原始信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步分析確定是否為漏報(bào)。

3 腐蝕速率計(jì)算與完整性評價(jià)

對于匹配的金屬損失，可以計(jì)算兩次內(nèi)檢測的深度差，除以兩次內(nèi)檢測的時(shí)間差進(jìn)而計(jì)算腐蝕增長速率。對于新增的金屬損失，假設(shè)這些金屬損失位置腐蝕從第一次內(nèi)檢測結(jié)束開始發(fā)展到第二次內(nèi)檢測，由第二次內(nèi)檢測金屬損失的深度除以時(shí)間差，可以計(jì)算腐蝕增長速率。

基于腐蝕增長速率，對未來幾年的管道完整性進(jìn)行評價(jià)得到管道剩余壽命，從而安排修復(fù)計(jì)劃，確定下次內(nèi)檢測時(shí)間。如某腐蝕缺陷2011年內(nèi)檢測報(bào)告深度為30% wt，經(jīng)過幾年增長到2015年超過評價(jià)允許尺寸，應(yīng)在年底前進(jìn)行修復(fù)（圖 2）。

內(nèi)檢測報(bào)告的腐蝕深度存在一定誤差，僅根據(jù)一次內(nèi)檢測結(jié)果計(jì)算腐蝕增長速率和剩余壽命，得到的 結(jié)果就會(huì)有較大的誤差，特別是對于較新的管道，因?yàn)檫@些管道內(nèi)檢測報(bào)告的金屬損失往往可能是不隨時(shí)間發(fā)展的管材缺陷或者是投產(chǎn)前在鋼管存放或者試壓期間產(chǎn)生的腐蝕。

內(nèi)檢測數(shù)據(jù)比對分析還可以間接評估內(nèi)檢測效果和修復(fù)質(zhì)量。如果兩次內(nèi)檢測結(jié)果嚴(yán)重不符，說明至少有一次內(nèi)檢測的結(jié)果存在問題。如果缺陷在修復(fù)后還明顯增長，則說明修復(fù)的效果存在問題。

4 兩次內(nèi)檢測數(shù)據(jù)對齊與分析

4.1 焊縫對齊

焊縫數(shù)據(jù)對齊5段管道，匹配12 816個(gè)焊縫，匹配率99.36%，如表 3所示。

因兩次內(nèi)檢測的起點(diǎn)和終點(diǎn)不同和改線管道，存 在未對齊管段，其他則可以對齊，即內(nèi)檢測數(shù)據(jù)具備對齊條件，對齊可行。

4.2 焊縫對齊質(zhì)量

整體管長差分布情況如表 4所示。

分析對齊段內(nèi)的管長差， 2011年內(nèi)檢測報(bào)告的管長差大，如圖 3所示。

4.3 缺陷對齊

2015年與2011年的檢測商不同，在缺陷分類上存在一定差別。人工根據(jù)位置判斷以下類別為同一缺陷：即對正常管段內(nèi)的缺陷進(jìn)行對齊,參數(shù)為里程容差0.4 m，時(shí)鐘方位小于45:00可接受，共對齊2 629個(gè)缺陷，對齊率48.2%（表 5）。

4.4 金屬腐蝕(含制造缺陷)

（1）數(shù)量分析

2011年內(nèi)部金屬腐蝕覆蓋全線、 2015年內(nèi)部金屬腐蝕集中在0―55 km處，此管段對齊率為63%，總體數(shù)量減少1 096個(gè)（圖 4）。

2011年和2015年外部金屬腐蝕都覆蓋全線，但2015年缺陷數(shù)量比2011年增加了1 959個(gè)，說明外部腐蝕數(shù)量發(fā)展較快（圖 5）。

（2）發(fā)展趨勢分析

深度發(fā)展趨勢： 2015年內(nèi)/外金屬腐蝕深度普遍比2011年小，只在0―24 km管段的缺陷深度是正增長（如圖 6、圖 7）。深度差統(tǒng)計(jì)如表 6所示。

長度發(fā)展趨勢： 2015年缺陷的內(nèi)/外金屬腐蝕長度普遍比2011年缺陷小，且存在降幅較大缺陷，只有少量缺陷的長度為正增長（圖 8、圖 9），長度差統(tǒng)計(jì)如表 7所示。

通常，缺陷的深度、長度應(yīng)為正增長，但二次內(nèi)檢測金屬腐蝕缺陷的深度、長度都不符合此規(guī)律，應(yīng)為二個(gè)檢測商的不同識(shí)別技術(shù)導(dǎo)致。因此本次內(nèi)檢測數(shù)據(jù)比對無法從缺陷尺寸上進(jìn)行腐蝕增長率定量分析。

5 小結(jié)

數(shù)據(jù)比對對于明顯增長和明顯新增的金屬損失缺陷具有可比性。對這些金屬損失缺陷的剩余壽命應(yīng)及時(shí)進(jìn)行評價(jià)，及時(shí)開挖驗(yàn)證，分析金屬損失產(chǎn)生的原因，根據(jù)實(shí)際適用性評價(jià)結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的修復(fù)。

作者：趙尉花，女， 1987年生，中石油西部管道公司甘肅輸油氣分公司助理工程師，主要從事長輸壓力管道維修維護(hù)和安全管理工作。