姚偉

中國石油管道公司

20世紀90年代以來(lái)，油氣管道完整性管理在國際上普遍得到認可和推廣應用。其內涵是 對油氣管道運行中面臨的風(fēng)險因素進(jìn)行識別和評價(jià)，通過(guò)監測、檢測、檢驗等各種方式，獲取與專(zhuān)業(yè)管理相結合的管道完整性的信息，制定相應的風(fēng)險控制對策，不斷改善識別到的不利影響因素，從而將管道運行的風(fēng)險水平控制在合理的、可接受的范圍內，最終達到持續改進(jìn)、減少和預防管道事故發(fā)生、經(jīng)濟合理地保證管道安全運行的目的。同時(shí)管道完整性與管道的設計、施工、運行、維護、檢修和管理的各個(gè)過(guò)程是密切相關(guān)的，目標是使管道始終處于安全可靠的服役狀態(tài)和受控狀態(tài)，在物理上和功能上是完整的，可通過(guò)適時(shí)采取的行動(dòng)防止管道事故的發(fā)生。

中國石油管道公司成立于1999年，是目前國內唯一擁有建設、運行、科研和技術(shù)服務(wù)等業(yè)務(wù) 的綜合性管道公司。管理運營(yíng)14000公里在役油氣管道，其中包括漠大線(xiàn)、長(cháng)呼、蘭鄭長(cháng)、秦沈等新建管道，還包括已經(jīng)運行超過(guò)40多年的東部老管道，這些老管道普遍處于失效浴盆曲線(xiàn)的事故高發(fā)期，安全壓力較大。多年來(lái)，公司認真推行管道完整性管理，不斷趨于精細化和信息化，實(shí)現了從被動(dòng)式管理到主動(dòng)式預防管理的轉變，從事后搶修到事前維修的轉變，管道的運行風(fēng)險得到有效控制，本質(zhì)安全普遍提高，事故發(fā)生率持續減少，基本實(shí)現了安全平穩運行。

管道完整性管理實(shí)踐

跨入新世紀以來(lái)，隨著(zhù)公司管道業(yè)務(wù)的快速增長(cháng)，管道的管理難度也不斷加大。始建于上個(gè)世紀七十年代的老管道存在非常嚴重的管體腐蝕缺陷和大量的焊縫缺陷，近年來(lái)發(fā)生了多次螺旋焊縫開(kāi)裂和腐蝕泄漏事故。新建管道由于穿越了黃土、沼澤、山區以及多年凍土區域，滑坡、坍塌、泥石流、凍脹、融沉等自然災害時(shí)有發(fā)生。加之隨著(zhù)我國經(jīng)濟的發(fā)展和城鎮化建設的加快，違章占壓、打孔盜油和第三方施工傷害發(fā)生的頻率顯著(zhù)增加，嚴重威脅著(zhù)管道安全。

2005年，公司首先成立管道完整性管理技術(shù)及體系研究科技攻關(guān)小組，開(kāi)始了管道完整性管理及相關(guān)技術(shù)的探索與應用推廣工作。 2006年， 公司在國內首次清晰地提出開(kāi)展完整性管理工作的6步循環(huán)，即數據采集、高后果區分析、風(fēng)險評價(jià)、完整性評價(jià)、維護與維修和效能評價(jià)。通過(guò)循環(huán)實(shí)施，不斷提高完整性管理效果。編制了中國石油企業(yè)標準《管道完整性管理規范》，明確了開(kāi)展管道完整性管理的目標、內容、流程、實(shí)施方式和相關(guān)的標準及專(zhuān)項技術(shù)，先后在慶鐵線(xiàn)、蘭成渝、澀寧蘭等管道上實(shí)施。

數據采集。開(kāi)展歷史數據恢復和數據更新工作，精確測繪了管道路由，使得管道中心線(xiàn)全面復測及糾正。通過(guò)管道遙感圖像更新，對管道沿線(xiàn)環(huán)境數據進(jìn)行了系統調查，包括管道兩側建筑物、人口、河流、鐵路、公路等，提高了對管線(xiàn)基本情況的認知，為全面分析歷史事故、環(huán)境、本體缺陷，實(shí)現基于數據的分析評價(jià)奠定了基礎。

高后果區分析。管道發(fā)生泄漏或者破裂等事故，會(huì )對周邊公眾生命安全及其財產(chǎn)、環(huán)境、社會(huì )等造成很大傷害或損失，該區域即為開(kāi)展完整性管理的重點(diǎn)區域。保證高后果區的安全，則可以避免較大的環(huán)境或人身傷亡事故。通過(guò)高后果區分析發(fā)現，管道周?chē)�人口稠密、活�?dòng)頻繁，而且無(wú)法規避的區域較多。如慶鐵線(xiàn)有1/3的管道路由為高后果區，主要是人口密集區，穿越河流、鐵路等，該管道已經(jīng)從設計時(shí)遠離人口密集區變?yōu)椴糠止艿牢挥诔擎傊行�，管道管理的重點(diǎn)發(fā)生了重大變化。

風(fēng)險評價(jià)。識別出管道潛在風(fēng)險，明確管理隱患，為事故的預防提供依據。公司在現有國際評價(jià)方法的基礎上，自主開(kāi)發(fā)了Riskscore定量風(fēng)險評價(jià)軟件，可對管道面臨的各類(lèi)風(fēng)險進(jìn)行量化 排序和評價(jià)，從而制定合理措施有效應對。自2007年以來(lái)，管道公司每年都要對所轄管道進(jìn)行風(fēng)險識別和評價(jià)工作，評價(jià)結果將直接作為第二年固定資產(chǎn)投資和大修理立項的主要依據。如公司通過(guò)對慶鐵線(xiàn)的風(fēng)險識別，排序找出了9個(gè)高風(fēng)險管段，提出并實(shí)施了針對性的風(fēng)險預控方案，實(shí)現了對制造缺陷、腐蝕、第三方破壞、誤操作和設計隱患風(fēng)險等方面受控的目標，并采取了改線(xiàn)、更換管體、補強修復等多種針對性應急方案，極大降低了運行風(fēng)險。

完整性評價(jià)。通過(guò)對管道的剩余強度、缺陷性質(zhì)、發(fā)展速度等開(kāi)展安全評價(jià)，為制定修復計劃和優(yōu)化再檢測周期提供數據決策依據。公司所轄管道的管體缺陷主要是螺旋焊縫和環(huán)焊縫缺陷，而國際上對螺旋焊縫缺陷的檢測與評估一直是空白，傳統的超聲、漏磁等檢測與評價(jià)技術(shù)難以檢測出螺旋焊縫未熔合、未焊透等缺陷，缺陷程度無(wú)法分級，針對性修復也無(wú)法進(jìn)行。公司開(kāi)展科研攻關(guān)并與GE PII公司開(kāi)展國際合作研究，利用先進(jìn)的三軸高清漏磁檢測技術(shù)，研制完成了螺旋焊縫缺陷檢測信號特征的識別方法、尺寸評定模型，解決了螺旋焊縫信號異常評定缺陷類(lèi)型和尺寸判定難題，實(shí)現了螺旋焊縫缺陷檢出率超過(guò)90%，尺寸評定精度達到±15%，現場(chǎng)驗證符合率達到100%。經(jīng)過(guò)近3000公里管道的應用和現場(chǎng)開(kāi)挖驗證表明，該檢測技術(shù)和評價(jià)方法精確可靠，填補了管道螺旋焊縫缺陷檢測與評價(jià)方面在國際空白，為螺旋焊縫缺陷檢測與評價(jià)提供了一種可行、可靠的技術(shù)選擇。

維護與維修。根據風(fēng)險評價(jià)結果，針對可能存在的威脅制定和執行預防性的風(fēng)險減緩措施。然后通過(guò)效能評價(jià)，發(fā)現管道完整性管理過(guò)程中的不足，提高管道完整性系統的有效性和時(shí)效性。在東部管網(wǎng)的大修過(guò)程中，科學(xué)的缺陷維修方法和采取碳纖維復合材料修復螺旋焊縫的修復方案，大大提高了管體缺陷修復的效果，保證了老管道的再利用和安全運行。

經(jīng)過(guò)廣大科技人員和管理人員的堅持不懈努力，公司管道完整性管理得到了較好推行，取得了積極進(jìn)展。

一是建立了完整性管理專(zhuān)業(yè)隊伍。公司管道完整性管理中心共有研究管理人員18名，專(zhuān)業(yè)涵 蓋完整性管理各個(gè)領(lǐng)域，有博士研究生學(xué)歷的9人，有碩士研究生學(xué)歷的9人，有2人被聘為集團公司專(zhuān)家，有8人被聘為高級工程師。加強基層分公司管道完整性管理人力資源的開(kāi)發(fā)，啟動(dòng)公司完整性管理人員資質(zhì)培訓與取證，實(shí)現三個(gè)等級的管理人員全面受訓，全面獲得資質(zhì)，為公司深入開(kāi)展完整性管理提供了人才和技術(shù)保障。

二是建立了完整性管理標準體系。頒布了系列的完整性管理標準，精細實(shí)施管道完整性管理六步循環(huán)，逐步實(shí)現管道管理工作的規范化。規范了數據采集管理流程，建設管道完整性管理系統（PIS），建立健全公司管道完整性信息。連續4年開(kāi)展高后果區識別和風(fēng)險評價(jià)工作，實(shí)現了基于風(fēng)險的管道管理。全面系統開(kāi)展檢測評價(jià)，努力提高管道的本質(zhì)安全。全面系統地開(kāi)展內檢測、外檢測工作，根據完整性評價(jià)，有計劃的開(kāi)展修復工作。推動(dòng)完整性管理的縱深應用，轉變計劃投資方式，將風(fēng)險評價(jià)結果和完整性評價(jià)結果作為投資立項的直接和重要依據。承擔了《管道完整性管理規范》、《管道延壽推薦作法》等國家標準的編寫(xiě)工作。

三是完整性管理技術(shù)與國際接軌。公司與GEPII進(jìn)行國際合作，成功突破了螺旋焊縫缺陷檢測與評估這一世界難題，獲得世界管道行業(yè)最高級別的獎項——美國機械工程師協(xié)會(huì )（ASME）頒發(fā)的“全球管道獎”。公司與ASME（美國機械工程師協(xié)會(huì )）簽訂合作協(xié)議，連續成功承辦了兩屆國際管道年會(huì )，并且定期邀請ASME高級顧問(wèn)開(kāi)展管道完整性管理標準的培訓。公司加入了PRCI（國際管道研究協(xié)會(huì )），并承擔了 “管道環(huán)焊縫缺陷內檢測與評價(jià)技術(shù)研究”（編號NDE-1-6）的研究工作。公司還多次派出代表團參加IPC 國際管道會(huì )議，在2012年9月卡爾加里管道會(huì )議上，公司技術(shù)人員撰寫(xiě)文章22篇，占入選論文總數的5.9%。申報了ISO國際標準《管道完整性管理規范》（ISO-19345），獲得ISO TC67 SC2工作組投票通過(guò)，這是我國石油管道行業(yè)第一次承擔ISO標準的編寫(xiě)工作。

四是有效提升公司整體管理水平。實(shí)現了管道完整性管理覆蓋率100%，實(shí)現了100%高后果區識別和風(fēng)險評價(jià)，內外檢測全面展開(kāi)并趨于常規化，管道管理已經(jīng)由事后應對管理向事前預防管理轉變，完整性管理成果被廣泛的應用于計劃和大修理項目的投資計劃、工藝運行和應急管理，促進(jìn)了公司整體管理水平的提高。

管道完整性管理面臨的挑戰

當前管道完整性管理的推廣應用迎來(lái)了前所未有的機遇，同時(shí)也面臨新的挑戰。新建管道向著(zhù)高等級鋼、大口徑、高壓力方向發(fā)展，管道所經(jīng)過(guò)區域環(huán)境呈現多樣化、復雜化，高后果區呈增加態(tài)勢，違章占壓、打孔盜油、第三方施工傷害屢禁不止，提升管道安全迫切需要全面推行完整性管理。但制度保障、關(guān)鍵技術(shù)儲備、設計和施工標準以及觀(guān)念素質(zhì)等方面還不能夠完全適應形勢的要求。

1、推行完整性管理缺乏有效的制度保障。管道安全監管存在政府多頭管理、職能交叉重疊沖突等問(wèn)題。如國家層面有公安部牽頭的部際聯(lián)席會(huì )議制度統籌全國油氣田及輸油氣管道安全保護工作，但《石油天然氣管道保護法》又明確規定國務(wù)院能源主管部門(mén)主管全國管道保護工作。又如，《特種設備安全法》規定，長(cháng)輸管道的 生產(chǎn)（包括設計、制造、安裝、改造、修理）、經(jīng)營(yíng)、使用、檢驗、檢測的安全監督管理部門(mén)為特種設備安全監督管理部門(mén)，而《危險化學(xué)品安全管理條例》則規定安全生產(chǎn)監督管理部門(mén)負責油氣長(cháng)輸管道安全監督管理綜合工作，對新建、改建和擴建長(cháng)輸管道的建設項目進(jìn)行安全條件審查。管道完整性管理作為國際公認的預防事故的科學(xué)方法，至今還未形成國家標準，已影響推廣工作的開(kāi)展。

2、新建管道完整性管理開(kāi)展深度不夠。新建管道如果從設計、工程建設一開(kāi)始不能很好嚴格把關(guān)、控制質(zhì)量、收集資料，就會(huì )給日后運行帶來(lái)很大問(wèn)題。如漠大線(xiàn)、蘭鄭長(cháng)、秦沈線(xiàn)等管道均存在不達標焊縫問(wèn)題。部分新建管道水壓試驗中發(fā)生過(guò)爆管，證明存在不符合要求的管材；部分新建管道的防腐層補口質(zhì)量存在問(wèn)題，甚至有未補口環(huán)焊縫；管道回填造成管道凹坑缺陷、防腐層損傷等；管道光纜埋深不足，光纜被挖斷現象多發(fā)。建設期遺留的管道占壓和周邊居民補償糾紛，給管道管理和日常維護帶來(lái)了很多問(wèn)題；新建管道資料移交困難，存在難以及時(shí)向地方政府提交管道資料的不合規風(fēng)險；三樁一牌普遍不符合要求；水工保護設施設計標準較低，施工質(zhì)量參差不齊，保護效果受到影響。上述問(wèn)題給推行完整性管理帶來(lái)不利影響。

3、老管道基礎數據缺失影響工作開(kāi)展。部分老管道建于70年代，原始記錄多為紙質(zhì)數據，缺失較多，特別是管道歷史改造和運維數據記錄不全，缺少對環(huán)境、人口、地質(zhì)等數據的系統采集 和整合，以及對本體、環(huán)境等事故可能性評估，為完整性工作帶來(lái)困難。有些管道存在斜接彎頭、變形、內突物、收發(fā)球裝置不健全，管道內積物過(guò)多、無(wú)法清管、焊接缺陷等問(wèn)題，缺少可用的檢測技術(shù)。無(wú)法開(kāi)展內檢測發(fā)現管道本體的缺陷，控制泄漏也就無(wú)從談起。

4、關(guān)鍵技術(shù)儲備積累不足亟待開(kāi)發(fā)。主要表現在以下六個(gè)方面：一是焊縫缺陷檢測及評價(jià)技術(shù)方面。包括天然氣管道裂紋性缺陷的檢測技術(shù)、液體管道環(huán)焊縫缺陷的檢測及評價(jià)技術(shù)、基于應變的凹坑評價(jià)技術(shù)、各類(lèi)內檢測設備及技術(shù)的驗證和評價(jià)方法、管道附加應力的檢測監測和評價(jià)等還有待進(jìn)一步研究突破。二是高鋼級管道進(jìn)行焊接控制和在役維搶修方面。國內還沒(méi)有成熟的經(jīng)驗，應用何種焊接工藝和方法應對在役管道的搶修焊接是一個(gè)急需解決的難題，特別是焊縫缺陷的維修、凹坑的評價(jià)修復、管體的應變疲勞等都同低強度鋼有著(zhù)本質(zhì)的不同。三是不可內檢測管道的壽命評估和安全控制方面。老管道建設時(shí)所使用的彎頭、變形和結蠟等問(wèn)題影響了管道的可通過(guò)性，使得不清管狀態(tài)下的缺陷檢測與評估技術(shù)需求更加急迫。四是凍土管道運維技術(shù)方面。當前在高寒地區運行工藝、線(xiàn)路管理、管道維搶修、凍土災害監測、陰極保護等方面的技術(shù)還處于積累總結階段，特別是對低溫地區的線(xiàn)路管道設計、施工技術(shù)等還需要更深入的研究以提高本質(zhì)安全。五是泄漏監測和安全預警技術(shù)方面。公司所研發(fā)的基于壓力波原理的液體管道泄漏監測技術(shù)雖然成功應用，但對于復雜工況下和天然氣管道的泄漏監測仍處于研究和試用階段。針對偶然的第三方傷害和蓄意破壞，如何在第一時(shí)間進(jìn)行預警并準確定位，仍需要大量的經(jīng)驗積累和完善。六是缺陷修復方面。針對老管道螺旋焊縫缺陷開(kāi)裂問(wèn)題，三軸高清漏磁檢測技術(shù)和缺陷信號特征分析找到了大量缺陷，需要盡快開(kāi)發(fā)在不具備徹底換管條件下對較長(cháng)螺旋焊縫缺陷在線(xiàn)修復技術(shù)，從而提高管道的使用壽命和可靠性。

5、部分工程設計和建設施工標準滯后。由于不同的責任主體對標準的認識和要求不同，標準往往成為業(yè)主、合同承包方等多方的妥協(xié)物。存在標準或者技術(shù)指標相對滯后，要求偏低，標準空缺等都會(huì )嚴重影響管道本質(zhì)安全。如：環(huán)焊縫的焊接質(zhì)量是保證管道運行安全的根本，目前卻缺少對焊縫焊接關(guān)鍵指標的要求和驗證，部分要求偏低。正常的X65鋼的抗沖擊功在200J附近，可標準設定達到35J就可以滿(mǎn)足要求，偏差太大，不易于質(zhì)量控制和對其可靠性的評估。地質(zhì)災害設防標準低。在管道選線(xiàn)設計時(shí)，應避開(kāi)不安全的區域和環(huán)保區域，對無(wú)法避讓或預測的運營(yíng)期間可能發(fā)生的其他問(wèn)題應采取應對措施。但目前部分設防標準偏低，如油氣輸送管道穿越大中型河流洪水設防標準遠低于國內鐵路公路部門(mén)，也低于歐美一些國家標準，俄羅斯甚至要求對重要河流穿越采用一用一備。由于缺乏明確的技術(shù)標準要求，造成部分重要閥室距離河流較遠，未能避開(kāi)重大地質(zhì)災害易發(fā)區，甚至部分管道選擇在山區陡峻斜坡地段橫坡敷設，在不穩定河谷地段反復穿插并長(cháng)距離敷設，沒(méi)有盡可能繞開(kāi)高含冰凍土及沼澤區域，為管道安全埋下了隱患。完整性管理需要精確的管道數據作為風(fēng)險識別和評估的基礎，管道建設期缺少規范的數據采集和驗收技術(shù)標準，造成部分關(guān)鍵數據不準或缺失。如工程施工數據和內檢測里程數據很難匹配，管道位置和設計資料偏差等都影響對管道的認知。

6、完整性管理隊伍建設亟待加強。由于管道完整性管理不同于傳統的管道管理，對相關(guān)人員要求具備一定的風(fēng)險、材料、力學(xué)等方面的基礎知識，并熟悉管道工藝和日常管理，需要一支管道完整性評估和專(zhuān)業(yè)工程師隊伍。目前工程師專(zhuān)業(yè)化培養和考核方面存在許多不足，對所從事專(zhuān)業(yè)缺少系統的認知，數量、素質(zhì)等還遠不能適應管道完整性管理業(yè)務(wù)發(fā)展的需要。對新建設管道評估發(fā)現，提高建設單位和施工人員完整性管理意識，對提升施工質(zhì)量和管道本質(zhì)安全有重要意義。同時(shí)，也要不斷提升企業(yè)管理者的意識，充分認知完整性管理的理念和價(jià)值，增強開(kāi)展完整性管理的緊迫感，從要我干變?yōu)槲乙�干，真正�?shí)現從被動(dòng)式管理到主動(dòng)式預防管理的轉變。◢

（作者：中國石油管道公司總經(jīng)理）

2014年第6期（總第19期）