完整性管理在长输管道中的应用研究

2018-05-09刘玉杰马雨廷

石油工业技术监督 2018年4期

刘玉杰,马雨廷,李明

河南省发展燃气有限公司（河南郑州 450002）

管道完整性管理在西方发达国家研究比较深入，以数据完整性为主要特点，以风险管理为核心，以完整性评价为重要环节，形成了各种规范标准，并在广泛实施后成效显著。国内近年来也逐步开展了管道完整性管理研究和应用。完整性管理的核心思想是提前预防，在未出事故前，采取预防性措施进行治理，保障油气管道安全运行[1-2]。管道完整性管理通过各种经济技术措施，将管道风险控制在合理、可接受的范围内，预防和减少管道事故的发生，目的是经济合理地保证管道安全运行[3-4]。

开薛线天然气长输管道（以下简称开薛线）是省级干线，全长103.5 km，设计压力6.3 MPa，管径Φ711 mm，壁厚11 mm，沿线共设3座输气场站、7座截断阀室，于2014年初开工建设，2016年投产运营。开薛线已建立了完善的管道安全管理模式和生产运行管理体系，从防腐层检测、浅埋点强护、线路中线测量、高后果区识别、GPS巡检及第三方施工协调保护、管道数据采集与监控等方面不断完善，初步形成了较为合理的天然气管道完整性管理体系。

1 外防腐层漏点检测

对埋地管道外防腐层进行不开挖检漏，有目的性地进行更换修补，可以有效地预防因施工破坏或腐蚀等造成的损伤，延长管道工作年限。管道防腐层漏点造成管道表面直接暴露于自然腐蚀环境中，裸露部分的钢铁与土壤环境中的硫酸盐还原菌（SRB）、腐蚀介质等作用，加速漏点部分的管道发生金属腐蚀。2015年11月在管道投产前聘用第三方检测单位采用PCM（Pipeline Current Mapper）法对全线埋地管道外防腐层进行检测，共发现30处防腐层漏点，（国内行业标准是平原段每10 km容许5个漏点，防腐层漏点状况可控）。对发现的漏点进行开挖，均发现防腐层存在破损，经分析为施工期间机械损伤，管沟内存在建筑垃圾，下管期间未清理导致防腐层刮伤。之后进行了补漏作业，经再次检测100%合格，未发现漏点。

管道漏点与施工管理密切相关，需从施工、监理、业主三方面加强现场施工管理。从施工质量分析发现：施工期间存在野蛮施工现象，监理单位监管不到位，同时业主方未发现问题，最终导致防腐层存在破损现象。针对施工全面质量控制提出改进意见，即在管沟成型后要验收，焊接防腐钢管下沟前及下沟后均要进行电火花检测，检测合格后才能进入下一道工序，下沟过程要旁站监理等。通过加强施工管理，在后期的3条连接线工程建设中，未发现防腐层破损现象。

另外对开薛线定期进行阴极保护测试，以确定防腐层是否有破损。如管道外防腐层有漏点，通过阴极保护测试及恒电位仪输出电流统计对比，则恒电位仪输出电流会相应发生变化。对发现的漏点及时进行开挖、修补，避免腐蚀穿孔造成管道泄漏和事故发生。

2 浅埋点防护

利用雷迪管道探测仪对开薜线全线管道进行检测，共发现28处浅埋点。对检测出的浅埋点按照设计埋深要求采取了重新敷土措施。个别浅埋点位于穿越河流两侧处，不具备敷土条件。采用支撑墙防护技术进行安全防护，具体措施是在天然气管道的浅埋位置加装混凝土防护墙，并在两侧直接堆砌支撑墙，在防护墙和支撑墙的两侧填充回填土，并进行夯实作业。天然气管道在支撑墙的防护作用下，能够减小管道荷载，保障管道安全平稳运行。在管道后期建设中，要求施工方加强浅埋点防护，同时加强监理监督作用，对重点区域进行抽检，保证管道施工质量。

3 线路中线测量

开薛线建设完成后，以控制测量为依据，按照设计定线确定的管道中线桩进行线路中线测量，确定管线坐标和高程。根据中线测量的成果数据编制中线成果表。为达到管道标识完整和清晰、方便管理、防止第三方破坏和标准化的要求，开薛线长输管道埋设了“三桩一牌”，包括里程桩、阴保测试桩、标志桩（转角桩）和警示牌。为了加强管道保护，在管道投产前按照50 m距离的标准增设了加密桩。

4 高后果区识别

高后果区指如果管道发生泄漏会危及公众安全，对财产、环境造成较大破坏的区域。高后果区（HCAs）识别是管道完整性管理的重要一环。按照GB 32167—2015《油气输送管道完整性管理规范》[5]及Q/SY GD 1067—2014《管道高后果区识别与风险评价手册》中有关输气管道高后果区识别方法，高后果区可分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三级，Ⅰ级表示最小的严重后果，Ⅲ级表示最大的严重程度。识别高后果区时，高后果区边界设定为距离一栋建筑物外边缘200 m。油气管道高后果区管段识别分级表，见表1。

根据规范要求，对开薛线高后果区进行识别，共划分出11块高后果区，其中Ⅲ级9处、Ⅱ级2处，同时建立了高后果区台账。对所有的高后果区实施风险评价，分析该管段的风险来源和风险程度，针对具体风险来源采取有针对性的风险规避或风险降低措施，尽可能降低高后果区的安全风险。同时，与当地政府联合协作，整治管道安全隐患。根据管线周边环境和人口变化情况，每年对高后果区进行重新识别，重点对Ⅱ、Ⅲ级地区进行再评估。

表1 油气管道高后果区管段识别分级表

5 GPS巡检系统

管道巡检是管道管理的重要手段，是保障管道安全的有效措施，可及时发现危及管道安全的各种风险。虽然现在有企业尝试用无人机进行巡检，并在一定管段取得成效，但如果附近有机场、军事管制等区域，无人机巡检不会被允许，目前人工巡检仍为主流。开薛线起初采用传统人工签到的管理方法，发现存在巡线工补签、代签、漏签等现象，且漏检不能实时发现并补巡，造成安全隐患，随即开发GPS巡线系统。该系统将管道路由在电子地图中可视化，用芯片置于高后果区及其他必巡点所在的三桩上，巡线工用手持机贴近打卡。

为强化巡护管控，开薛线共配置12名巡线工、3名线路管理员，巡线工每日对约8 km所辖管道进行巡护，重点对高后果区进行巡查，严格杜绝在管道上方违章占压、打孔盗气等第三方损坏现象。线路管理员每周对巡线工巡线情况进行核查，并对高后果区进行检查，每月对线路阴极保护情况进行测量，并汇总分析数据，确保管道运行安全，巡线工的工作均可在后台监控。同时在高后果区段每50 m设立警示桩，每个路口设立安全警示牌，并加强高后果区周边人员的安全教育。

6 天然气管道数据采集与监控系统

采用远距离数据采集和监控的工业控制系统即数据采集与监控系统（Supervisory Control and Date Acquisition,SCADA）来实现全线管道安全生产与管理。开薛线实现了在调度中心完成对全线各场站及阀室的监控、调度和管理。系统上线使用后，运行稳定可靠，大大提高了长输管线生产调度的精细化，实现天然气调度的自动化[6]。SCADA系统可以在线采集生产运行参数，同时生成生产报表，为管道完整性提供基础数据、建立数据库，根据数据库进行预防分析，保障油气管道安全运行。