工业管道定期检验方案智能化制定方法研究*

吕 浩，蔡延彬，徐 诚，罗淦明，李文振

(广东省特种设备检测研究院东莞检测院，广东 东莞 523120)

近些年，我单位多次对辖区内多家石化公司的催化裂化装置、延迟焦化装置、煤制氢净化装置、PDH装置、PP装置等装置的压力管道进行基于RBI的定期检验。石化装置的压力管道具有数量大、公里数长、介质及工况复杂等特点[1]。在定期检验工作开始前，需要先根据介质特性、工作压力、工作温度、相关规范标准等参数和技术要求对每条压力管道制定检验方案。传统的压力管道检验方案的制定是通过检验人员对介质特性和工况进行分析，然后根据相关规范和标准制定，但主要存在以下几个潜在问题。

第一，单套石化装置的压力管道数量一般都在千条以上，长度为几十至几百公里，人工处理如此庞大数量的压力管道的检验方案，工作强度大，效率低。第二，检验人员需要综合参阅《职业性接触毒物危害程度分级》GBZ 230-2010[2]、《石油化工企业设计防火规范》GB 50160-2018[3]、《建筑设计防火规范》GB 50016-2014[4]、《石油化工有毒、可燃介质钢制管道工程施工及验收规范》SH3501-2021[5]、《承压设备损伤模式识别》GB/T 30579-2014[6]、《承压设备无损检测》NB/T 47013-2015[7]、《压力管道规范-工业管道》GB/T 20801-2020[8]、《压力管道定期检验规则-工业管道》TSG D7005-2018[9]、《压力管道安全技术监察规程-工业管道》TSG D0001-2009[10]等标准和技术规范进行检验方案的制定，工作强度大，效率低。第三，不同检验人员的检验能力、标准规范的理解程度、工作强度承受能力的不同，也会影响检验方案的质量和准确度。

为适应信息时代发展，提高压力管道检验检测效率及准确度，降低检验人员的工作强度，提出压力管道定期检验方案智能化制定的方法，该方法是通过开发压力管道参数和规范标准的大数据库及对大数据库的智能化运算系统，智能优化出合理的定期检验方案。

1 系统总体设计

提出的工业管道定期检验方案智能化制定系统主要组成和运行流程示意图如图1所示。该系统主要由数据导入单元、数据库单元、数据处理单元、现场工况确认单元、检验方案输出单元五部分组成。数据导入单元是将石化装置所有压力管道的主要设计、运行等参数导入系统，转化为机器语言，为检验方案制定提供基础数据。数据库单元是将制定检验方案相关的技术规范、标准等技术规定转化为可以搜索、提取、逻辑运算的数据库。数据处理单元是将基础数据依据技术规范、标准数据库的要求进行分类、判断、分析并推荐最佳检验方案。现场工况确认单元是检验人员根据压力管道现场出现的特殊情况进行勾选确认，比如保温层破损、雨水渗入、长期承受交变载荷、上次发现危险缺陷、首次定期检验等，确认后系统会重新分析推荐最终检验方案。检验方案输出单元是将系统推荐的检验方案以PDF、word、打印等形式提供给检验人员，检验人员也可以采用防爆终端在检验现场进行查阅和数据处理。

2 系统各单元设计

2.1 数据导入单元

制定定期检验方案的第一步是将客户提供的石化装置的每条压力管道的管道号、起止点、直径、壁厚、长度、腐蚀裕度、材质、设计压力、设计温度、工作压力、工作温度、介质等基础参数，以excel表格形式列出。数据导入单元可以直接将excel中所有管道数据一次性导入系统。将excel数据类别与系统的数据类别指定对应即完成了基础数据的导入。导入后的数据就与系统的数据库单元和数据处理单元建立了联系。每一条压力管道的相关基础数据作为一个独立的数据库单元和计算单元，数据导入单元将每个基础数据或运算关联的一组基础数据全部发往数据库单元和数据处理单元进行数据处理，避免数据漏处理的问题。同时，系统具有强大的搜索、筛选、统计等功能，可以就一类数据或某一特种数据进行处理，提高了数据运用效率。

2.2 数据库单元

获取压力管道基础数据后，需要对这些基础数据进行归类、逻辑判断。通过牌号信息，需要明确是属于碳钢、低温钢、不锈钢、低温钢、耐热钢等的哪一类材质，还需要明确抗拉强度、适用温度范围、可能出现的损伤模式等。通过介质信息，需要明确介质的火灾危险性、毒性程度等级、酸碱腐蚀性、可能造成的损伤模式等。通过压力、温度、介质信息，需要判断压力管道等级。通过牌号、压力、温度、介质等信息，需要判断可能存在的损伤模式等。人工处理这些数据需要查找大量标准、技术规范，不仅工作量大而且效率低，还会出现漏处理、处理错误的情况。通过将制定压力管道定期检验方案需用的标准、规范进行归纳并建立成完善的数据库的方式，来提高基础数据归纳、判断的准确性、全面性、高效性。

数据库单元主要由属性数据库和逻辑数据库两类数据库组成。属性数据库包括“火灾危险性数据库”、“介质毒性数据库”、“介质数据库”、“材质数据库”，用于将基础数据按属性进行分类。逻辑数据库包括“TSG D0001数据库”、“TSG D7005数据库”、“GB/T 30579数据库”，用于将基础数据及其属性按照技术规范、标准的规定进行逻辑判断，并确定检验方法、检验比例等。“火灾危险性数据库”是依据《石油化工企业设计防火规范》GB 50160-2018、《建筑设计防火规范》GB 50016-2014、《危险化学品名录》、《压力管道安全技术监察规程-工业管道》TSG D0001-2009、《石油化工有毒、可燃介质钢制管道工程施工及验收规范》SH3501-2021的规定，将压力管道常用介质按其火灾危险性，分别建立的甲类可燃气体、乙类可燃气体、甲类可燃液体、乙类可燃液体、丙类类可燃液体和非可燃流体数据库。“介质毒性数据库”是依据《职业性接触毒物危害程度分级》GBZ 230-2010、《压力管道安全技术监察规程-工业管道》TSG D0001-2009、《石油化工有毒、可燃介质钢制管道工程施工及验收规范》SH3501-2021的规定，将压力管道常用介质按其毒性危害程度，分别建立的极度危害、高度危害、中毒危害、轻度危害和无毒流体数据库。“介质数据库”是将压力管道常用介质的分子式、物理特性、化学特性等归纳总结建立的数据库。“材质数据库”是依据《压力管道规范-工业管道》GB/T 20801-2020的规定，将压力管道用材质按化学元素和用途等不同，分别建立碳钢、低温钢、合金钢、不锈钢、耐热钢等数据库。“TSG D0001数据库”是依据《压力管道安全技术监察规程-工业管道》TSG D0001-2009建立的逻辑运算库，将数据导入单元导入的压力管道介质、温度、压力等参数条件与压力管道的级别建立对应关系。“TSG D7005数据库”是依据《压力管道定期检验规则-工业管道》TSG D7005-2018建立的逻辑运算库，将数据导入单元导入的压力管道介质、温度、压力等参数条件与压力管道需要做的无损、理化等检测建立对应关系。“GB/T 30579数据库”是依据《承压设备损伤模式识别》GB/T 30579-2014建立的逻辑运算库，将数据导入单元导入的压力管道介质、温度、压力等参数条件与压力管道可能发生的环境开裂、材质劣化等建立对应关系。

通过数据库单元各个数据库的建立，压力管道各基础数据均可快速、全面的进行归类处理，牌号的材质属性、屈服极限、适用温度范围等，介质的毒性、可燃特性、腐蚀性等均可快速明确。系统一次性处理上千条压力管道基础数据只需几秒的时间，大大降低了处理数据的劳动强度，避免了人工漏处理、处理错误等的情况。

2.3 数据处理单元

数据处理单元是将数据导入单元导入的基础参数，根据数据库单元建立的数据库和逻辑运算关系，判断出压力管道中介质的火灾危险等级、毒性危害程度和压力管道的级别、损伤模式，并制定检验方案。通过数据导入单元导入的介质参数，根据数据库单元的“火灾危险性数据库”、“介质毒性数据库”、“介质数据库”，可以判断出介质的火灾危险等级、毒性危害程度。通过数据导入单元导入的压力、温度、介质参数，根据“TSG D0001数据库”和判断出的介质火灾危险等级、毒性危害程度，判断出压力管道的级别。通过数据导入单元导入的介质、材质、温度参数，根据“GB/T 30579数据库”，判断出压力管道可能出现的损伤模式。通过判断出的介质毒性危害程度、压力管道级别、可能存在的损伤模式，根据“TSG D7005数据库”，制定出初步检验方案，确定需要做的无损、理化等检验项目和检验比例。最后再通过对压力管道现场工况进行确认，根据“TSG D7005数据库”，制定出最终检验方案。

图1 压力管道定期检验方案智能化制定方法原理运行图Fig.1 The principle diagram of pressure pipeline periodic inspection scheme intelligent formulation method

压力管道定期检验方案的制定是检验人员根据压力管道基础数据参数，依据定期检验技术规范及规范所引用的标准进行制定。不同检验人员对技术规范、标准的理解不同，经验不同，掌握程度不同，可能会出现检验项目不全、检验比例不足等问题。数据处理单元通过将所有基础数据及其所有相关的逻辑关系进行运算，所有符合条件的检验要求均显示在检验方案中，避免了检验项目不全、检验比例不足、检验项目错误等的问题。

2.4 现场工况确认与输出单元

现场工况确认与输出单元为人机交互单元。通过数据导入单元、数据库单元、数据处理单元三个单元的数据处理，已完成根据压力管道使用单位提供的基础数据表制定初步定期检验方案。但压力管道现场可能出现保温层破损、雨水渗入、长期承受交变载荷、上次发现危险缺陷处理情况、首次定期检验等特殊工况。按照传统检验方案制定方式，当现场发现这些特殊工况时，检验人员需查阅与这些工况相关的技术规范、标准要求，并按要求制定检验方案，同一特殊工况下，不同材质、介质、压力、管径、壁厚等基础参数的压力管道的技术要求也会有所不同，检验人员只能逐条进行规范、标准查阅和检验方案制定，会大大降低检验人员的检验效率。运用智能化制定系统，检验人员只需在现场将工况条件通过防爆终端输入系统，数据处理单元根据现场工况进行系统性修正，快速制定出所有压力管道的最终定期检验方案。

输出单元是系统将定期检验方案以Excel、word、PDF等形式输出给检验人员，检验人员可根据需要筛选、输出部分或全部压力管道的检验方案，也可以根据需要，输出一条压力管道部分或全部项目检验方案。检验人员也可以采用防爆终端设备在检验现场进行查阅、数据再处理。

3 结 语

此压力管道定期检验方案智能化制定的方法具有以下功能及特点：

(1)可以一次性输入上千条压力管道基础参数数据，并进行数据处理，制定出定期检验方案。提高了制定检验方案的效率，大大降低检验人员的劳动强度。

(2)具有强大的标准、法规数据库，不仅可以快速、精确的处理数据，还可以供检验人员搜索查阅。提高了数据处理的效率和准确率，降低检验人员查找标准、法规的劳动强度。

(3)可以避免因检验人员经验不足、理解不足、技术规范和标准的掌握不足而造成的漏项、漏检、错检等问题。