國(guó)家重大生命線(xiàn)——壓力管道的完整性管理
 

　　□文/何仁洋,黃 輝,楊緒運(yùn)，蔡景明·中國(guó)特種設(shè)備檢測(cè)研究院壓力管道事業(yè)部
 

　　壓力管道分為長(zhǎng)輸管道、公用管道、工業(yè)管道、動(dòng)力管道和集輸管道,主要用于原油、成品油、天然氣、人工煤氣、蒸汽和工業(yè)用危險(xiǎn)介質(zhì)的輸送,是國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要基礎(chǔ)設(shè)備和人民生活的重要基礎(chǔ)設(shè)施,在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有極為重要的戰(zhàn)略地位,被稱(chēng)為國(guó)家重大生命線(xiàn)。
 

　　以長(zhǎng)輸管道為例,就全球而言,目前已建成的230多萬(wàn)公里管道中,輸氣管道占60%,原油管道和成品油管道各占15%,化工和其他類(lèi)管道不足10%。
 

　　目前,世界長(zhǎng)輸管道總長(zhǎng)度已超過(guò)世界鐵路總里程,成為能源運(yùn)輸?shù)闹饕绞?世界上100%的天然氣、85%以上的原油運(yùn)輸是通過(guò)管道輸送實(shí)現(xiàn)的。發(fā)達(dá)國(guó)家的成品油遠(yuǎn)距離運(yùn)輸主要靠管道。歐美國(guó)家和中東產(chǎn)油區(qū)的油品運(yùn)輸現(xiàn)已全部實(shí)現(xiàn)了管道化。
 

　　我國(guó)現(xiàn)有長(zhǎng)輸管道10萬(wàn)公里,集輸管道30萬(wàn)公里,公用管道20萬(wàn)公里,工業(yè)管道約28.72萬(wàn)公里。
 

　　由于壓力管道輸送的多為易燃易爆或有毒有害介質(zhì),一旦發(fā)生事故,往往并發(fā)火災(zāi)、爆炸、環(huán)境污染,各國(guó)政府對(duì)其都采取了比較嚴(yán)格的安全管理措施,并納入強(qiáng)制性、法制化軌道。為了有效確保管道安全運(yùn)行,世界各國(guó)針對(duì)壓力管道,建立了以完整性管理為核心的技術(shù),逐步完善壓力管道的安全完整性技術(shù)法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)體系。
 

中美兩國(guó)壓力管道安全完整性法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)體系
 

　　美國(guó)長(zhǎng)輸管逍安全法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)體系
 

　　自1865年美國(guó)建成世界上第一條輸油管道至今,管道運(yùn)輸業(yè)已有近146年的歷史。美國(guó)擁有危險(xiǎn)液體管道27.6萬(wàn)公里、天然氣輸送管道47.5萬(wàn)公里,配氣管線(xiàn)306萬(wàn)公里,管道總長(zhǎng)度位居世界第一,也是世界上管道技術(shù)最為先進(jìn)的國(guó)家。
 

　　美國(guó)2002年頒布了《管道安全改進(jìn)法》(HR3609)、2006年頒布了《管道檢測(cè)、保護(hù)、執(zhí)法安全法令》(s.3961),它們既是對(duì)美國(guó)《管道安全法》(49- USC-601)的補(bǔ)充,同時(shí)也大力推行了完整性管理的法令。
 

　　按照法律的要求,美國(guó)運(yùn)輸部頒布了聯(lián)邦規(guī)章(Code of Federal Regulations ，CFR),49-CFR-190～198系列?；诖罅繄?jiān)實(shí)的技術(shù)研究與工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn),形成了一套體系完善的法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)體系。包括:管道完整性管理標(biāo)準(zhǔn)、管道安全檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)、管道安全評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、管道維修與維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)、管道完整性檢測(cè)評(píng)價(jià)人員資質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)等內(nèi)容,它完全支撐了美國(guó)法律、法規(guī)要求。
 

　　我國(guó)壓力管道安仝法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)體系
 

　　隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)、快速發(fā)展,特別是石油化工、能源、電力、冶金、城市建設(shè)的發(fā)展,人民生活水平的提高,社會(huì)對(duì)壓力管道的需求也迅速增加,壓力管道安全逐步成為了國(guó)家公共安全的重要組成部分。
 

　　以長(zhǎng)輸管道為例,我國(guó)自1958年建設(shè)第一條長(zhǎng)輸管道以來(lái),經(jīng)歷了三個(gè)建設(shè)高峰期,第一個(gè)高潮在20世紀(jì)70年代,源于大慶、遼河、勝利等東部大型油田的開(kāi)發(fā),共建成陸上油氣管道6500km,其中輸油管道占73%,輸氣管道占27%;第二個(gè)高潮出現(xiàn)在20世紀(jì)80～90年代,是服務(wù)于新疆塔里本及吐哈、四川、長(zhǎng)慶等西部油氣田的開(kāi)發(fā),2001年底有長(zhǎng)輸油氣管道23000km,其中,輸油管道占44%,輸氣管道占56%;第三個(gè)高潮出現(xiàn)在20世紀(jì)末,當(dāng)時(shí)是為了滿(mǎn)足我國(guó)東部和西部地區(qū)油氣田的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)、國(guó)外油氣資源的引進(jìn)以及天然氣工業(yè)的快速發(fā)展,2010年長(zhǎng)輸管道累計(jì)10萬(wàn)公里。
 

　　2001～2010年,我國(guó)平均每年建設(shè)油氣管道超過(guò)5500km，而實(shí)際上,國(guó)內(nèi)管道建設(shè)能力約為12000km/年(中石油系統(tǒng)8000km/年,中石化系統(tǒng)4000km/年),管道建設(shè)能力進(jìn)入鼎盛時(shí)期。根據(jù)《國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十二個(gè)五年規(guī)劃綱要》,“十二五”期間,我國(guó)將建設(shè)中哈原油管道二期、中緬油氣管道境內(nèi)段、中亞天然氣管道二期以及西氣東輸三線(xiàn)、四線(xiàn)工程,輸油氣管道總長(zhǎng)度達(dá)到15萬(wàn)公里左右。
 

　　鑒于國(guó)家高度重視壓力管道的重大戰(zhàn)略地位，我國(guó)相繼出臺(tái)了有關(guān)法律、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn),如:《中華人民共和國(guó)石油天然氣管道保護(hù)法》、《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》、《危險(xiǎn)化學(xué)品安全管理?xiàng)l例》,部門(mén)規(guī)章《中央企業(yè)安全生產(chǎn)禁令》、《壓力管道安全管理與監(jiān)察規(guī)定》、《石油天然氣管道安全監(jiān)督與管理暫行規(guī)定》，安全技術(shù)規(guī)范《壓力管道定期檢驗(yàn)規(guī)則:長(zhǎng)輸(油氣)管道》(TSG D7003-2010)、《壓力管道定期檢驗(yàn)規(guī)則:公用管道》(TSG D7004-2010),相關(guān)文件《特種設(shè)備安全發(fā)展戰(zhàn)略綱要》(埋地管道部分),標(biāo)準(zhǔn)《埋地鋼質(zhì)管道腐蝕防護(hù)工程檢驗(yàn)》、《基于風(fēng)險(xiǎn)的埋地鋼質(zhì)管道外腐蝕性檢測(cè)評(píng)價(jià)方法》,以規(guī)范和規(guī)劃壓力管道行業(yè)的發(fā)展, 關(guān)于壓力管道全過(guò)程安全完整性監(jiān)管體系的基本框架也已經(jīng)建立。
 

　　設(shè)計(jì)、制造、安裝、檢驗(yàn)與維修改造等方面的行政許可工作已有序開(kāi)展,長(zhǎng)輸管道與公用管道的使用登記、作業(yè)人員等環(huán)節(jié)的許可工作正在展開(kāi)。
 

　　由于該項(xiàng)工作起步較晚`管理薄弱,現(xiàn)在仍然面臨諸多法規(guī)與管理方面的問(wèn)題和困難,主要表現(xiàn)在：(1)立法不完善，《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》將壓力管道納入特種設(shè)備范圍,明確了安全監(jiān)管主體,但由于客觀原因,沒(méi)有對(duì)壓力管道設(shè)計(jì)、安裝、使用的安全監(jiān)督管理提出具體規(guī)定,因此壓力管道安全監(jiān)察工作難以全面、有效開(kāi)展。(2) 歷史欠賬多、基礎(chǔ)薄弱,，由于安全管理基礎(chǔ)差,安全投入不足,檢驗(yàn)工作不到位,存在很多事故隱患。(3) 主體責(zé)任難以有效落實(shí)。因此,以安全完整性為基礎(chǔ)的壓力管道全過(guò)程監(jiān)管體系，尚需進(jìn)—步完善。
 

　　除此之外,我國(guó)壓力管道的技術(shù)基礎(chǔ)薄弱也是重要因素。法規(guī)只解決了“做什么”的問(wèn)題,但是“如何做”的問(wèn)題,需要標(biāo)準(zhǔn)來(lái)解決,我國(guó)現(xiàn)階段針對(duì)在用環(huán)節(jié)的檢測(cè)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)缺失,即使有部分行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),但基本上是照抄國(guó)外的指標(biāo)體系,不符合中國(guó)國(guó)情。
 

全過(guò)程安全完整性標(biāo)準(zhǔn)體系
 

　　針對(duì)上述問(wèn)題,配合已出臺(tái)的管道安全法規(guī),需要提出適合我國(guó)國(guó)情的壓力管道全過(guò)程安全完整性標(biāo)準(zhǔn)體系。同時(shí),針對(duì)法規(guī)中的具體技術(shù)問(wèn)題,需要開(kāi)展具體的技術(shù)研究,解決實(shí)踐中的問(wèn)題。在檢測(cè)評(píng)價(jià)方面,已經(jīng)頒布的《壓力管道定期待檢驗(yàn)規(guī)則:長(zhǎng)輸(油氣)管道》(TSG D7003-2010)、《壓力管道定期待檢驗(yàn)規(guī)則:公用管道》(TSG D7004-2010),正在修訂的《在用工業(yè)管道定期檢驗(yàn)規(guī)程》,均提出了要求檢驗(yàn)與評(píng)價(jià)的項(xiàng)目,但針對(duì)具體項(xiàng)目,則需要以技術(shù)研究成果為基礎(chǔ),提出具體實(shí)施辦法,并在具體的檢測(cè)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中予以體現(xiàn)。尤其是TSG D7003和TSG D7004兩部安全技術(shù)規(guī)范中,明確提出了基于失效模式的檢測(cè)評(píng)價(jià)理念。
 

　　因此,針對(duì)不同的失效模式,基于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)理念,開(kāi)展腐蝕控制、檢測(cè)評(píng)價(jià)與維護(hù)搶修,建立相應(yīng)的方法標(biāo)準(zhǔn)體系,是確保壓力管道安全的基礎(chǔ)。以管道全過(guò)程安全完整性為基礎(chǔ),需要建立并完善安全完整性全過(guò)程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系。本文結(jié)合作者實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)和需求提出了基于失效模式的全過(guò)程安全完整性標(biāo)準(zhǔn)體系(圖l)。
 

　　總體上,關(guān)于安全管理與維護(hù)搶修的標(biāo)準(zhǔn)體系不完善,國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方面還存在較大的缺失現(xiàn)象,而已經(jīng)頒布的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),可操作性不強(qiáng),尚不能支撐國(guó)家法律、法規(guī)、部門(mén)規(guī)章、安全技術(shù)規(guī)范。具體特點(diǎn)如下：
 

　　(1)關(guān)于腐蝕控制方面:國(guó)內(nèi)已參照國(guó)外的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),結(jié)合我國(guó)工程實(shí)踐,建立了較為完善的腐蝕控制體系,但是隨著高強(qiáng)度管線(xiàn)鋼的使用、管道輸送壓力增大、管道直徑的增大,環(huán)境應(yīng)力腐蝕導(dǎo)致的失效案例將越來(lái)越多,這方面的控制標(biāo)準(zhǔn)還是空白。
 

　　(2)基于失效模式的檢測(cè)評(píng)價(jià),在國(guó)家十五、十一五科技支撐課題、科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目以及國(guó)家行業(yè)公益科技項(xiàng)目的資助下,已制定了較完善的外腐蝕檢測(cè)評(píng)價(jià)方面的標(biāo)準(zhǔn),但在內(nèi)腐蝕、應(yīng)力腐蝕(含介質(zhì)與環(huán)境)方面的檢測(cè)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),基本上是空白。
 

　　(3) 合理使用評(píng)價(jià)方面,缺少關(guān)于彎頭、三通、特殊結(jié)構(gòu)管等管件以及含扭矩的管道腐蝕性缺陷安全評(píng)定,關(guān)于裂紋與材料失效評(píng)估方面的標(biāo)準(zhǔn)也缺失,，并需要完善埋地管道在特殊工況與地表?xiàng)l件下的力學(xué)分析與安全評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。
 

　　(4)在維搶修方面,缺少補(bǔ)強(qiáng)方面的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
 

　　(5)在站場(chǎng)類(lèi),安全控制標(biāo)準(zhǔn)基本沒(méi)有。
 

　　(6)安全運(yùn)行過(guò)程監(jiān)控(診斷)方面,基本是空白。
 

　　(7)目前,大量的電磁(漏磁、低頻電磁、渦流、磁記憶、電磁超聲、磁致伸縮、脈沖渦流)、聲(超聲波、超聲導(dǎo)波)、紅外、射線(xiàn)技術(shù)在管體腐蝕檢測(cè)工程上得到的一定的應(yīng)用,但缺少相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
 

　　(8)已有的少部分國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)基本照搬國(guó)外的相關(guān)規(guī)定,缺少實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支撐,進(jìn)而存在不適合中國(guó)國(guó)情,可操作性差等問(wèn)題。
 

結(jié)束語(yǔ)
 

　　十二五期間,我國(guó)壓力管道將取得長(zhǎng)足的發(fā)展，但與美國(guó)相比,我國(guó)壓力管道安全完整性全過(guò)程監(jiān)管的法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)體系不完善。本文參照國(guó)內(nèi)外法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)體系,梳理了中國(guó)在壓力管道安全完整性技術(shù)方面的法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn),提出了應(yīng)建立或完善的壓力管道全過(guò)程安全完整性技術(shù)法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)體系,從而真正做到讓“法規(guī)解決了‘做什么’的問(wèn)題,標(biāo)準(zhǔn)解決‘如何做’的問(wèn)題”。并具體分析了建立我國(guó)的法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)體系所面臨的幾個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。