壓力管道的安全完整性

　　文/何仁洋，孟濤，趙世佳，秦先勇，蔡景明·中國(guó)特種設(shè)備檢測(cè)研究院
　　

　　壓力管道是國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的基礎(chǔ)設(shè)施，被稱(chēng)為國(guó)家重大生命線。由于其輸送的多為易燃易爆或有毒有害介質(zhì)，一旦出現(xiàn)問(wèn)題，都會(huì)引發(fā)重大的事故，世界各國(guó)針對(duì)壓力管道，開(kāi)展了以完整性管理為核心的技術(shù)體系研究，并開(kāi)展工程化應(yīng)用。因此我國(guó)相關(guān)部門(mén)也應(yīng)該積極的建立適合我國(guó)國(guó)情的壓力管道安全完整性法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)體系。
 

　　由于該項(xiàng)工作起步較晚、企業(yè)管理基礎(chǔ)薄弱，現(xiàn)在仍然面臨諸多技術(shù)方面的問(wèn)題和困難。這與我國(guó)關(guān)于埋地管道的技術(shù)基礎(chǔ)薄弱有關(guān)聯(lián)：一是針對(duì)管道安全的7個(gè)環(huán)節(jié)的具體評(píng)價(jià)指標(biāo)體系不完善、不完整，有的還是空白；二是技術(shù)研究薄弱，尤其是在用階段的檢測(cè)與評(píng)價(jià)技術(shù)研究；三是缺少標(biāo)準(zhǔn)體系，法規(guī)只是解決了“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。

　　目前，國(guó)內(nèi)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)技術(shù)水平普遍不能滿(mǎn)足壓力管道檢驗(yàn)的需求，以埋地管道為例，我國(guó)埋地管道檢驗(yàn)工作進(jìn)展緩慢，據(jù)國(guó)家質(zhì)檢總局內(nèi)部統(tǒng)計(jì)資料，2010年全國(guó)完成埋地管道檢驗(yàn)7668km，是現(xiàn)有埋地管道總量的1%。

　　安全完整性檢測(cè)評(píng)價(jià)關(guān)鍵技術(shù)

　　針對(duì)具體問(wèn)題開(kāi)展科學(xué)研究，并對(duì)科技成果進(jìn)行試應(yīng)用，從而轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)，這應(yīng)該成為我國(guó)技術(shù)類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)制定的通用途徑。在結(jié)合實(shí)際工作后，針對(duì)在相關(guān)文章中提出的壓力管道安全全過(guò)程完整性標(biāo)準(zhǔn)體系中缺失或不完整的部分，我們提出了應(yīng)當(dāng)開(kāi)展針對(duì)性的研究，解決其中的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，并制定新的國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

　　因此，需要開(kāi)展以下技術(shù)的系統(tǒng)研究，并完善為技術(shù)體系，開(kāi)展工程化應(yīng)用，從而轉(zhuǎn)化為國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
 

　　基于地理信息系統(tǒng)的全過(guò)程監(jiān)控體系

　　作為管道安全全過(guò)程完整性標(biāo)準(zhǔn)體系，其核心內(nèi)容為完整性管理。管道動(dòng)態(tài)安全完整性管理監(jiān)控（診斷）系統(tǒng)包括管道完整性數(shù)據(jù)庫(kù)、管道地理信息系統(tǒng)以及管道安全完整性全過(guò)程監(jiān)控（診斷）系統(tǒng)。

　　管道完整性數(shù)據(jù)庫(kù)作為管道完整性監(jiān)控（診斷）系統(tǒng)的后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)管道全過(guò)程完整性監(jiān)控（診斷）系統(tǒng)所采集數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、管理和查詢(xún)等功能；對(duì)管道全過(guò)程完整性監(jiān)控（診斷）系統(tǒng)監(jiān)控節(jié)點(diǎn)位置及節(jié)點(diǎn)各種參數(shù)（工藝參數(shù)、動(dòng)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)、陰保參數(shù)、腐蝕速率、運(yùn)行狀態(tài)模擬參數(shù)、泄漏監(jiān)控參數(shù)）進(jìn)行分析和可視化顯示；管道全過(guò)程完整性監(jiān)控（診斷）系統(tǒng)與SCADA系統(tǒng)和模擬仿真系統(tǒng)相結(jié)合，對(duì)管道工藝參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控、動(dòng)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)測(cè)及故障診斷、陰極保護(hù)的監(jiān)測(cè)、關(guān)鍵部位腐蝕速率的監(jiān)測(cè)以及管道系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的模擬和泄漏監(jiān)控。

　　因此，急需建管道安全完整性全過(guò)程監(jiān)控（診斷）系統(tǒng)，為管道全過(guò)程完整性管理提供強(qiáng)大的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。

　　目前，國(guó)內(nèi)的原油與成品油泄漏監(jiān)測(cè)技術(shù)比較成熟，已經(jīng)開(kāi)展了廣泛的工程化應(yīng)用；在陰極保護(hù)監(jiān)控方面，也在逐漸開(kāi)展工程化應(yīng)用。但上述兩個(gè)方面均缺少基礎(chǔ)工作研究，具體表現(xiàn)在：（1）在泄漏方面，缺少基礎(chǔ)理論研究，尤其是根據(jù)檢測(cè)的參量進(jìn)行泄漏的定性識(shí)別、泄漏量的定量分析與泄漏影響評(píng)估模型設(shè)計(jì)。（2）缺少關(guān)于泄漏監(jiān)測(cè)和陰保監(jiān)測(cè)采集參數(shù)的完整性、高速性、及時(shí)性、精確性等方面的控制要求。（3）缺少關(guān)于泄漏監(jiān)控（診斷）系統(tǒng)對(duì)泄漏識(shí)別的靈敏度、泄漏識(shí)別的準(zhǔn)確度、泄漏監(jiān)控的及時(shí)性、泄漏定位精確度等指標(biāo)的要求標(biāo)準(zhǔn)以及對(duì)診斷軟件的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及評(píng)價(jià)指標(biāo)。

　　在天然氣管道的泄漏監(jiān)測(cè)方面，國(guó)外逐漸推廣基于音波和聲波的氣體管道泄漏監(jiān)測(cè)工程應(yīng)用，針對(duì)長(zhǎng)輸天然氣管道的音波泄漏監(jiān)測(cè)技術(shù)，國(guó)內(nèi)基本處于探索階段。我們?cè)谑搴褪晃蹇萍贾斡?jì)劃的資助下，開(kāi)展了基于聲發(fā)射的聲波相關(guān)法的泄漏檢測(cè)與監(jiān)測(cè)研究、基于SCADA系統(tǒng)監(jiān)測(cè)參數(shù)的城市燃?xì)夤艿浪W(xué)工況瞬態(tài)模擬與泄漏分析技術(shù)研究，但是工程化實(shí)用性還需進(jìn)一步驗(yàn)證。

　　在管體腐蝕監(jiān)測(cè)方面，陣列極化探頭技術(shù)得到了應(yīng)用，它要求將陣列探頭焊接在管道本體上，對(duì)于壓力管道而言，難度較大。因而在工程上，通常是采用電阻探頭或試片進(jìn)行腐蝕監(jiān)測(cè)。所以，目前的管體腐蝕監(jiān)測(cè)，尤其是集輸管道腐蝕監(jiān)測(cè)，往往是針對(duì)關(guān)鍵點(diǎn)的局部腐蝕監(jiān)測(cè)，難以反映管體腐蝕的真實(shí)情況。

　　目前，國(guó)內(nèi)在上述管道安全完整性監(jiān)控參數(shù)的診斷評(píng)價(jià)技術(shù)方面不完善，也沒(méi)有形成完善的管道安全完整性監(jiān)控（診斷）系統(tǒng)。將該技術(shù)與管道完整性數(shù)據(jù)庫(kù)和管道地理信息系統(tǒng)相結(jié)合的工程應(yīng)用案例很少。

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