文:代炳濤 等(廊坊中油朗威工程項(xiàng)目管理有限公司)
據(jù)統(tǒng)計(jì)到 2035 年全球天然氣需求總量將占全球能源需求的 25%。管道作為天然氣的主要運(yùn)輸手段在我國(guó)的建設(shè)里程不斷增加,根據(jù) 《中長(zhǎng)期油氣管網(wǎng)規(guī)劃》,到 2025 年我國(guó)天然氣管道總里程將達(dá)到 16.3 ×104 km,并形成“主干互聯(lián)、區(qū)域成網(wǎng)”的全國(guó)天然氣基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)。
近年來,由于設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行以及管理帶來的種種問題,油氣管道存在諸多安全隱患]。中緬天然氣管道等泄漏事故表明,事故通常并非由單一因素造成,而是由系統(tǒng)性問題造成的,對(duì)于有明顯癥狀 (設(shè)計(jì)不合理、焊材和工藝不匹配、焊接工藝施工適用性、過程控制、黑口、假片等問題) 的安全隱患可以通過排查發(fā)現(xiàn),對(duì)于沒有明顯癥狀的安全隱患,需要通過持續(xù)的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和分析,找出風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn),通過制定消減措施,運(yùn)行過程中加強(qiáng)檢測(cè)和監(jiān)測(cè),將風(fēng)險(xiǎn)控制在合理、可接受范圍內(nèi)。管道完整性管理既是一種方法,也是一種行之有效的安全保障體系。
目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)管道完整性管理的研究主要集中在運(yùn)營(yíng)期的數(shù)據(jù)采集、高后果區(qū)識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、完整性評(píng)價(jià)及效能評(píng)價(jià)等方面,而針對(duì)建設(shè)期的管道完整性管理研究比較少,為此結(jié)合管道環(huán)焊縫排查項(xiàng)目和管道建設(shè)期完整性管理實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),采用統(tǒng)計(jì)分析的方法對(duì)建設(shè)期管道完整性管理的重要性進(jìn)行分析,并以問題為導(dǎo)向, 研究建設(shè)期管道完整性管理主要工作和評(píng)估內(nèi)容。
1 管道環(huán)焊縫焊口排查數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析
1.1 工程資料復(fù)核
對(duì)某天然氣管道線路 158 813 道焊口進(jìn)行工程資料復(fù)核,發(fā)現(xiàn)存在資料問題焊口 10 953 道,見表 1。其中焊口號(hào)不一致 4 694 道、未按指令檢測(cè)5 083 道、無檢測(cè)報(bào)告 680 道、無施工記錄 339道、施工焊口號(hào)重復(fù) 4 道、竣工資料問題 153 道。
1.2 環(huán)焊縫底片復(fù)核
管道環(huán)焊縫底片核查焊口 229 272 道,共發(fā)現(xiàn)疑似問題焊口 607 道,見表 2。其中建議割口 3 道,返修 37 道,需復(fù)拍驗(yàn)證 68 道,建議質(zhì)量關(guān)注429 道,組對(duì)不合格 70 道。
從環(huán)焊縫排查數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析可知,建設(shè)期管道問題比較突出,如管道設(shè)計(jì)不合理、焊接工藝的適用性、過程控制、管理問題(黑口) 等。因此,急需從管道全生命完整性管理角度出發(fā),在項(xiàng)目設(shè)計(jì)、 施工階段系統(tǒng)開展數(shù)據(jù)采集、高后果區(qū)識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)等工作,以保證運(yùn)營(yíng)期間管道的本質(zhì)安全。
2 管道建設(shè)期完整性管理主要任務(wù)
2.1 建立相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和體系文件
ASME B318S 《天然氣管道完整性管理系統(tǒng)》、美國(guó)石油學(xué)會(huì) API 160 《危險(xiǎn)液體管道完整性管理系統(tǒng)》、BS 8010 《管道的使用規(guī)程陸上管道:設(shè)計(jì)、制造和安裝》 等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了開展管道完整性管理的原則以及設(shè)計(jì)、材料和施工等技術(shù)要求, 要求設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分考慮管道路由經(jīng)過的地區(qū)等級(jí),提出“基于風(fēng)險(xiǎn)”的管理方法,并明確了建設(shè)期管道完整性管理的要求和變更程序。目前, 我國(guó)尚未建立系統(tǒng)的管道建設(shè)期管道完整性管理標(biāo)準(zhǔn)和體系文件,應(yīng)在參考國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的基礎(chǔ)上,結(jié)合我國(guó)特點(diǎn),開展符合國(guó)內(nèi)實(shí)際情況的管道完整性管理標(biāo)準(zhǔn)和體系文件的建立,為油氣管道建設(shè)期間實(shí)施完整性管理提供重要依據(jù)。
2.2 建立基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫
開展管道完整性管理要以數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確 性為基礎(chǔ),其中包括數(shù)據(jù)的采集、整合和利用等一 系列環(huán)節(jié)。數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、完整性制約著后續(xù)高后 果區(qū)識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、完整性評(píng)價(jià)結(jié)果和運(yùn)行維護(hù) 的準(zhǔn)確性和可靠性。
建設(shè)期數(shù)據(jù)采集的主要任務(wù)是建立以質(zhì)量追蹤為主線的建設(shè)期數(shù)據(jù),例如通過焊縫編號(hào)、鋼管號(hào)、鋼卷號(hào)和爐批號(hào)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系,可對(duì)整個(gè)鋼管的生產(chǎn)過程進(jìn)行追蹤。建設(shè)期采集的主要數(shù)據(jù)包括:基礎(chǔ)地理、管道設(shè)計(jì)、管道風(fēng)險(xiǎn)、中心線、陰極保護(hù)、管道設(shè)施、第三方設(shè)施、應(yīng)急管理等;數(shù)據(jù)采集按照“誰產(chǎn)生、誰錄入”的原則進(jìn)行采集。通過管道完整性管理信息系統(tǒng),對(duì)建設(shè)期設(shè)計(jì)、采辦和施工數(shù)據(jù)進(jìn)行整合和利用,建立準(zhǔn)確完整的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫,為管道的運(yùn)行和維護(hù)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
2.3 安全、質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別
建設(shè)期管道完整性管理的核心是對(duì)建設(shè)過程中 的缺陷及風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析和控制,并考慮運(yùn)行過程中 的安全維護(hù)需求,由此可知在建設(shè)期開展完整性管 理必須要充分識(shí)別安全、質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn),并據(jù)此制訂相 應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)防控措施。
2.3.1 設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)控制
在管道設(shè)計(jì)階段,由于設(shè)計(jì)勘察缺陷、人員失誤等原因?qū)е略O(shè)計(jì)缺陷產(chǎn)生,如在管道穿越高后果等特殊地區(qū),由于防護(hù)設(shè)計(jì)不當(dāng)或者場(chǎng)站工藝設(shè)計(jì)不合理留下潛在隱患。因此,必須從設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)控制入手,對(duì)可能性操作及危險(xiǎn)性操作進(jìn)行分析,并按照管道運(yùn)行操作原則,對(duì)管道設(shè)計(jì)進(jìn)行整體性評(píng)估,對(duì)設(shè)計(jì)的符合性進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)估,從而確保管道項(xiàng)目設(shè)計(jì)的本質(zhì)安全。
2.3.2 管材缺陷風(fēng)險(xiǎn)控制
材料使用風(fēng)險(xiǎn)主要包括:材料初始缺陷和材料安裝缺陷,初始缺陷是由管材制造、加工以及運(yùn)輸不當(dāng)造成的缺陷,安裝缺陷就是在管道安裝過程中, 由于施工工藝、方法不當(dāng)?shù)仍蛩纬傻娜毕荨?/span>
2.3.3 施工風(fēng)險(xiǎn)
由于施工過程中人員、材料、設(shè)備、施工工藝和施工環(huán)境等因素,導(dǎo)致管道焊接、檢測(cè)、防腐、下溝回填、水工保護(hù)、陰保等過程產(chǎn)生不同施工缺陷,對(duì)后期管道運(yùn)行產(chǎn)生較大安全隱患。
2.3.4 第三方破壞風(fēng)險(xiǎn)
第三方因素對(duì)管道系統(tǒng)產(chǎn)生的破壞行為。主要 包括違章占?jí)喝細(xì)夤艿馈⒁馔庑缘钠茐男袨?、其他施工單位未進(jìn)行溝通違規(guī)施工、車輛通行碾壓損壞等。
3 管道建設(shè)期完整性管理主要工作
3.1 建設(shè)期數(shù)據(jù)采集、審核和移交
設(shè)計(jì)階段采集的數(shù)據(jù)主要包括:基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)、可行性研究報(bào)告、專項(xiàng)評(píng)價(jià)報(bào) 告、初步設(shè)計(jì)文件、施工圖設(shè)計(jì)文件、專項(xiàng)設(shè)計(jì)文 件、數(shù)字化模型等,見表 3。
施工階段采集的數(shù)據(jù)見表 4。
3.2 建設(shè)期管道高后果區(qū)識(shí)別
通過查閱資料、地圖和現(xiàn)場(chǎng)踏勘的方式,根據(jù) GB 32167 《油氣輸送管道完整性管理規(guī)范》、
QSY1180.2 《管道完整性管理規(guī)范第二部分:高后果區(qū)識(shí)別》和 GB 50251 《輸氣管道設(shè)計(jì)規(guī)范》 確定高后果區(qū)的劃分和設(shè)計(jì)系數(shù)選取,進(jìn)行管道的高后果區(qū)識(shí)別,根據(jù)高后果區(qū)識(shí)別結(jié)果優(yōu)化線路路由或施工方案,并提出消減措施。
3.3 建設(shè)期管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)
3.3.1 設(shè)計(jì)階段管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)
分析管道可能遭遇的危險(xiǎn)及相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)因素, 對(duì)識(shí)別出的風(fēng)險(xiǎn)因素,采用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法對(duì)管道風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率和后果進(jìn)行估算,確定管道風(fēng)險(xiǎn)等級(jí),根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果優(yōu)化線路路由和站場(chǎng)選址, 盡量避開高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)或采取消減措施。
設(shè)計(jì)階段基于管道完整管理應(yīng)做的安全分析主要包括:HAZOP 分析、SIL 評(píng)級(jí)、站場(chǎng)靜設(shè)備基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn) RBI (Risk Based Inspection)、站場(chǎng)動(dòng)設(shè)備以可靠性為中心的維修 RCM (Reliability - Centered Maintenance)。
3.3.2 施工階段管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)
管道施工過程中的風(fēng)險(xiǎn)主要是施工技術(shù)和自然災(zāi)害帶來的威脅,施工過程中出現(xiàn)的問題最多, 也最為常見,施工過程中,由于管道在連頭處強(qiáng)度比較低,容易出現(xiàn)問題,如環(huán)焊縫質(zhì)量、施工強(qiáng)組對(duì)應(yīng)力集中等問題。分析并識(shí)別管道施工期間可能會(huì)遭遇的風(fēng)險(xiǎn),對(duì)識(shí)別出的風(fēng)險(xiǎn)因素,采用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法進(jìn)行評(píng)價(jià),確定管道風(fēng)險(xiǎn)等級(jí), 并將風(fēng)險(xiǎn)消減措施落實(shí)到施工組織設(shè)計(jì)和施工方案中。
3.4 建設(shè)期管道完整性管理評(píng)估
建設(shè)期管道完整性評(píng)估是指:從全生命完整性管理角度出發(fā),在項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工階段由業(yè)主委托第三方采用檢查、檢測(cè)、復(fù)核、評(píng)估等手段開展建設(shè)過程中完整性管理評(píng)估,及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決缺陷、隱患及問題,有效消減投產(chǎn)后的風(fēng)險(xiǎn), 確保運(yùn)行期的管道安全。
3.4.1 管體情況復(fù)核評(píng)估
管體情況復(fù)核評(píng)估主要包括:環(huán)焊縫無損檢測(cè)結(jié)果復(fù)評(píng)復(fù)核,分段水壓試驗(yàn)情況復(fù)核,清管、掃線、干燥、測(cè)徑情況復(fù)核,內(nèi)檢測(cè)復(fù)核評(píng)估,結(jié) 構(gòu)完整性復(fù)核評(píng)估等。
3.4.2 管道防護(hù)設(shè)施及附屬設(shè)施復(fù)核評(píng)估
管道防護(hù)設(shè)施及附屬設(shè)施復(fù)核評(píng)估主要包括:防腐層檢漏、陰極保護(hù)效果測(cè)試,地災(zāi)防治工程、水工保護(hù)工程等設(shè)施的合理性。
3.4.3 外部環(huán)境復(fù)核評(píng)估
外部環(huán)境復(fù)核評(píng)估主要包括:現(xiàn)場(chǎng)占?jí)骸㈤g距,與管道交叉、并行,穿跨越密閉空間及公共區(qū) 域存在風(fēng)險(xiǎn)隱患,實(shí)際高后果區(qū)與設(shè)計(jì)施工階段高 后果區(qū)識(shí)別結(jié)果的差異,設(shè)計(jì)階段管道風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別評(píng) 價(jià)結(jié)果 (含安評(píng)、環(huán)評(píng)、地災(zāi)等評(píng)價(jià)報(bào)告) 與實(shí)際的差異,設(shè)計(jì)階段管道路由、地區(qū)等級(jí)、設(shè)計(jì)系 數(shù)等與實(shí)際的差異。
4 結(jié)束語
從對(duì)國(guó)內(nèi)某天然氣管道環(huán)焊縫焊口的排查結(jié)果 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析可知,急需從全生命周期完整性管理 角度出發(fā),在建設(shè)期開展管道完整性管理工作,防 控建設(shè)過程中出現(xiàn)的完整性問題。
管道建設(shè)期完整性管理主要任務(wù):建立相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和體系文件,建立基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫和開展安全、質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別。
管道建設(shè)期完整性管理工作主要內(nèi)容:數(shù)據(jù)采 集和整合、高后果區(qū)識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和管道完整性 評(píng)估等。