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天然气管道工程建设期完整性管理

日期:2022-02-17 23:52:31


近年来由于管道建设速度过快,复杂的地理人文环境,市政设施相互影响及缺乏安全保证体系,导致油气管道存在诸多安全隐患。对某天然气管道环焊缝焊口排查数据进行统计分析,结果表明建设期管道建设问题比较突出,急需从全生命完整性管理角度出发,在项目设计、施工阶段开展完整性管理。分析了管道建设期完整性管理的主要任务,研究了管道建设期完整性管理主要工作和评估内容。研究成果可为建设期管道完整性管理工作提供参考。



文章:代炳涛 (廊坊中油朗威工程管理有限公司)


据统计, 2035年全球天然气需求总量将占全球能源需求的 25%。管道作为天然气的主要运输手段,在中国的建设里程不断增加。根据 《中长期油气管网规划》,到 2025年,中国天然气管道总里程将达到 16.3 ×104 km,并形成全国天然气基础网络主干互联、区域网。


近年来,由于设计、施工、运行以及管理带来的种种问题,油气管道存在诸多安全隐患]。中缅天然气管道等泄漏事故表明,事故通常并非由单一因素造成,而是由系统性问题造成的,对于有明显症状 (设计不合理、焊材和工艺不匹配、焊接工艺施工适用性、过程控制、黑口、假片等问题) 的安全隐患可以通过排查发现,对于没有明显症状的安全隐患,需要通过持续的风险识别和分析,找出风险点,通过制定消减措施,运行过程中加强检测和监测,将风险控制在合理、可接受范围内。管道完整性管理既是一种方法,也是一种行之有效的安全保障体系。


目前,国内外学者对管道完整性管理的研究主要集中在运行数据采集、高后果识别、风险评价、完整性评价和效率评价等方面,施工管道完整性管理研究较少,结合管道焊缝调查项目和管道完整性管理实践经验,采用统计分析方法分析施工管道完整性管理的重要性,以问题为导向,研究施工管道完整性管理的主要工作和评价内容。


1 管道环焊接口排查数据统计分析


1.1 工程资料审核


对天然气管道线 158 813 道路焊接口进行工程数据审查,发现有数据问题 10 953 道路,见表 1。其中,焊接口号不一致 4 694 道路,5 083 道路未按指 道路,无检测报告 680 道路,无施工记录 339道路,施工焊接口号重复 4 道路,竣工数据 153 道路。




1.2 环焊缝底片复核


管道环焊缝底片检查焊口 229 272 道,发现疑似问题 607 道,见表 2。其中建议切口 3 道,修复 37 道,需要重拍验证 68 道,质量关注429 道,组对不合格 70 道。




根据环焊缝调查数据的统计分析,施工期间管道问题较为突出,如管道设计不合理、焊接工艺适用性、工艺控制、管理问题(黑口) 等。因此,从管道全生命完整性管理的角度,在项目设计、 施工阶段进行数据采集、高后果识别、风险评价,确保管道运行期间的基本安全。


2 管道施工期完整性管理的主要任务


2.1 建立相应的标准规范和体系文件


ASME B318S 天然气管道完整性管理系统,美国石油学会 API 160 危险液体管道完整性管理系统BS 8010 管道使用规程陆地管道:设计、制造、安装 等国际标准规定了管道完整性管理的原则和设计、材料、施工等技术要求,要求设计人员充分考虑管道路由的区域等级,提出基于风险的管理方法,明确施工期管道完整性管理的要求和变更程序。目前,我国尚未建立管道完整性管理标准和系统文件的系统,应在参考国际标准和规范的基础上,结合合国内实际情况的管道完整性管理标准和系统文件,为油气管道施工期间的完整性管理提供重要依据。


2.二 建立基础数据库


管道完整性管理应以数据的完整性和准确性 为基础,包括数据的收集、集成和利用。数据的准确性和完整性限制了后续高后 果区识别、风险评估、完整性评估结果和操作维护 的准确性和可靠性。


建设期数据采集的主要任务是建立以质量跟踪为主线的建设期数据,如焊缝编号、钢管编号、钢卷编号、炉批编号之间的关联,可以跟踪整个钢管的生产过程。施工期收集的主要数据包括:基础地理、管道设计、管道风险、中心线、阴极保护、管道设施、第三方设施、应急管理等原则进行。通过管道完整性管理信息系统,整合和利用施工期的设计、采购和施工数据,建立准确、完整的基础数据库,为管道的运行和维护提供基础数据。


2.3 安全、质量风险识别


管道完整性管理的核心是分析和控制 在施工过程中的缺陷和风险,并考虑 在运行过程中的安全维护需求。可以看出,在施工期间进行完整性管理 必须充分识别安全和质量风险,并制定相应的 风险防治措施。


2.3.1 设计风险控制


在管道设计阶段,由于设计勘察缺陷、人员错误等原因,如管道穿越高后果等特殊区域,由于保护设计不当或现场工艺设计不合理,造成潜在隐患。因此,必须从设计风险控制入手,分析可能的操作和危险的操作,根据管道操作原则对管道设计进行整体评价,系统评价设计的符合性,确保管道工程设计的基本安全。


2.3.2 管道缺陷风险控制


材料使用风险主要包括:材料初始缺陷和材料安装缺陷,初始缺陷是管道制造、加工、运输不当造成的缺陷,安装缺陷是管道安装过程中施工工艺、方法不当造成的缺陷。


2.3.3 施工风险


由于人员、材料、设备、施工工艺、施工环境等因素,管道焊接、检测、防腐、沟回填、水工保护、阴道保护等工艺存在不同的施工缺陷,对后期管道运行存在较大的安全风险。


2.3.4 第三方破坏风险


第三方因素对管道系统造成的损坏。主要包括非法占用燃气管道、意外损坏、其他施工单位未沟通非法施工、车辆滚动损坏等。


天然气管道工程建设期完整性管理「天然气智库」



3 管道施工期完整性管理的主要工作


3.1 建设期数据采集、审核和移交


设计阶段收集的数据主要包括:基础地理数据、遥感图像数据、可行性研究报告、专项评价报告 、初步设计文件、施工图设计文件、专项设计文件 、数字模型等,见表 3。




4施工阶段收集的数据见表。






3.2 建设期管道高后果识别


通过查阅数据、地图和现场勘察,根据 GB 32167 《油气输送管道完整性管理规范》

QSY1180.2 管道完整性管理规范第二部分:高后果区识别GB 50251 输气管道设计规范 确定高后果区的划分和设计系数,识别管道的高后果区,根据高后果区的识别结果优化路线路由或施工方案,并提出减少措施。


3.3 建设期管道风险评估


3.3.1 设计阶段管道风险评估


分析管道可能遇到的风险及相关风险因素,采用风险评估方法估算管道风险的概率和后果,确定管道风险水平,根据风险评估结果优化线路路由和站点位置,尽量避免高风险区域或采取减少措施。


基于管道完整管理的安全分析主要包括:HAZOP 分析、SIL 基于风险的评级和站场静态设备检查 RBI (Risk Based Inspection)、以可靠性为中心的站场动态设备维护 RCM (Reliability - Centered Maintenance)。


3.3.2 施工阶段管道风险评估


管道施工过程中的风险主要是施工技术和自然灾害的威胁。施工过程中问题最多、最常见。在施工过程中,由于管道连接强度较低,如环焊缝质量、施工强度组对应力集中等问题容易出现问题。对管道施工过程中可能遇到的风险进行分析和识别,采用风险评价方法评价识别的风险因素,确定管道风险水平,并在施工组织设计和施工方案中实施风险减少措施。


3.4 建设期管道完整性管理评价


施工期管道完整性评价是指从全生命完整性管理的角度,在项目设计、施工阶段,业主委托第三方进行检查、检测、审核、评价,及时发现和解决缺陷、隐患和问题,有效降低生产后风险,确保管道安全运行期。


3.4.1 管体状况审查评估


管道状况评估主要包括:环焊缝无损检测结果评估、分段水压试验评估、管道清洗、线路清洗、干燥、直径测量评估、内部检测评估、结构 完整性评估等。


3.4.2 管道防护设施及附属设施评审评估


管道防护设施及附属设施复核评估主要包括:防腐层检漏、阴极保护效果测试,地灾防治工程、水工保护工程等设施的合理性。


3.4.3 外部环境审查评估


外部环境评价主要包括:现场压力、间距、管道交叉、平行、跨越封闭空间和公共区域 风险风险、实际高后果区和设计施工阶段高 后果区识别结果、设计阶段管道风险识别评价 (包括安全评价、环境评价、灾害评价报告) 、设计阶段管道路由、区域等级、设计系数等。




4 结束语


从对我国某天然气管道环焊缝焊接口的调查结果 数据统计分析可以看出,从全生命周期完整性管理 的角度,在施工期间开展管道完整性管理,防止施工过程中出现的完整性问题。


管道施工期完整性管理的主要任务是建立相应的标准和系统文件,建立基础数据库,识别安全和质量风险。


管道施工期完整性管理的主要内容:数据采集与整合、高后果识别、风险评估和管道完整性 评估。


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