管道检验师讲义-管道完整性管理-(何仁洋)

1、管道完整性管理何仁洋中国特种设备检测研究院压力管道事业部2022/9/22中国特种设备检测研究院主要内容（第10章）一、完整性管理概述二、完整性管理枉驾结构三、油气管道完整性管理技术流程四、美国完整性管理法规与标准概况五、基于风险的埋地钢质管道外腐蚀检测（不开挖）评价体系 六、基于介质流场分析的管道内腐蚀预测及检测技术方法体系七、在用压力管道管体腐蚀（不开挖）检测评价技术2022/9/22中国特种设备检测研究院一、完整性管理定义一、完整性管理概述定义一：管道系统和各组成部分能够满足运行要求，安全经济地完成输送任务所要求的各项性能指标的完整程度。以管道覆盖层为例，就要考察其是否存在缺陷，损坏程度

2、如何，覆盖层的各项性能指标是否能够满足管道正常运行的要求。定义二：所谓管道完整性是指服役管线系统在规定的运行条件下，在规定的服役期间内，安全经济地保证管线结构完整以实现规定输送任务的性能。定义三：指管道始终处于安全可靠的服役状态。包括以下内涵：管道在物理上和功能上是完整的；管道处于受控状态；管道运营商已经并仍将不断采取行动防止管道事故的发生。2022/9/22中国特种设备检测研究院一、完整性管理定义一、完整性管理概述完整性管理主要包括三个方面，即：管线的检测与可靠性(安全)评估、管线剩余强度与剩余寿命评估、管线的风险评估与管理 三个层次：可靠性评价(安全检测与评价)、风险评价和完整性管理202

3、2/9/22中国特种设备检测研究院二、完整性管理目标与任务一、完整性管理概述OPS有四个基本目标：1)提高对高后果区有影响的管道的完整性评价水平（比如：在线检测、压力试验或直接评价）；2）改善经营者的完整性管理体系；3）改善政府对经营者的完整性管理的监督；4）提高公众保护管线安全的意识。 2022/9/22中国特种设备检测研究院二、完整性管理目标与任务一、完整性管理概述管道完整性管理的任务主要包括：（1）防止或延缓管道损坏的产生。（2）检测并及时发现管道的损坏。（3）对管道的损坏及可能引起的后果进行评价。（4）修复损坏或减轻管道损坏带来的影响。2022/9/22中国特种设备检测研究院三、完整性

4、管理原则一、完整性管理概述对管道完整性管理，需要遵循以下原则：在设计、建设和运行新管道系统时，应融入管道完整性管理的理念和做法。系统完整性是建立在良好的员工素质基础上。完整特定条件性管理程序是持续发展的，应具有灵活性。信息的整合是系统完整性管理的关键部分。准备和进行风险评估是管道完整性管理的关键因素。管道完整性的风险评估是一个连续的过程，管道系统的风险也是一个持续的工作对严重缺陷应采取风险减缓措施。应对新技术进行评价和适当采用。系统和管道完整性管理程序本身的效能测试，是管道完整性管理程序的组成部分。2022/9/22中国特种设备检测研究院二、完整性管理框架结构完整性信息管理系统剩余强度预测剩余

5、寿命预测管道损伤程度评价风险评价风险识别失效概率安全评价与检测在线检测水压实验直接评价其它检测技术维修、调整、预防措施确定再评价周期运行状态安全指标数据收集、归纳与分析后果严重性评价图15-1 管道系统完整性管理技术的一般框架（一）、框架结构1、一般性框架2022/9/22中国特种设备检测研究院（一）、框架结构1、一般性框架二、完整性管理框架结构几个阶段：(1) 准备阶段(2) “风险评价”(3) “安全检测和评价”(4) “维修计划及保护措施”(5) “再评价时间”(6) “运行安全指标”表15-1 管道完整性管理的常用状态指标失效类型完整性管理计划的状态指标外腐蚀水压试验失效数/在线检测后

6、修复数/直接评价后修复数/外腐蚀泄漏数内腐蚀水压试验失效数/在线检测后修复数/直接评价后修复数/内腐蚀泄漏数应力腐蚀水压试验因SCC失效数/在线检测修复数/SCC造成的泄漏等失效数2022/9/22中国特种设备检测研究院（一）、框架结构2、危险液体完整性管理框架二、完整性管理框架结构法规：49CFR195.452标准：11602022/9/22中国特种设备检测研究院（一）、框架结构2、危险液体完整性管理框架二、完整性管理框架结构确定管道对HCAs的潜在影响（第HAs影节原始数据的采集、检索和综合（第7节）原始风险评估（第8节）开发基线计划（第9节）完成情况检查和/或减低（第10节）程序评估（第

7、13节）风险再评估（第8节）修正检查和减低计划（第11节）更新、综合和检索数据（第7节）管理改变（第14节）2022/9/22中国特种设备检测研究院（一）、框架结构3、输气管道完整性管理框架结构二、完整性管理框架结构初步收集研究并整合数据威胁识别与风险评价制订基线评价计划修复、检测和减轻风险数据升级与整合再次风险评价制订安全评价与检测计划识别管段对HCAs的影响完整性管理效果评价采取相应的管理措施2022/9/22中国特种设备检测研究院二、完整性管理框架结构（二）管道威胁1、潜在危险种 类类 型小类说 明1时间依赖外腐蚀外腐蚀含电偶腐蚀、细菌腐蚀等2内腐蚀内腐蚀含化学腐蚀、内部细菌腐蚀3应力腐

8、蚀应力腐蚀高pH和近中性应力腐蚀4稳定不变制造缺陷管体缺陷管焊缝缺陷管道自身材料和制造缺陷管道焊缝材料和制造缺陷5焊接、施工缺陷环焊缝缺陷施工焊缝缺陷内壁皱褶弯头螺纹、支管、接头因弯管造成管内壁皱褶6设备缺陷O型垫圈失效控制/泄放阀失效密封、泵体失效混杂型失效含：指针漂移、灵敏度降低7与时间无关第三方/机械破坏永久/立即失效破坏明显受损造成管道穿孔、泄漏等8不正确操作不正确操作包括：操作过程和产生后果9气候/外力作用寒流雷电暴雨、洪水大地运动、地震未知原因2022/9/22中国特种设备检测研究院二、完整性管理框架结构（二）管道威胁2、潜在影响区根据SY/T 6621-2005输气管道系统完整性

9、管理标准规定，引用如下：对于天然气管道，影响半径可按下式计算： （15-1）式中：d = 管道外径，（mm）p = 管段最大允许操作压力（MAOP）（MPa）（表压力）r = 受影响区域的半径，（m）这里，系数0.099适用于天然气管道，对于其他气体或富气管道，应采用不同的系数。本方程式表明，直径较小、压力较低的管道，受事故影响的区域，比直径较大、压力较高的管道受事故影响的区域要小。2022/9/22中国特种设备检测研究院二、完整性管理框架结构（二）管道威胁2、潜在影响区2022/9/22中国特种设备检测研究院二、完整性管理框架结构（二）管道威胁3、地区等级的划分 按沿线居民户数和（或）建筑物

10、的密集程度，划分为四个地区等级。按照GB50251-2003输气管道工程设计规范要求，按沿线居民户数和（或）建筑物的密集程度，划分为四个地区等级。详细规定如下： 沿管道中心线两侧各200m范围内，任意划分成长度为2km并能包括最大聚居户数的若干地段，按划定地段内的户数划分为四个等级。在农村人口聚集的村庄、大院、住宅楼，应以每一独立户作为一个供人居住的建筑物计算。 1）一级地区：户数在15户或以下的区段； 2）二级地区：户数在15户以上、100户以下的区段； 3）三级地区：户数在100户或以上的区段，包括市郊居住区、商业区、工业区、 发展区以及不够四级地区条件的人口稠密区； 2022/9/22中

11、国特种设备检测研究院二、完整性管理框架结构（二）管道威胁3、地区等级的划分 4）四级地区：系指四层及四层以上楼房（不计地下室层数）普遍集中、交通频繁、地下设施多的区段。 当划分地区等级边界线时，边界线距最近一户建筑物外边缘应大于或等于200m。 在一、二级地区内的学校、医院以及其他公共场所等人群聚集的地方，应按三级地区选取。 当一个地区的发展规划，足以改变该地区的现有等级时，应按发展规划划分地区等级。2022/9/22中国特种设备检测研究院二、完整性管理框架结构（三）辨识高后果区域的方法 1、高后果区识别输气管道后果严重地区是指: 3 级地区; 4 级地区; 沿管道两侧的狭长地带(管径小于或等

12、于12 in (305 mm) ,最大工作压力小于或等于1200 psi(8.27 MPa) 时,狭长地带宽度为300ft(91.4m) ;管径大于或等于30 in (762mm) ,最大工作压力大于或等于1000 psi (6.9MPa) 时,狭长地带宽度为1000 ft(305m) 。2022/9/22中国特种设备检测研究院二、完整性管理框架结构（三）辨识高后果区域的方法 1、高后果区识别3级地区4级地区潜在影响区包含的有20或更多建筑物供人入住的地方方法1：分段方法2：潜在影响区域开始确定用哪种方法来识别埋地管段在潜在影响区域大于60ft，20或者更多的建筑被占领的地方利用新信息重新评价

13、高后果区编写高后果区信息文件1级地区或2级地区潜在影响区域范围大于660ft（200m）的，以及在潜在影响圈内的有20或更多建筑物供人入住的地方潜在影响区包含的一些确定的地点2022/9/22中国特种设备检测研究院二、完整性管理框架结构（三）辨识高后果区域的方法 2、需考虑的事故后果的影响因素管道运营公司至少应考虑下列因素：a) 包括可能的排空需要的排放对健康和安全的影响；b) 输送介质的性质（成品油、原油）；c) 管道的运行条件（压力、流速、温度等）；d) 高后果区地形；e) 管道的水力坡降；f) 管道管径、可能的泄漏量、两个隔离点的距离；g) 管道穿过的或者是管道附近的高后果区的类型和性质

14、；h) 管道和高后果区之间可能的自然通道；i) 地区内潜在的自然外力（洪水区、地震区、沉陷区等）；j) 反应能力（发现时间、泄漏的确认和定位、反应时间、反应特性等）2022/9/22中国特种设备检测研究院二、完整性管理框架结构（三）辨识高后果区域的方法 3、再评价周期表15-3 再评价时间确定表2022/9/22中国特种设备检测研究院二、完整性管理框架结构（三）辨识高后果区域的方法 3、再评价周期表15-3 再评价时间确定表评价方法操作在50%SMYS或以上的管理操作在30%-50%SMYS的管理操作30%SMYS以下的管理内部检查工具、试压、直接的评价10年15年20年确定的直接评价7年7年

15、7年低压力的再评价不适用不适用7年及192.241中规定的正在进行的行为注：192.931中描述的确定的直接评价通过10年间隔时间中的第7年及在15年间隔中的第7年和第14年必须进行管理； 一个低应力的再评价或确定的直接评价在间隔的第7年及第14年的必须进行管理。2022/9/22中国特种设备检测研究院二、完整性管理框架结构（四）数据收集、检查与整合2022/9/22中国特种设备检测研究院二、完整性管理框架结构（五）风险评估埋地管段的风险识别评估和整合所有埋地管段完整性相关信息确定评估方法项目专家组相关危险分级模型基于模型评价概率风险分析模型考虑以下危害并采取措施解决威胁第三方破坏（外力破坏）

16、疲劳破坏制造、安装缺陷腐 蚀低周疲劳与焊接缺陷基于整合后的数据和评价结果对所有管段进行周期性的风险评估不断完善风险评估程序确定再评估计划并执行2022/9/22中国特种设备检测研究院二、完整性管理框架结构（六）基线评价向管道安全主管部门汇报180天内管道运行情况在危险识别和危险因素的基础上制定评估计划制定基线评估计划，包括评估方法、时间表和风险原则时间计划是否达到规定的最后期限进行基线评估为管段制定评估方法在线内检测（ILI）水压试验直接评价（内腐蚀和应力腐蚀适用）其他方法修正直接评估方案是否2022/9/22中国特种设备检测研究院二、完整性管理框架结构（七）响应与减缓措施（方法体系与法规标准

17、、塔里木）响应：（1）对管道内检测结果的响应（2）对试压失败的响应（3）直接评价的响应有针对性的预防措施:（1）预防第三方损坏；（2）控制腐蚀；（3）泄漏检测；（4）最大限度地减轻意外泄漏的后果；（5）降低操作压力。2022/9/22中国特种设备检测研究院二、完整性管理框架结构（八）程序评估效能测试应包括以下10个方面：1能测试的目标是使自然泄漏的总体积减少以至最终达到0。2效能测试的目标是使自然泄漏的总次数减少到0。3效能测试的目标是说明一年内完整性行为完成的百分比。4效能测试的目标是跟踪和评估管道运营公司管理活动的有效性。5基本描述管道的系统的完整性，包括针对管道运营公司定期完整性管理定性

18、和定量规划的改进措施的总结。6效能测试应基于49CFR Part 195 对管道系统进行内部审核。7效能测试应基于49CFR Part 195 对管道系统进行外部审核。8效能测试应基于对管道完整性产生负面影响的操作性事件（例如，发生泄漏、违章关阀、SCADA系统的储运损耗等）。9效能测试应说明在高风险地方实施完整性管理能够降低风险。10效能测试是能够说明在管道泵站和终点站的高风险地方实施完整性管理能够降低风险。2022/9/22中国特种设备检测研究院二、完整性管理框架结构（八）程序评估 效能改进 完整性管理程序应该不断进行，不断收集信息并存档。由于管道运营公司的管道完整性管理程序的详细细节有区

19、别，所以应设置一系列正确的、详细的效能测试。内部审核和外部审核应该作为理解管道完整性项目效能的附加信息，完整性管理项目的改进建议应该在项目评估的基础上发展，包括效能测试和审核。效能测试和审核结果将作为以后风险评估的因素。 效能测试和审核的结果，应向所有管道运营公司中负责管道完整性管理和运营的人员进行汇报，执行情况应该至少一年审核一次。2022/9/22中国特种设备检测研究院二、完整性管理框架结构（九）体系的变更与管理（1）识别完整性程序的变更（2）完整性管理程序的更新2022/9/22中国特种设备检测研究院三、油气管道完整性管理术流程（一）组织机构与信息管理流程1完整性管理组织机构（1）决策层

20、（2）管理层（3）执行层（4）作业层（5）督导层2022/9/22中国特种设备检测研究院三、油气管道完整性管理术流程（一）组织机构与信息管理流程决策层管理层执行层作业层督导层指信息下达流程指信息反馈流程2 完整性管理决策指令传递流程2022/9/22中国特种设备检测研究院三、油气管道完整性管理术流程（二）一般工作流程检 测检 查评 价缺 陷危险迹象筛分：立即响应计划响应继续监测确定：时效性危险非可变危险非时效性危险活 动结 果分 类图15-14 完整性评价实施流程图2022/9/22中国特种设备检测研究院三、油气管道完整性管理术流程（二）一般工作流程1、外腐蚀危害数据收集、检查、综合完整性评价

21、（内检测、直接评价、试压或其它）准则和风险评价确定评价的时间间隔响应和事故减缓（维修、预防）其他危险的相关信息效能度量图15-15 针对外腐蚀的规定完整性管理方案（简要流程 2022/9/22中国特种设备检测研究院三、油气管道完整性管理术流程（二）一般工作流程2、内腐蚀危害数据收集、检查、综合完整性评价（内检测、直接评价、试压或其它）准则和风险评价确定评价的时间间隔响应和事故减缓其他危险的相关信息效能度量图15-16 针对内腐蚀的规定完整性管理方案（简要流程）2022/9/22中国特种设备检测研究院三、油气管道完整性管理术流程（二）一般工作流程3、应力腐蚀开裂数据收集、检查、综合准则和风险评价

22、完整性评价运行期间泄漏或由SCC引起泄漏确定评价间隔不要求采取措施开挖检查效能度量其它危险相关信息重新确定评价间隔工程评价水压试验工程评价再次进行水压试验程序工程评价再次水压试验程序其它检查程序不要求采取措施没发现SCC发现SCC因SCC失效无SCC失效完整性评估、事故减缓措施（维修或预防）和评价间隔2022/9/22中国特种设备检测研究院三、油气管道完整性管理术流程（二）一般工作流程4、缺管缺陷响应与减缓效能度量其它危险的相关信息确定评价时间间隔准则和风险评价数据的收集、检查、综合完整性评价2022/9/22中国特种设备检测研究院三、油气管道完整性管理术流程（二）一般工作流程5、安装缺陷准则

23、与风险评价数据收集、检查、综合完整性评价响应与减缓措施效能度量其它风险的相关信息确定评价间隔2022/9/22中国特种设备检测研究院三、油气管道完整性管理术流程（二）一般工作流程6、设备缺陷准则和风险评价数据收集、检查、综合完整性评价（O&M规程）响应与减缓措施效能度量其它风险的相关信息确定评价的时间间隔2022/9/22中国特种设备检测研究院三、油气管道完整性管理术流程（二）一般工作流程7、第三方破坏准则和风险评价数据收集、检查、综合完整性评价（O&M规程、审查/检查）响应与减缓措施人员资质与步骤效能度量其它风险的相关信息确定评价的时间间隔2022/9/22中国特种设备检测研究院三、油气管道完整性管理术流程（二）一般工作流程8、