1-什么是管道完整性

第1章管道完整性管理概述

一、基本概念

•“完整性”

–一种未受损坏的条件

•管道完整性

–管道承受施加其上的载荷和安全运行的能力

•含义

–管道在功能上是完整的–管道始终处于受控状态

–管理者已经并仍将不断采取行动，防止管道事故的发生

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基本概念

•实质

–评价不断变化的管道系统的风险因素，并对相应的维护活动作出调整，反映了当前管道安全管理从单一安全目标发展到优化、增效、提高综合经济效益的多目标趋向。

•基本思路

–调动全部因素改进管道安全性，并通过循环实践，不断完善。

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内容提要

•基本概念

•方法与程序•法规、标准体系

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基本概念

•管道完整性管理PIM

–对所有影响管道完整性的因素进行综合的、一体化的管理，是以管道安全为目标的系统管理体系。

•做法

–管道公司通过对管道运营中面临的风险因素的识别和评价，制定相应的风险控制对策，执行风险减缓措施，从而将管道运营的安全水平控制在合理的、可接受的范围内，达到减少事故发生、经济合理地保证管道安全运行的目的。

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总览

对象管理

管内管涂阴介质

极检评对体

层

保测

价

策

护

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1

内容

内容如下：

•拟定工作计划，工作流程和工作程序文件

•进行风险分析，了解事故发生的可能性和将导致的后果，制定预防和应急措施

•进行管道完整性检测，了解管道可能发生的事故的原因和部位

•采取修复或减轻失效威胁的措施•测定完整性管理的效果，确定再评价周期•培训人员，不断提高人员素质

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特点

•时间完整性

–贯穿管道设计、施工到运行维护的全过程，即全寿命管理。

•数据完整性

–要求从数据收集、整合、管理等环节，保证数据完整、准确。

•过程完整性

–持续进行、定期循环、不断改善。

•灵活性

–不存在适用于各种各样管道的“唯一”或“最优”的方案

9完整性管理程序基本要素

程序要素

完整性管效能测试联络方案

变更管理质量控制理方案

方案

方案

方案

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原则

遵循下述原则

•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

•要明确管道完整性管理的职责、建立管理流程、配备必要的手段

•对相关的信息进行分析整合

•结合管道的特点，进行动态的完整性管理•采用各种新技术

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与传统管道安全管理的区别

以前的做法

应对从事故到事故

事故

管道安全（完改进或制没有不更新好性）检查订计划事故计划

事故

新方法

预防无事故

无事故

管道完整性管

管道完整理系统

性审查

计划

无事故

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•完整性管理方案：

–执行步骤说明，应包括预防、探测和减缓措施，还应制定一个措施实施的时间表；

•效能测试方案：

–关注的是完整性管理程序提高管道安全性的效果

•联络方案：

–与员工、公众、应急人员、当地公务人员及管理部门进行有效联络的方案。该方案应通报有关完整性管理方案的信息及所获得的结果

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2

•变更管理方案：

–确保对管道系统的设计、运行或维护发生变更所带来的潜在风险进行评估；

–在变更发生之后，适当时，应将其纳入以后的风险评估中。

13二、方法与程序

两种方法：

•预先规定的方法——定期

–适用于资料、数据较少的情况

•基于性能的方法——基于风险

–需要更多的数据资料以完成较大范围的风险分析和评价。在检测周期、工具及其他措施的选择上有较大的灵活性。

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流程要点

要点

•识别和分析实际的和潜在的能够导致管道事故的因素•分析管道事故的可能性及危害程度

•提出综合的、完整的分析和降低风险措施的方案•提出建设性的、易于交流的选择和执行降低管道风险的方法

•以提高管道运行安全性为目标，建立和跟踪系统运行情况

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•质量控制：

–“运营公司满足其完整性管理程序所有要求的文件。

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流程

管道潜在危险识别

数据采集分析整合

确定管道对HCA原始数据采集的潜在影响分析整合风险评价

原始风险评价制订基线未完成

评价计划

各种危险评价

检测和减缓风险措施完整性评价

修订检测和减评价程序更新、整合、缓风险计划

效果检查数据

再次风险完整性评价维护措施响应评价

管理变化

ASME B31.8S 输气管道完整性管理流程图API 1160 液体管道完整性管理流程图

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主要环节

•潜在危险识别•风险评价•完整性评价

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3

潜在危险识别

材质劣化

•腐蚀•疲劳

•应力腐蚀（SCC）•氢致裂纹（HIC

）

19潜在危险识别

•断裂

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潜在危险识别•第三方破坏

23潜在危险识别

结构失稳

——

凹陷、皱折

20

潜在危险识别

•

输气管道的长程断裂

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潜在危险识别——地质灾害

24

4

潜在危险识别

管道防腐层以及阴极保护体系——完整性的组成部分

夹石

皱折

腐蚀

锈蚀

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风险评价

基于风险的检测策略：

•代表了新一代的检测方法•专注于给设施带来最大风险的设备和相关的劣化机理典型检测计划的风险

•检验周期的确定更多的依赖

于设备的状况（视情检测），风险

而不是原来所采取的硬性规定的周期。使用RBI和优化的检测计划的风险

不受RBI影响的剩余风险

•

可以识别当前检测技术及其检测活动水平

应用方面的不足，实施其它风险减缓措施。

27压力试验

•许多管道不能采用内检测，对此，可采用压力试验来完成。•水压实验的局限性：

–需要停输进行，且具有破坏性；

–试验用水需要获得许可，对被油品污染之后的水的排放和处理也很复杂；

–对腐蚀缺陷，尤其是局部腐蚀不是很有效。

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危害因素总结（PRCI）——3大类９小类21项

•与时间有关的因素

外腐蚀； 内腐蚀； 应力腐蚀开裂•稳定因素

与制管有关的缺陷——管体焊缝缺陷；管体缺陷

与焊接/组装有关的缺陷——管体环焊缝缺陷；组装焊缝缺陷；折皱弯头或翘曲；磨损/管子破损/管接头损坏管子； 设备——“O”形垫片损坏；控制/泄压设备失灵；密封/泵填料失效；其他•与时间无关的因素

第三方/机械损坏——甲方、乙方或第三方造成的损坏（瞬间/直接损坏）；以前损坏的管子（延迟性损坏形态）；故意破坏 误操作——操作方法不正确

环境因素——寒冷天气；雷击；大雨或洪水；土体移动

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完整性评价的方法

•

压力试验

–与时间有关的因素有：外腐蚀、内腐蚀、应力腐蚀开裂以及和其他环境有关的腐蚀机理；

–与制管有关的缺陷因素

•内检测

–内／外腐蚀评价–裂纹评价

–第三方损坏和机械损坏因素评价

•直接评估方法

•

其他（能够提供对管线条件等效了解的其它方法）

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三、法规标准体系

•美国•中国

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5

美国管道完整性管理的法规标准体系

•

管道安全法

–1968年第一部与管道安全有关的立法——《天然气管道安全法案》（the Natural Gas Pipeline Safety Act，P.L.90-481）–授权运输部（Department of Transportation, DOT）：

•管道安全管理（通过OPS)•制定管道安全的联邦规章

•建立管道设施的设计、安装、应急、试验、建设、运行、更换和维护等的最低安全标准。

–重新授权和修改达十余次

•《国土安全法》

–2002年11月25日签署（Homeland Security Act，P.L. 107-296），–成立国土安全部（DHS）–授权TSA

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OPS管道安全管理

•承担委派给DOT领导管道安全的全部职责，按每公里管道收取费用。•

大约有170名职员（包括88名检验员），还授权给州内管道安全办公室。2006年，可用的管道安全检验员大约有400个。•

用一系列的策略促进遵守安全标准：管道设施和建设项目的物理检验；管理体系的程序检验；安全事故调查；维持与管道运营商的对话等。•

通过多种交流方式，如发布草案、条例、指导手册、公共会议等，阐明其预定期望。•

依靠一些强制措施，包括行政措施和民事处罚，纠正管道运营商的安全违章。•

自从1997年以来，日益加强鼓励在“高后果”地区的实施管道“完整性管理”程序。高后果的地方包括人口中心、商业航运水道以及如饮用水供给或生态保护区等的环境敏感区域。

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重要法规

•

《H. R. 3609: The Pipeline Safety Improvement Act of 2002》，简称为PSIA，中文译为《H.R.3609：关于增进管道安全的法案》，2002年11月美国国会通过了该法案。2002年12月27日，布什总统签署生效。

–该法案第14章中要求管道公司在高风险地区（HCA）实施管道完整性管理。–对管道完整性管理的强制性要求。–写入了ANSI相关标准的部分内容。

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美国油气管道安全管理体系的基本框架

立法

管理

Law

President

运输部国土安全部（DOT）（DHS）House

Senate

管道与危险材料安全管道安全管理局

管理局（PHMSA）（TSA）

管道安全办公室

（OPS）

联邦规章

州法律

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TSA管道安全管理

•

2003年12月17日，国土安全的总统7号令，明确DHS作为管道安全的领导机构，并指导DOT“在制订所有形式的关于危险物质的运输规章方面”给予合作。

•

在2003年，TSA发起了合作安全审查（Corporate Security Review，CSR）程序，该机构访问了美国最大的管道和天然气配送运营商，审查他们的安全计划并检验设施。•

发表了关于遭受恐怖袭击后进行恢复的法律事宜，如FBI控制犯罪现场和管道恢复时的国家征用权。•

2004年，TSA领导了与其它联邦机构、加拿大天然气资源部合作的跨国界管道系统的易损性评估。•

在2005年1月，TSA、能源部和联邦能源执行委员会按照HSPD-7的规定联合建立了国家能源协调委员会（Energy Government Coordinating Council，EGCC），与工业伙伴合作协调对重要基础设施的保护程序和安全信息共享。

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重要法规

制定此法案的目的：

•推进并加速管道在后果严重地区（HCA）的完整性评价。

•促使管道公司建立和完善管道完整性管理体系•促进政府发挥审核管道公司管道完整性管理计划方面的作用

•增强公众对管道安全的信心。

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6

重要法规

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(管径小于或等于12in(305m)最大工作压力小于或等于1200psi (8.27 MPa)时，狭长地带宽度为300ft ( 91.4 m)；管径大于或等于30in (762 mm)，最大工作压力大于或等于1000psi (6.9MPa) 时，狭长地带宽度为1000ft(305m))

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重要法规

后果严重场所、有威胁管段及潜在影响区

PIZ ( Potential Impact Zone)：

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重要法规

•联邦规则对危险液体管道完整性管理计划内容的要求：

–确定影响危险液体管道(HCA)的管段位置。主要考虑液体漏失是否会影响HCA。

–制定影响危险液体管道HCA的管段的基准数据的检测计划(Baseline Assessment Plan)。–定期进行完整性评价，间隔不大于5年。–由专家审核评价结果。–修复或减轻造成威胁的因素。–进行风险分析并控制风险。

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重要法规

•输气管道后果严重地区中后果严重场所( Sites of High Consequence Areas)

–位于HCA内的建筑物或场地，如果有证据证明在任何12个月的期间内，有20人以上使用该建筑物或场地不少于50天，则认定该建筑物或场地为HCA中的后果严重场所。

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重要法规

危险液体管道后果严重地区(HCA)的确定：

•后果严重区——美国人口调查局定义的城市化地区（至少50000 人口，人口密度至少1000 人／mile2）。•人口密集区——美国人口调查局定义的人口集中地区。例如，城市、城镇、乡村和其它居民及商业区。•商业航运的水道。•环境敏感地区。

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重要法规

•美国实行完整性管理的时间框架•内检测

–从最高风险区域开始

–2012年12月完成所有高风险地区的评价–2007年7月完成50%高风险地区的评价–除中等风险的3类或4类地区外，2015年12月前完成全部评价

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7

重要法规•美国实行完整性管理的时间框架•直接评价

–从最高风险区域开始

–所有高风险地区2009年12月以前完成评价–2006年12月以前完成50%高风险地区的评价–除中等风险的3类或4类地区外，2012年12月前完成全部评价

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标准举例

完整性管理标准

•ASME B31.B S2001，输气管道完整性管理标准

•API RP1160，管理危险液体管道完整性管理推荐做法

检测与评价标准

•NACE RP0102－2002 管道内检测的推荐做法

•NACE ECDA Standard RP0502-2002，管道外腐蚀直接评估方法•NACE ICDA Standard-TG 04 （2003）管道内腐蚀直接评估方法•NACE SCC DA Standard-TG 04 ，管道SCC直接评估方法•ASME B31.G 确定腐蚀管线剩余强度手册•API 579－2000 服役适用性•API RP580 基于风险的检测其他

•管道修复与维护技术标准•人员资格评定、认证标准

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标准举例

基于风险的检测规范体系

•API RP 580——推荐做法

•API pub 581——资源文件，是API RP 580原则性论述的具体展开•

API 570——是RBI思想、原则的具体运用。

API RP 580

API pub 581API 570一般

具体

47重要法规

《管道检验、保护、强制执行和安全法案》•2006年12月29日，签署生效

•将防止第三方挖掘损坏管道程序提升到联邦一级水平。•当管道在挖掘中被碰伤时，要求挖掘者必须向管道公司报告。此外，还授权为国家911统一呼叫系统提供资金，要求其应在更多的州开通。

•持续管道完整性管理程序到2010年。

•要求DOT到年底必须发表配送管道的完整性管理规则。

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标准举例

管道完整性管理标准特点：•过程标准，描述完整性管理涉及到的过程。•

提供管道运行管理的模式和理念：

–完整性管理始于管道合理的设计、选材和施工，并贯穿管道的整个运行寿命期间。

–提供管道安全、有效、经济的运行的管理模式，并规定了相关的具体要求。

•管道完整性管理标准不是一种单一的、具体的技术指标标准，而是一种管理行为标准，它是建立在众多基础的、单一的技术规范基础之上的一种综合的管道管理规范体系。

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2、中国的管道安全管理法规标准体系

•作为压力管道列入特种设备的监察范围：•

压力管道

–长输管道——是指产地、储存地、使用单位之间的用于运输商品介质的管道，主要是原油管道、天然气管道和成品油管道。

–工业管道——是指工业企业所属的用于运输工艺介质的工艺管道、公用工程管道和其他辅助管道。工业管道主要集中在石化炼油、冶金、化工、电力等行业。

–公用管道——是指城镇范围内用于公用事业或民用的燃气管道和热

力管道。

•

三大种类管道分属于不同的行业，管理体制上各自为政。

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管道法规标准体系

劳动法

安全生产法

质量法

法律

特种设备安全监察条例危险化学品安全管理条例行政法规

压力管道安全管理与监察规定

部门规章

安全技安全管监督检验其它规范规范性文件

术监察理规则规则文件

设计制造安装使用国家、行业维修改造技术标准

与企业标准

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结束语

•管道完整性管理是一项复杂的系统工程。•带来了系列技术革新。

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完整性管理标准建设在近年来取得重大进展：

•SY/T 6621-2005 输气管道系统完整性管理•

SY/T 6648-2006 危险液体管道的完整性管理•GB11345－89钢质管道超声波无损检测方法•GB/T16805－1997 液体石油管道压力试验

•SY/T6477－2000含缺陷油气输送管道剩余强度评价方法（第1部分：体积型缺陷）

•SY/T6151－1995钢质管道管体腐蚀损伤评价方法•

SY/T6597－2004 钢质管道内检测技术规范

•

SY/T6553－2003管道检验规范，在用管道系统检验，修理，改造和再定级

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