金濤

(中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300452)

管道智能內(nèi)檢測作為海底管道完整性管理的一種有效手段，正在被推廣和應(yīng)用，管道管理者會積累越來越多的海底管道智能內(nèi)檢測數(shù)據(jù)。而當(dāng)前，對于管道內(nèi)檢測數(shù)據(jù)的分析和管理還僅僅停留在表層，主要就是了解管道缺陷多不多，最嚴(yán)重的缺陷在什么位置，剩余強(qiáng)度如何，初步評估下剩余壽命，簡單說就是管道在當(dāng)前情況下含缺陷運(yùn)行是否安全。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，至2016年底中海油已有愈百條海底管道實(shí)施了內(nèi)檢測，其中部分管道進(jìn)行了多輪內(nèi)檢測，獲得了大量的數(shù)據(jù)。在當(dāng)前提倡大數(shù)據(jù)附加值的背景下，應(yīng)該對海底管道內(nèi)檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行深入的分析，為海底管道的運(yùn)行管理提供科學(xué)的依據(jù)，從源頭上降低海底管道的風(fēng)險(xiǎn)。

1 管道內(nèi)檢測數(shù)據(jù)的類別

目前國際管道檢測公司如ROSEN、TDW、Romstar、Baker Hughes等提供的檢測報(bào)告中，參數(shù)主要分為兩類，一類是位置參數(shù)，表明缺陷在管道上的所處位置，包括絕對里程、相對里程、時(shí)鐘方位和表面位置；第二類是特征參數(shù)，表示缺陷的尺寸信息，包括缺陷長度、寬度和相對深度，如表1所示。

表1 管道內(nèi)檢測報(bào)告缺陷參數(shù)列表

2 內(nèi)檢測數(shù)據(jù)的分析利用

數(shù)據(jù)的利用主要包括缺陷適用性評價(jià)、再檢周期、缺陷沿程分布規(guī)律、時(shí)鐘方位分布規(guī)律、相對焊縫分布特點(diǎn)等；也包括單條多次檢測數(shù)據(jù)的缺陷比對，分析腐蝕發(fā)展趨勢，對該管道未來腐蝕發(fā)展方向做出科學(xué)預(yù)測。

（1）剩余強(qiáng)度評價(jià)。腐蝕缺陷剩余強(qiáng)度評價(jià)，國際上有不同的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，如ASME B31G, Modified B31G(0.85dL)，RSRENG 和DNV F-101，這些方法均是采用流變應(yīng)力理論，在缺陷有效面積、流變應(yīng)力等參數(shù)選擇方面有所不同。另外需要注意的是每個評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)其保守性和適用性稍有不同，在采用時(shí)需要考慮實(shí)際需求，具體的評價(jià)方法詳見各標(biāo)準(zhǔn)，此處不做贅述。

（2）腐蝕速率及剩余壽命評價(jià)。最準(zhǔn)確的腐蝕速率的計(jì)算方法就是基于兩輪內(nèi)檢測數(shù)據(jù)所計(jì)算的腐蝕速率，其計(jì)算公式如下所示：

其中：CR為腐蝕速率，mm/年；d2為后一次腐蝕深度，mm；d1為前一次腐蝕深度，mm；t2為后一次檢測時(shí)間，年；t1為前一次檢測時(shí)間，年。則剩余壽命計(jì)算公式為：

其中：RL為剩余壽命，年；CR為腐蝕速率，mm/年；d’為允許腐蝕的深度，mm；d0為已腐蝕深度，mm。

（3）腐蝕分布規(guī)律分析。通過分析缺陷點(diǎn)絕對里程位置，相對焊縫位置，時(shí)鐘方位分析等，判斷管道沿程的腐蝕敏感區(qū)間和方位區(qū)間，并分析每個管節(jié)上的腐蝕敏感位置，進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析，為后續(xù)的風(fēng)險(xiǎn)控制提供依據(jù)和防控方向。

3 案例應(yīng)用

（1）管道基本信息。本案例對渤海油田雙層混輸海管的兩次內(nèi)檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析和評估，該海管投運(yùn)至今共運(yùn)行11年。曾間隔兩年實(shí)施了兩次內(nèi)檢測，結(jié)果發(fā)現(xiàn)內(nèi)管有較嚴(yán)重的內(nèi)外腐蝕，尤其是在某1km長的范圍內(nèi)存在較為嚴(yán)重的外腐蝕，缺陷數(shù)量如表2所示。

表2 兩次內(nèi)檢測概況

（2）剩余強(qiáng)度評價(jià)。剩余強(qiáng)度評價(jià)針對第二次的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行，且考慮到篇幅問題，只選取了缺陷長度和深度較嚴(yán)重的缺陷共計(jì)73個缺陷進(jìn)行了剩余強(qiáng)度的分析評估，評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分別選取了ASME和DNV規(guī)范，并進(jìn)行了對比，結(jié)果如圖1所示。

圖1 剩余強(qiáng)度評價(jià)結(jié)果

從圖1可看出，兩種評估方法所評價(jià)出的最小剩余強(qiáng)度缺陷約位于里程500m處，該缺陷的相對深度為49%，缺陷長度為166mm。而該條管道壁厚減薄最大的缺陷點(diǎn)為79%，也由此看出。剩余強(qiáng)度最小的缺陷點(diǎn)并非是深度最大的缺陷點(diǎn)，這也告誡管道管理者不要僅僅關(guān)注壁厚減薄最大的缺陷點(diǎn)，而是要從強(qiáng)度的角度綜合分析缺陷的風(fēng)險(xiǎn)。

（3）腐蝕速率分析。從兩次檢測數(shù)據(jù)看出，相對于內(nèi)腐蝕來說其外腐蝕缺陷發(fā)展較快也較嚴(yán)重，因此腐蝕速率分析只針對51個較嚴(yán)重外腐蝕缺陷進(jìn)行，經(jīng)過比對腐蝕速率分析結(jié)果如圖2。

由圖可知經(jīng)過約兩年的時(shí)間腐蝕缺陷深度最大增加了42%，最小增加了10%，年腐蝕速率為最高達(dá)4mm/a。

圖2 腐蝕速率計(jì)算結(jié)果

4 結(jié)語

（1）管道內(nèi)檢測數(shù)據(jù)有非常大的利用空間，既要從缺陷的特征參數(shù)來分析其剩余強(qiáng)度、腐蝕發(fā)展情況和嚴(yán)重程度，還要從位置參數(shù)來整體分析腐蝕的分布情況和腐蝕的敏感區(qū)間獲得更多的信息，為后續(xù)海管的風(fēng)險(xiǎn)分級管理提供依據(jù)。

（2）案例中不但對管道的適用性進(jìn)行了評估，也從缺陷的特點(diǎn)、分布情況和發(fā)展情況結(jié)合介質(zhì)的腐蝕性等數(shù)據(jù)，對管道的未來運(yùn)行安全性進(jìn)行了預(yù)測和分析。