楊春林，袁鏡清，張愛良，宮彥雙，郝曉東，楊云成

（1.塔里木油田公司油氣工程研究院，新疆 庫爾勒 841000；2.中國石油規(guī)劃總院，北京 100029）

隨著石油與天然氣的迅速發(fā)展，管道作為油氣輸送的重要通道和傳輸設(shè)施，存在著一定的安全風險。據(jù)統(tǒng)計，我國現(xiàn)有長距離油氣輸送管線 4.86× 104km，城市燃氣管道10×104km 左右，其中有60%已進入事故多發(fā)期，潛在危險很大[1]。一旦管道發(fā)生泄漏，危及公眾人身與財產(chǎn)安全，易對環(huán)境產(chǎn)生毀滅性損害[2]。管道完整性管理可將管道運營的風險水平控制在合理、可接受的范圍內(nèi)，通過完整性管理方法和手段對可能使管道失效的主要威脅因素進行檢測、檢驗。據(jù)此對管道的完整性進行評估，最終達到持續(xù)改進、減少和預防管道事故的發(fā)生，經(jīng)濟合理地保證管道的安全運行。

油氣輸送管道完整性管理是指運營單位為保證管道始終處于安全、平穩(wěn)、高效的狀態(tài)下運行所進行的數(shù)據(jù)采集、高后果區(qū)識別及風險評價、檢測評價（包括內(nèi)檢測、內(nèi)腐蝕直接評價、外腐蝕直接評價、適用性評價等）、維修維護管理、效能評價等一系列活動。其中數(shù)據(jù)采集是開展后續(xù)分析評價工作的重要前提和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)采集的完整性和有效性對于管道完整性評價的準確性和制定完整性管理相關(guān)決策至關(guān)重要。因此對油氣田管道完整性管理中數(shù)據(jù)采集需求的研究具有重要的意義。文中根據(jù)油氣領(lǐng)域各種行業(yè)標準、規(guī)范和技術(shù)導則對集輸油管道、集輸氣管道運行期開展各類識別、評價工作（包括高后果區(qū)識別、風險評價、直接評價、適用性評價）的數(shù)據(jù)進行了梳理與分析，并提供了參考標準和要求，是管道完整性管理工作的重要基礎(chǔ)，對后續(xù)完整性管理工作具有重要意義。

1 高后果區(qū)識別

在《中國石油天然氣股份有限公司油田集輸管道檢測評價及修復技術(shù)導則》、《中國石油天然氣股份有限公司氣田集輸管道檢測評價及修復技術(shù)導則》中，對油氣田高后果區(qū)識別工作進行了闡述，其基本工作內(nèi)容包括：地區(qū)等級劃分、根據(jù)識別原則進行高后果區(qū)識別、確定再識別間隔。

1.1 地區(qū)等級劃分

與輸油管道相比，GB/T 50253[3]、GB/T 50251[4]中關(guān)于集輸油氣管道在地區(qū)等級劃分規(guī)定上存在一定區(qū)別。GB/T 50251 中闡明：在一、二級地區(qū)內(nèi)學校、醫(yī)院以及其他公共場所等人群聚集的地方應按三級地區(qū)選取。關(guān)于地區(qū)等級的具體說明對照見表1。

表1 地區(qū)等級說明Tab.1 District level

1.2 識別原則

在集輸油管道、集輸氣管道的高后果區(qū)識別工作中，除管道經(jīng)過四級地區(qū)、三級地區(qū)這一判據(jù)外，集輸油管道的關(guān)注區(qū)域范圍門檻值為 50 m 和200 m，而集輸氣管道的關(guān)注點則為潛在影響半徑的計算與特定場所的識別。由于集輸油管道發(fā)生泄漏或失效后易對人類居住、自然環(huán)境、水源、交通運輸設(shè)施、易燃易爆場所等產(chǎn)生不利影響，因此集輸油管道兩側(cè)200 m 范圍內(nèi)存在戶數(shù)≥50 戶的村莊和鄉(xiāng)鎮(zhèn)、國家自然保護區(qū)（如濕地、森林、河口等）、水源、河流、大中型水庫；兩側(cè)50 m 范圍內(nèi)存在高速公路、國道、省道、鐵路及易燃易爆場所等；以及經(jīng)過四級地區(qū)、三級地區(qū)時被識別為高后果區(qū)。因集輸氣管道一旦發(fā)生泄漏或失效后易引起爆炸等惡性安全事故，尤其對于特定場所（包括人員難以疏散的建筑區(qū)域和一年內(nèi)≥50 天的時間里≥30 人聚集的場所）影響較大，因此對于管徑D>762 mm 且MAOP（Max Allowance Operation Pressure，簡稱MAOP，即最大允許操作壓力）>6.9 MPa 的管道、D<273 mm 且MAOP<1.6 MPa 的管道采用潛在影響半徑界定相對安全區(qū)域范圍，其他管道采用200 m的門檻值。具體說明如圖1 所示。

1.3 識別間隔

根據(jù)Q/SY 1180.2[5]，識別間隔應滿足如下幾項：定期開展高后果區(qū)識別工作；識別間隔應≤12 個月；當一個地區(qū)的長期發(fā)展規(guī)劃足以改變該地區(qū)的現(xiàn)有地區(qū)等級時，應按發(fā)展規(guī)劃劃分管道地區(qū)等級。

2 風險評價

風險評價的實質(zhì)是按照風險的定義R=C×P（其中，R 為風險，C 為后果，P 為可能性，均無量綱），進行失效可能性和失效后果分級（或分值）計算，然后根據(jù)標準（如GB/T 27512[6]）進行風險等級的具體劃分。文中重點研究關(guān)于地質(zhì)災害風險評價與第三方破壞風險評價的相關(guān)標準要求。

圖1 高后果區(qū)識別原則Fig.1 Recognition principle of high consequence areas: a) oil collection and transmission pipeline; b) gas collection and transmission pipeline

2.1 地質(zhì)災害風險評價

依據(jù)GB/T 32167[7]第9.4 節(jié)所述：應遵循SY/T 6828[8]的要求，建立地質(zhì)災害風險管理程序；應根據(jù)地質(zhì)災害風險評價結(jié)果，采取針對性監(jiān)測或工程治理措施。同時，在《中國石油天然氣股份有限公司 氣田集輸管道檢測評價及修復技術(shù)導則》第5.1 節(jié)中對于地質(zhì)災害可能引起的失效提出以下幾項指標：氣田集輸管道所經(jīng)地形地貌；氣田集輸管道是否經(jīng)過地質(zhì)災害敏感點區(qū)域（例如滑坡、地面沉降、地面塌陷的區(qū)域等）；是否存在水利工程、挖砂及其他線路工程建設(shè)活動；降雨是否容易引發(fā)地質(zhì)災害。同時，在第5.2 節(jié)中對于地質(zhì)災害可能引起的失效也提出以下幾項指標：是否已識別災害點、地形地貌、降雨敏感性、土體類型、管道敷設(shè)方式、人類工程活動、管道保護狀況。結(jié)合SY/T 6828[8]中相關(guān)要求，就可進行地質(zhì)災害風險評價。

2.2 第三方破壞風險評價

關(guān)于第三方損壞風險控制，在GB/T 32167[7]第9.3 節(jié)提出：任何管道交叉處或管道中心線兩側(cè)5 m 內(nèi)的施工活動都應納入第三方施工管理程序；應與施工活動方建立聯(lián)系，并簽署管道保護協(xié)議，施工時管道企業(yè)有人現(xiàn)場監(jiān)護；應參照風險評價報告的風險信息進行公眾宣傳等措施。同時，《中國石油天然氣股份有限公司氣田集輸管道檢測評價及修復技術(shù)導則》第5.1 節(jié)中對于第三方損壞可能引起的失效提出以下幾項二級指標：氣田集輸管道沿線是否存在露管；巡線頻率；氣田集輸管道沿線兩側(cè)5 m 范圍內(nèi)是否存在第三方施工；氣田集輸管道沿線兩側(cè)5 m 范圍內(nèi)是否存在違章建筑、雜物占壓；氣田集輸管道沿線是否存在重車碾壓且未采取相應保護措施；氣田集輸管道沿線標志樁、警示樁是否齊全；管道地面裝置是否有效保護。另外，在第5.2 節(jié)中對于第三方損壞可能引起的失效也提出以下幾項指標：埋深、巡線、公眾宣傳、管道通行帶與標識、打孔盜氣、管道上方活動水平、管道定位與開挖響應、管道地面設(shè)施、公眾保護態(tài)度、政府態(tài)度。同時，基于管道敷設(shè)地區(qū)實際情況，存在可能的農(nóng)耕操作對管道外防腐層以及本體產(chǎn)生的破壞，故有必要關(guān)注管道兩側(cè)5 m 范圍內(nèi)的農(nóng)耕機具作業(yè)。

3 直接評價

直接評價的工作流程為預評價、間接檢查、直接檢測、后評價。直接評價按照關(guān)注的腐蝕區(qū)域分為內(nèi)腐蝕直接評價和外腐蝕直接評價。

內(nèi)腐蝕直接評價（Internal Corrosion Direct Assessment，簡稱ICDA）一般基于管輸介質(zhì)特點，分別按照 NACE SP0208—2008[9]、NACE SP0110— 2010[10]、NACE SP0206—2016[11]、NACE SP0116— 2016[12]進行液體石油、濕天然氣、干天然氣、混輸管道的內(nèi)腐蝕直接評價。評價過程中生成如下關(guān)鍵性數(shù)據(jù)：ICDA 可行性判斷結(jié)果、ICDA 區(qū)域劃分依據(jù)、ICDA 區(qū)域劃分結(jié)果、最有可能發(fā)生內(nèi)腐蝕的位置信息、最有可能發(fā)生內(nèi)腐蝕的位置排序原則、直接檢測采用的檢測方法、選擇直接開挖檢測點的原因、直接開挖檢測點的內(nèi)壁腐蝕檢測結(jié)果、剩余強度評價結(jié)果、剩余壽命預測結(jié)果、ICDA 再評價時間間隔、ICDA的有效性。

外腐蝕直接評價一般根據(jù)SY/T 0087.1—2006[13]和NACE SP0502-201[14]等標準進行。實際工作具體化為：敷設(shè)環(huán)境調(diào)查、腐蝕環(huán)境檢測、防腐層檢測、陰極保護有效性檢測、開挖檢測等。

4 適用性評價

適用性評價內(nèi)容包括：管道剩余強度評價、管道剩余壽命預測、材料適用性評價。

4.1 剩余強度評價

當管道含有缺陷時，其強度會因不同缺陷情況而減小，因此對含缺陷管道的剩余強度評價就構(gòu)成了管道完整性管理及其適用性評價的一個非常重要的方面。管道常見且需要進行評價的缺陷及推薦評價標準有：腐蝕缺陷（ASME B31G[15]、SY/T 6151[16]、GB/T 30582[17]和SY/T 0087.1[13]）、制造缺陷（SY/T 6477[18]、GB/T 30582[17]和ASME B31G[15]）、平面型缺陷（BS 7910[19]、SY/T 6477[18]和GB/T 19624[20]）、凹陷（SY/T 6996[21]）。

4.2 剩余壽命預測

根據(jù)危害管道安全的主要潛在危險因素選擇管道剩余壽命預測方法。管道腐蝕缺陷的剩余壽命預測可按照 GB/T 30582[17]附錄F 或其他技術(shù)規(guī)范及標準進行，如ASME B31G[15]、TSG D7003[22]。在剩余壽命預測中，關(guān)鍵的工作是對腐蝕速率的確定。確定的方式主要有如下幾種：

1）在無法確定腐蝕開始時間時，用最大腐蝕深度÷服役時間；2）采用現(xiàn)場埋地檢測片或管內(nèi)掛片、探針的腐蝕速率監(jiān)測結(jié)果；3）采用同等材質(zhì)試片在同等工況下的室內(nèi)腐蝕模擬實驗獲取的腐蝕速率；4）基于2 次內(nèi)檢測結(jié)果進行比對，確定腐蝕發(fā)展速率。

4.3 材料適用性評價

根據(jù)GB/T 30582[17]第7.2 節(jié)所述：材料適用性評價應在材料性能試驗的基礎(chǔ)上，開展化學成分、金相組織、力學性能、特殊服役條件評價等工作；輸送石油天然氣介質(zhì)的管道材料適用性評價見 7.2.2 與7.2.3。在第7.2.2 節(jié)介紹了材料適用性評價項目需開展的材料測試種類與數(shù)量，在第7.2.3 節(jié)介紹了各種鋼級材料對化學成分、金相組織、力學性能、特殊服役條件性能的要求。

5 結(jié)語

管道完整性管理涉及管道的安全生產(chǎn)運營，數(shù)據(jù)采集是進行管道完整性管理工作的重要前提和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，對準確并合理地進行完整性管理計劃至關(guān)重要。在高后果區(qū)識別、風險評價、直接評價等各個環(huán)節(jié)應該按照相關(guān)標準和技術(shù)導則嚴格執(zhí)行，提高管道完整性管理工作的科學性。