吳 超， 崔瑩瑩， 楊 瑞， 溫 文， 胡 森， 牛亞琨， 楊?lèi)?ài)興

(1.中國(guó)石油管道科技研究中心， 河北 廊坊 065000； 2.中國(guó)石油管道公司， 河北 廊坊 065000)

按照中油管道相關(guān)規(guī)定，排查工作主要包括資料排查、底片復(fù)核、內(nèi)檢測(cè)信號(hào)復(fù)核、開(kāi)挖驗(yàn)證、實(shí)用性評(píng)價(jià)和修復(fù)處置、射線(xiàn)底片數(shù)字化等。管道公司于2017年10月30日開(kāi)始對(duì)2007年以來(lái)投產(chǎn)的27條在役管道和7項(xiàng)在建工程約126.5萬(wàn)道環(huán)焊縫進(jìn)行全面排查及處置，其中在役管道96萬(wàn)道口、在建工程30.5萬(wàn)道口，分布在全國(guó)14個(gè)省市自治區(qū)；涉及施工監(jiān)理單位11家、施工單位10家、無(wú)損檢測(cè)單位27家。排查量占中油管道排查總量的33%，位列5家管道運(yùn)營(yíng)企業(yè)之首。

2019年1月7日，中油管道下發(fā)了《關(guān)于油氣管道環(huán)焊縫安全風(fēng)險(xiǎn)排查治理有關(guān)事項(xiàng)的通知》，附件中明確了開(kāi)挖時(shí)間、開(kāi)挖數(shù)量、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等要求。按照該方案，管道公司共需開(kāi)挖驗(yàn)證2 620道焊口，2019年管道公司環(huán)焊縫排查治理主要包括2007-2016年建設(shè)的油氣長(zhǎng)輸管道28條，管道里程為11 632公里。截止到2019年6月底，管道公司共完成環(huán)焊縫缺陷開(kāi)挖驗(yàn)證867道焊口，工作進(jìn)度緩慢，本文通過(guò)建立能力模型，分析制約工作進(jìn)度的主要因素，從而提高管道公司環(huán)焊縫缺陷修復(fù)的工作能力。

1 油氣管道管體缺陷修復(fù)技術(shù)規(guī)范

2018年10月29日，國(guó)家能源局發(fā)布《油氣管道管體缺陷修復(fù)技術(shù)規(guī)范》(下稱(chēng)“規(guī)范”)，規(guī)范明確提出了管體缺陷常用修復(fù)技術(shù)包括：打磨、堆焊、補(bǔ)板、A型套筒、B型套筒、環(huán)氧鋼套筒、復(fù)合材料、機(jī)械夾具以及換管。環(huán)焊縫缺陷宜采用的修復(fù)方式有三種，分別為打磨、B型套筒及換管[2]。

當(dāng)油氣管道的環(huán)焊縫存在表面淺裂紋缺陷時(shí)，如果缺陷金屬的去除量滿(mǎn)足要求且無(wú)損檢測(cè)合格，可采用打磨修復(fù)；當(dāng)焊縫內(nèi)有氣孔、夾渣、未焊透等缺陷深度<0.8t(t—管壁厚度)時(shí)，應(yīng)采用B型套筒進(jìn)行永久性修復(fù)，缺陷深度≥0.8t，應(yīng)進(jìn)行換管修復(fù)[3-4]。

環(huán)焊縫缺陷修復(fù)作業(yè)流程如下圖1所示。

圖1 環(huán)焊縫缺陷修復(fù)作業(yè)流程

環(huán)焊縫缺陷修復(fù)作業(yè)主要包括缺陷評(píng)價(jià)、開(kāi)挖前缺陷定位、現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖、缺陷修復(fù)、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)、回填等13個(gè)步驟。管道公司憑借多年開(kāi)展完整性管理及評(píng)價(jià)的經(jīng)驗(yàn)，組織專(zhuān)家討論形成了一套開(kāi)挖驗(yàn)證流程，為了便于分析各階段的制約因素，我們將整個(gè)流程分為四個(gè)部分：一，前期階段主要包括下達(dá)修復(fù)計(jì)劃、分公司選商談判、招標(biāo)直至合同簽訂；二，驗(yàn)證階段主要包括勘察、協(xié)調(diào)賠償、開(kāi)挖作業(yè)坑、檢測(cè)及評(píng)價(jià)；三，修復(fù)階段主要包括套筒采購(gòu)，焊接，二次檢測(cè)等；四，恢復(fù)階段主要包括恢復(fù)防腐、作業(yè)坑回填及地貌恢復(fù)。

Berliner（1988）提出了教學(xué)中的專(zhuān)長(zhǎng)發(fā)展五階段，即新手階段（novice level）、后期新手階段（advanced beginner）、稱(chēng)職階段（competent level）、熟手階段（proficient level）以及專(zhuān)家階段（expert level）。在這五個(gè)階段的分析中，Berliner進(jìn)行了解釋界定，處于新手階段的教師主要是師范學(xué)校的實(shí)習(xí)生和從事教學(xué)第一年的教師，在本文中，為了區(qū)分參與實(shí)踐教學(xué)的學(xué)生和從事教學(xué)第一年的教師，將統(tǒng)一將本文的研究對(duì)象即參與實(shí)踐教學(xué)的學(xué)生稱(chēng)為實(shí)習(xí)教師。

2 最優(yōu)平均時(shí)間模型的建立

為更好的分析各分公司環(huán)焊縫修復(fù)效率，我們建立了平均最優(yōu)時(shí)間模型。借用統(tǒng)計(jì)分析法對(duì)分公司各時(shí)間節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分析研究，發(fā)現(xiàn)各節(jié)點(diǎn)變化規(guī)律和發(fā)展趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)焊縫修復(fù)過(guò)程中各環(huán)節(jié)時(shí)間點(diǎn)的正確解釋和預(yù)測(cè)。運(yùn)用數(shù)學(xué)方式，建立數(shù)學(xué)模型，對(duì)通過(guò)調(diào)查獲取的各種數(shù)據(jù)及資料進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)和分析，形成定量的結(jié)論。

2.1 前期階段

管道環(huán)焊縫缺陷修復(fù)過(guò)程中，前期階段為完整性中心下達(dá)修復(fù)計(jì)劃后，經(jīng)歷分公司選商談判，招標(biāo)，直至合同簽訂完成。各分公司選商談判、招標(biāo)單位相對(duì)固定，各公司施工力量較雄厚，前期階段時(shí)間主要用于合規(guī)流程，根據(jù)調(diào)研我們發(fā)現(xiàn)選商談判、招標(biāo)過(guò)程中選商方案及選商結(jié)果都需要經(jīng)過(guò)經(jīng)理辦公會(huì)審批，一般分公司經(jīng)理辦公會(huì)1周舉行一次，審批完成后平均合同流轉(zhuǎn)需要約5個(gè)工作日，這樣前期階段最優(yōu)平均時(shí)間定為20天。

2.2 驗(yàn)證修復(fù)及恢復(fù)階段

驗(yàn)證修復(fù)及恢復(fù)階段受分公司工作效率、土地賠償、地質(zhì)條件、施工單位效率等諸多因素影響，因此我們建立環(huán)焊縫缺陷修復(fù)工期數(shù)據(jù)庫(kù)，統(tǒng)計(jì)分析驗(yàn)證、修復(fù)及恢復(fù)所用時(shí)間，從數(shù)據(jù)庫(kù)中找到最優(yōu)平均時(shí)間。

統(tǒng)計(jì)學(xué)中有很多分析方法，例如均值法、中位值法、遞推平均法、高斯函數(shù)法。根據(jù)我們對(duì)同一階段各工序所用時(shí)間的分析，由于各公司所面臨的環(huán)境、工作效率不同，必然存在小概率的異常時(shí)間數(shù)據(jù)，大概率的時(shí)間數(shù)據(jù)會(huì)接近平均值。通過(guò)高斯數(shù)學(xué)模型選取大概率區(qū)間的時(shí)間值作為數(shù)據(jù)采樣的有效值，再計(jì)算其平均值作為最優(yōu)平均時(shí)間，這種方法能有效地減少小概率、強(qiáng)干擾對(duì)整體數(shù)據(jù)的影響，提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性[5]。

驗(yàn)證、修復(fù)及恢復(fù)所用時(shí)間服從(0,σ2)的高斯分布，其概率密度函數(shù)如下式(1)所示：

則區(qū)間(μ-σ

P(μ-σ

計(jì)算這些時(shí)間值的算術(shù)平均值作為優(yōu)化值如下式所示：

這樣我們就建立了環(huán)焊縫缺陷修復(fù)的最優(yōu)平均時(shí)間模型如下式(2)：

(2)

代表平均最優(yōu)時(shí)間，Ti表示前期所用時(shí)間。

高斯函數(shù)能很好的解決時(shí)間易受異常數(shù)據(jù)干擾、穩(wěn)定性差等問(wèn)題，一定程度上提高了最優(yōu)平均時(shí)間精度。

2.3 管道公司實(shí)例計(jì)算

根據(jù)管道公司2019年管道環(huán)焊縫缺陷修復(fù)時(shí)間節(jié)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)表中各環(huán)節(jié)時(shí)間，計(jì)算管道公司環(huán)焊縫缺陷修復(fù)驗(yàn)證、修復(fù)及恢復(fù)最優(yōu)平均時(shí)間,其中：

最后利用高斯函數(shù)法計(jì)算得到驗(yàn)證、修復(fù)及恢復(fù)階段最優(yōu)平均時(shí)間約為21天，比利用中位值法計(jì)算的最后平均時(shí)間將精度提高了1.3天，那么管道公司2019年環(huán)焊縫缺陷修復(fù)的最優(yōu)平均時(shí)間T=41天。

3 管道公司環(huán)焊縫開(kāi)挖修復(fù)能力

3.1 環(huán)焊縫開(kāi)挖修復(fù)能力影響因素分析

1)自身能力。根據(jù)體系文件《管道線(xiàn)路第三方施工監(jiān)督管理規(guī)定》中規(guī)定涉及第三方施工的管道開(kāi)挖，需在輸油氣站(作業(yè)區(qū))管道管理人員監(jiān)護(hù)下實(shí)施；涉及環(huán)焊縫修復(fù)的施工，實(shí)行升級(jí)管理，需輸油氣單位主管部門(mén)專(zhuān)門(mén)到現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)護(hù)。目前各輸油氣單位主管部門(mén)精力有限，影響環(huán)焊縫開(kāi)挖修復(fù)能力的主觀因素為各輸油氣單位的監(jiān)護(hù)能力[6-7]。

2)外部客觀因素。影響管道環(huán)焊縫開(kāi)挖修復(fù)能力的因素主要有以下八個(gè)方面：施工條件、土地賠償、施工隊(duì)伍、施工位置、竣工資料、內(nèi)檢測(cè)情況、檢測(cè)公司能力、天氣[8-9]。

3.2 模型構(gòu)建

影響管道環(huán)焊縫開(kāi)挖修復(fù)能力的因素主要分為兩類(lèi)，一是外界客觀影響因素，主要包括施工條件、土地賠償、土質(zhì)條件、施工位置、內(nèi)檢測(cè)情況等、對(duì)開(kāi)挖修復(fù)的影響，二是分公司自身管理水平。

綜合考慮影響因素，構(gòu)建計(jì)算模型：

實(shí)際環(huán)焊縫開(kāi)挖修復(fù)能力=理想環(huán)焊縫開(kāi)挖修復(fù)能力*各環(huán)節(jié)客觀因素影響，建立分公司環(huán)焊縫開(kāi)挖修復(fù)能力計(jì)算模型：

Wa:分公司環(huán)焊縫實(shí)際開(kāi)挖修復(fù)能力，即實(shí)際能夠完成的環(huán)焊縫開(kāi)挖修復(fù)數(shù)量；Wi：分公司理想環(huán)焊縫開(kāi)挖修復(fù)能力，即僅考慮分公司自身能力，剔除客觀因素制約情形下，分公司能夠完成的環(huán)焊縫開(kāi)挖修復(fù)數(shù)量；tk：各階段所用的最優(yōu)時(shí)間；T：環(huán)焊縫修復(fù)全過(guò)程所用時(shí)間；Tk：各階段所用的實(shí)際時(shí)間。

根據(jù)分公司環(huán)焊縫開(kāi)挖修復(fù)能力模型得到管道公司環(huán)焊縫開(kāi)挖修復(fù)能力模型：

W: 管道公司環(huán)焊縫開(kāi)挖修復(fù)能力，即實(shí)際能夠完成的環(huán)焊縫開(kāi)挖修復(fù)數(shù)量；Wa：分公司環(huán)焊縫實(shí)際開(kāi)挖修復(fù)能力，即實(shí)際能夠完成的環(huán)焊縫開(kāi)挖修復(fù)數(shù)量。

3.3 管道公司環(huán)焊縫開(kāi)挖修復(fù)能力測(cè)算

在計(jì)算管道公司環(huán)焊縫開(kāi)挖修復(fù)能力過(guò)程中，首先根據(jù)各分公司的人員配備及監(jiān)護(hù)能力確定其理想狀態(tài)下的修復(fù)能力。然后根據(jù)最優(yōu)平均時(shí)間模型得到管道公司環(huán)焊縫開(kāi)挖修復(fù)每個(gè)階段的平均最優(yōu)時(shí)間，前期階段為20天，開(kāi)挖驗(yàn)證為13天，修復(fù)階段為6天，恢復(fù)階段為2天。根據(jù)2019年上半年分公司各時(shí)間節(jié)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)確定其各階段的折減系數(shù)，最后按照管道環(huán)焊縫開(kāi)挖修復(fù)能力模型得到各分公司環(huán)焊縫開(kāi)挖修復(fù)能力。

分公司修復(fù)能力統(tǒng)計(jì)計(jì)算表如下表1，利用分公司理想修復(fù)能力及各階段折減系數(shù)得到各分公司實(shí)際修復(fù)能力，從而得出管道公司每月可完成231處焊口開(kāi)挖修復(fù)，其中無(wú)需修復(fù)的焊口193處，修復(fù)焊口38處；若工作時(shí)間按10個(gè)月計(jì)算,公司環(huán)焊縫開(kāi)挖修復(fù)能力約2 310處,其中無(wú)修復(fù)的焊口約1 930處,修復(fù)焊口約380處。從表中我們可以看到部分分公司由于前期時(shí)間占用較多影響了工作進(jìn)度，部分分公司由于驗(yàn)證及修復(fù)時(shí)間過(guò)程影響了工作進(jìn)度，下面我們就制約工作進(jìn)度的因素進(jìn)行分析，并提出對(duì)應(yīng)的建議。

表1 分公司修復(fù)能力統(tǒng)計(jì)計(jì)算表

續(xù)表1

4 制約因素分析及對(duì)策建議

1)開(kāi)挖修復(fù)數(shù)量多，監(jiān)護(hù)人員有限。目前管道公司各分公司管理人員有限，而開(kāi)挖修復(fù)工作較繁重，嚴(yán)重制約環(huán)焊縫缺陷修復(fù)的進(jìn)度。建議各分公司對(duì)開(kāi)挖驗(yàn)證及修復(fù)工作高度重視，安排專(zhuān)人負(fù)責(zé)此項(xiàng)工作，在修復(fù)過(guò)程中，組織各單位全程跟進(jìn)缺陷修復(fù)工作，嚴(yán)格把控施工質(zhì)量及時(shí)間。

2)審批流程繁瑣，占用較多時(shí)間。環(huán)焊縫缺陷修復(fù)過(guò)程中，各個(gè)階段審批流程較多，占用了較多的時(shí)間，例如大慶、濟(jì)南、鄭州等分公司，建議管道公司相關(guān)部門(mén)針對(duì)環(huán)焊縫修復(fù)項(xiàng)目，在保證合法合規(guī)的前提下，研究制定專(zhuān)項(xiàng)工作流程，縮短各環(huán)節(jié)審批時(shí)間，確保項(xiàng)目順利實(shí)施。

3)工作銜接不夠緊密，項(xiàng)目實(shí)施效率較低。根據(jù)《油氣管道管體缺陷修復(fù)技術(shù)規(guī)范》要求，焊接B型套筒時(shí)需要降壓或者停輸，部分地區(qū)地形復(fù)雜，部分土地賠償協(xié)調(diào)較困難，建議管道公司及分公司相關(guān)部門(mén)對(duì)修復(fù)申報(bào)、土地賠償、套筒焊接、焊縫檢測(cè)等關(guān)鍵工序進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)督，并及時(shí)與施工單位、檢測(cè)單位、監(jiān)理單位溝通協(xié)調(diào)，處理項(xiàng)目實(shí)施工程中出現(xiàn)的問(wèn)題，保證工程質(zhì)量及安全。

4)開(kāi)挖修復(fù)任務(wù)重，檢測(cè)單位力量薄弱。管道公司環(huán)焊縫開(kāi)挖驗(yàn)證任務(wù)重，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)損檢測(cè)單位主要有沈陽(yáng)龍昌檢測(cè)中心、遼寧北油無(wú)損檢測(cè)有限公司及部分地方檢測(cè)單位，檢測(cè)單位力量相對(duì)較弱，多家分公司施工存在開(kāi)挖完待檢測(cè)狀態(tài)，檢測(cè)環(huán)節(jié)滯后，導(dǎo)致土地賠償和看護(hù)等費(fèi)用增加。建議管道公司增加符合資質(zhì)檢測(cè)企業(yè)入圍的數(shù)量，各分公司積極跟進(jìn)，對(duì)接各檢測(cè)企業(yè)，提高檢測(cè)單位的施工效率，保證工程時(shí)間及質(zhì)量。