1 前言

　　城市燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)長(zhǎng)期埋設(shè)在地下，受到各種不確定性因素的影響和破壞，會(huì)不同程度地出現(xiàn)了腐蝕等缺陷，給系統(tǒng)安全帶來潛在的巨大危害。一旦發(fā)生事故，不僅經(jīng)濟(jì)損失巨大，而且易成為社會(huì)不穩(wěn)定因素，因此必須對(duì)城市燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)安全評(píng)價(jià)給予高度重視。
　　完整性管理(Integrity Management Program，IPM)就是為滿足安全管理的客觀需要，近幾年發(fā)展起來的以管道安全為目標(biāo)的系統(tǒng)管理體系，內(nèi)容涉及管道設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行、監(jiān)控、維護(hù)、更換等全過程[1]。簡(jiǎn)單地說，完整性管理體系就是在前期對(duì)整個(gè)燃?xì)夤芫W(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行可靠性、風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，利用完整性檢測(cè)技術(shù)評(píng)估運(yùn)行狀態(tài)指標(biāo)，確定再評(píng)價(jià)周期等。它反映了燃?xì)夤艿腊踩芾韽膯我话踩繕?biāo)向提高效率、增加綜合經(jīng)濟(jì)效益的多目標(biāo)發(fā)展的趨勢(shì)。
　　
　　2 完整性管理

　　2.1 概 述

　　美國(guó)管道安全局最新頒布的規(guī)定強(qiáng)制性要求燃?xì)膺\(yùn)營(yíng)商必須對(duì)所管轄的天然氣管道實(shí)施完整性管理，并提供了四種可供選擇的方案[2]：內(nèi)部檢測(cè)技術(shù)、壓力試驗(yàn)、直接評(píng)價(jià)、其他能夠評(píng)價(jià)管道現(xiàn)狀的技術(shù)(允許使用沒有寫入該規(guī)定的方法)。規(guī)程指出單一技術(shù)的應(yīng)用不可能全面闡明潛在的事故誘因，應(yīng)該在考慮風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果、缺陷類型、方法有效性和可行性等之后，進(jìn)行選擇、組合，從各自不同的角度出發(fā)，最終得到不同類型的評(píng)價(jià)報(bào)告[3]?？梢?，完善的天然氣管道完整性管理技術(shù)結(jié)合了在線檢測(cè)技術(shù)，水力靜壓試驗(yàn)，直接評(píng)價(jià)和腐蝕控制等措施，至少包括以下內(nèi)容[4]：① 決定哪些管段處于高危地區(qū)(High Consequence Areas，HCAs)；②具有針對(duì)性的評(píng)價(jià)計(jì)劃；③具有連續(xù)性的完整性評(píng)估方案；④整合、分析與完整性有關(guān)的數(shù)據(jù)和失效后果，確定評(píng)價(jià)后管道如何維修的標(biāo)準(zhǔn)等；⑤識(shí)別和評(píng)價(jià)用來保護(hù)高危地區(qū)的防護(hù)和減緩措施；⑥度量完整性管理方案的有效性；⑦權(quán)威人士對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果和數(shù)據(jù)分析的認(rèn)可。

　　2.2 完整性管理的基本步驟

　　通用的完整性管理程序包含以下幾個(gè)步驟：
　　(1)預(yù)準(zhǔn)備階段
　　本階段工作的主要內(nèi)容有：①根據(jù)客觀情況劃分管段，確定失效類型，例如國(guó)際管道研究委員會(huì)(Pipeline Research Committee Internationa1， PRCI)將天然氣管道失效原因歸納為3種時(shí)間類型、9種失效類型、21種小類，再加上未知原因，共22小類。②分別對(duì)各管道進(jìn)行評(píng)價(jià)并將結(jié)果匯總，確定需要優(yōu)先考慮的管段和重點(diǎn)預(yù)防的失效類型。③收集管道完整性管理數(shù)據(jù)，包括管道原始施工圖和監(jiān)測(cè)記錄、管材合格證書、制造設(shè)備技術(shù)數(shù)據(jù)、管道設(shè)計(jì)與工程報(bào)告、管道調(diào)查和試驗(yàn)報(bào)告、管道監(jiān)測(cè)計(jì)劃、運(yùn)行和管理計(jì)劃、應(yīng)急處理計(jì)劃、事故報(bào)告、技術(shù)評(píng)價(jià)報(bào)告、操作規(guī)范和相應(yīng)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等。④依靠專家或公眾社會(huì)對(duì)某事件達(dá)成的共識(shí)所量化的經(jīng)驗(yàn)值。
　　(2)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)階段
　　利用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)得到不同管段的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)和不同失效原因的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)，比較其結(jié)果，確定需要優(yōu)先開展管道完整性評(píng)價(jià)的管段區(qū)域和需要優(yōu)先預(yù)防的失效原因。
　　(3)完整性評(píng)價(jià)階段
　　對(duì)需要優(yōu)先評(píng)價(jià)的管段，采用綜合檢測(cè)技術(shù)的結(jié)果評(píng)價(jià)管道的完整性。
　　(4)維修、調(diào)整、制定預(yù)防措施和確定再評(píng)價(jià)間隔周期階段
　　通過管道維修、運(yùn)行工況調(diào)整和預(yù)防措施來消除或減緩檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)的安全隱患，提高管道安全性，是對(duì)檢測(cè)評(píng)價(jià)的響應(yīng)。再評(píng)價(jià)周期主要根據(jù)維修標(biāo)準(zhǔn)、維修數(shù)量和預(yù)防措施有效性來確定，基本原則是：經(jīng)過本次維修后的殘余缺陷到下個(gè)周期的完整性檢測(cè)中不會(huì)發(fā)展成危險(xiǎn)性缺陷。工程技術(shù)人員可以根據(jù)客觀需要來選擇適宜的方法確定再評(píng)價(jià)周期，例如通過比較管材最小屈服極限、管道最大操作壓力、按檢測(cè)缺陷預(yù)測(cè)的失效壓力三個(gè)數(shù)值，即可按照約定法即可確定再評(píng)價(jià)周期等。

　　2.3 在線檢測(cè)

　　在線檢測(cè)使用管內(nèi)移動(dòng)的傳感設(shè)備，通過無損探測(cè)技術(shù)(Non-Destructive Testing，NDT)識(shí)別、定位和描述金屬損失、管道變形、縫狀缺陷、管位移動(dòng)等情況，是測(cè)量在役管道機(jī)械、腐蝕、焊接缺陷的有效方法，也是為監(jiān)測(cè)和管理管道風(fēng)險(xiǎn)提供可靠信息的最重要手段。它所提供的數(shù)據(jù)有助于量化腐蝕速率、事故后果嚴(yán)重性，確定再檢測(cè)時(shí)間間隔，能夠定量給出風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果，提供管道維護(hù)和整改方案等。但是，它不能測(cè)得缺陷發(fā)生的具體位置，也不能預(yù)測(cè)其未來發(fā)展趨勢(shì)，所以必須采用其他方法作為補(bǔ)充，而且要每隔一段時(shí)間進(jìn)行再評(píng)價(jià)[5]。
　　根據(jù)最初探測(cè)目標(biāo)，在線檢測(cè)技術(shù)適用于以下幾種情況：
　　(1)金屬損失：探測(cè)、測(cè)量腐蝕造成的損失特征量。根據(jù)不同的側(cè)重點(diǎn)還可以檢測(cè)制造缺陷、焊接問題、機(jī)械損傷、凹坑、褶皺、迭層、水壓試驗(yàn)造成的裂紋等其他缺陷。常用方法有漏磁探傷和超聲波法。
　　(2)變形：探測(cè)、測(cè)量凹坑、褶皺、彎曲半徑等特征量。
　　(3)裂縫：所能探測(cè)的裂縫位于管體或焊縫，包括疲勞裂紋、沿焊縫方向的疲勞裂紋、由焊接質(zhì)量差造成的各種裂縫等。具體方法有超聲波檢測(cè)、環(huán)向漏磁、電磁檢測(cè)和彈性波長(zhǎng)試驗(yàn)。
　　(4)繪制管位移動(dòng)圖。
　　美國(guó)ASME B31.8S規(guī)范認(rèn)為“在線探測(cè)技術(shù)的有效性取決于取樣管道的特定條件和設(shè)備選擇是否得當(dāng)”。因此，制定高效、可行、經(jīng)濟(jì)的預(yù)案，對(duì)數(shù)據(jù)作必要的初步評(píng)價(jià)，提高項(xiàng)目管理水平，提供長(zhǎng)期的系統(tǒng)維護(hù)方案，有助于大幅度提高在線檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用水平。