王福眾帥　健

（1.中國石油化工集團(tuán)魯寧輸油處，山東鄒城273500；2.中國石油大學(xué)（北京）機(jī)械與儲(chǔ)運(yùn)工程學(xué)院，北京102249）

完整性管理是國際上通用的油氣長輸管道的管理模式，起源于20世紀(jì)70年代，當(dāng)時(shí)許多國家在二次世界大戰(zhàn)前后興建的大量油氣長輸管道已接近或超過設(shè)計(jì)壽命，事故率上升，促使管道行業(yè)探索新的技術(shù)手段和管理模式，以延長管道的服役壽命，發(fā)揮老管道的效益。進(jìn)入21世紀(jì)，管道完整性管理的思路日益清晰，2001年，ASME和API分別出臺(tái)了氣體管道和液體管道完整性管理的標(biāo)準(zhǔn)[1-2]，開始提出規(guī)范的油氣管道完整性管理的流程、要素和技術(shù)方法。2002年美國又通過了管道安全改進(jìn)法案，首次從法律上明確要求在高后果區(qū)實(shí)施管道完整性管理。我國在近年來高度重視管道完整性管理，管道行業(yè)和基層單位在不斷探索管道完整性管理的發(fā)展途徑，通過不斷吸收國外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，已在各個(gè)方面取得了全面發(fā)展，油氣管道完整性管理的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)體系逐步完善，技術(shù)手段不斷創(chuàng)新，組織管理日漸加強(qiáng)[3-5]。

魯寧輸油管道建于1975年，是縱貫我國南北的第一條輸油管道，至今已運(yùn)行近40年。長期以來，該管道的輸油任務(wù)十分艱巨，管線始終處于大排量滿負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，對管線的安全性提出了很高要求，推行完整性管理十分必要。筆者闡述了建立輸油管道完整性管理體系的構(gòu)想，提出了管道完整性管理模式，研制開發(fā)了管道完整性管理平臺(tái)，實(shí)施了系列管道完整性管理活動(dòng)，取得了應(yīng)用實(shí)效，為在役輸油管道的完整性管理實(shí)踐提供了借鑒。

1　管道完整性管理體系構(gòu)建

有效地開展各項(xiàng)完整性管理活動(dòng)，必須建立相應(yīng)的管理體系。作為管道運(yùn)營企業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)管理體系的組成部分，完整性管理體系包括組織機(jī)構(gòu)、活動(dòng)規(guī)劃、機(jī)構(gòu)職責(zé)、例行做法、程序、過程和資源，及運(yùn)營企業(yè)的完整性管理方針、目標(biāo)和指標(biāo)等管理方面的內(nèi)容。管道完整性管理體系還可以描述為:管道運(yùn)營單位有計(jì)劃，且協(xié)調(diào)動(dòng)作的管理活動(dòng)，其中有規(guī)范的作業(yè)程序，文件化的控制機(jī)制，通過有明確職責(zé)的組織結(jié)構(gòu)來貫徹落實(shí)，目的在于預(yù)防管道事故的發(fā)生，而不是事故后的被動(dòng)響應(yīng)。

圖1是管道完整性管理體系的運(yùn)行模式[6]。完整性管理體系的核心是承諾與方針，即制定管道完整性管理的方針并確保對實(shí)現(xiàn)完整性管理目標(biāo)的承諾。管道運(yùn)營單位管理層對管道完整性管理體系建立和實(shí)施的認(rèn)可和承諾，是構(gòu)建完整性管理體系最基本的要求。實(shí)踐證明，領(lǐng)導(dǎo)的決心和承諾，不僅是運(yùn)營單位能夠推進(jìn)管道完整性管理的內(nèi)部動(dòng)力，也是動(dòng)員單位各部門和員工積極投入管道完整性管理體系運(yùn)行的重要保證，領(lǐng)導(dǎo)的支持與參與程度直接影響管道完整性管理體系的建設(shè)和進(jìn)度[7-8]。

圖1　管道完整性管理模式

方針是運(yùn)營單位對其在管道完整性管理方面的目標(biāo)、意向和原則的聲明。實(shí)施管道完整性管理體系的全過程都是在方針的指導(dǎo)下進(jìn)行的，方針由運(yùn)營單位的最高管理者制定，是指導(dǎo)思想和行為準(zhǔn)則，所有與管道完整性管理有關(guān)的活動(dòng)，都是在這一大前提下進(jìn)行的，全部計(jì)劃、措施、行動(dòng)都應(yīng)符合方針，為目標(biāo)服務(wù)。良好的方針，能指導(dǎo)運(yùn)營單位有效地實(shí)施和改進(jìn)其管理體系；同時(shí)，所制訂的方針也在此過程中得到必要的修正。

圍繞管道完整性管理的方針與承諾，遵從PDCA管理模式，實(shí)現(xiàn)管道完整性管理的目標(biāo)。

（1）計(jì)劃。管理計(jì)劃是實(shí)施管道完整性管理活動(dòng)的基礎(chǔ)。通過分析管道完整性管理的現(xiàn)狀，找出問題，分析各種影響因素或原因，查明主要影響因素，針對主要原因制定措施計(jì)劃。具體計(jì)劃內(nèi)容可包括管道完整性數(shù)據(jù)收集、危害因素識(shí)別與風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)、管道完整性檢測、管道完整性監(jiān)測、管道完整性評價(jià)以及管道風(fēng)險(xiǎn)減緩措施等。

（2）實(shí)施。執(zhí)行、實(shí)施計(jì)劃，包括管道防護(hù)、監(jiān)測、檢測和測試活動(dòng)的落實(shí)，管道日常檢測和年度審查等。為了有效地實(shí)施，應(yīng)提供為實(shí)現(xiàn)管道完整性管理方針和承諾所需的能力和保障機(jī)制，特別是組織保障，完整性管理涉及管道運(yùn)行的各部門，管理內(nèi)容交叉和橫跨于工程、技術(shù)、運(yùn)行維護(hù)、HSE管理等多部門的職責(zé)。因此，需要設(shè)立或指定專門的管理部門，建立起專業(yè)化分工明確、管理職責(zé)到位的管理體系與運(yùn)行機(jī)制，各項(xiàng)活動(dòng)應(yīng)有明確的職責(zé)分工。

（3）檢查。即確認(rèn)實(shí)施方案是否達(dá)到了預(yù)期要求，方案是否有效，需要進(jìn)行效果檢查后才能得出結(jié)論。將采取的對策進(jìn)行確認(rèn)后，對采集到的證據(jù)進(jìn)行總結(jié)分析，把完成情況同目標(biāo)值進(jìn)行比較，看是否達(dá)到了預(yù)定的目標(biāo)。如果沒有出現(xiàn)要求的結(jié)果，就應(yīng)該確認(rèn)是否嚴(yán)格按照計(jì)劃實(shí)施對策，這就要求重新制訂最佳方案。

（4）改進(jìn)。以改進(jìn)完整性管理總體績效為目標(biāo)，評審并不斷改進(jìn)管道完整性管理體系。包括總結(jié)成功經(jīng)驗(yàn)，制定或修改工作規(guī)程、檢查規(guī)程，審查有關(guān)規(guī)章制度；修訂基于風(fēng)險(xiǎn)的檢測計(jì)劃，辨識(shí)運(yùn)行和維修程序需要改進(jìn)的地方，提出改進(jìn)完整性管理方案的建議；執(zhí)行糾正和補(bǔ)救措施，審查計(jì)劃的落實(shí)情況等。

2　管道完整性管理體系實(shí)施要點(diǎn)

2.1　應(yīng)按過程方法進(jìn)行管理

管道完整性管理是建立在過程方法論基礎(chǔ)上的管理方法，它將每一個(gè)過程劃分為過程的輸入、過程活動(dòng)本身、過程的輸出以及對過程活動(dòng)的檢查等環(huán)節(jié)，每一環(huán)節(jié)都需進(jìn)行管理控制。通常一個(gè)過程的輸出應(yīng)該是下一過程的輸入。運(yùn)用該管理模式就是要對管道完整性管理活動(dòng)的內(nèi)容從過程方法的角度進(jìn)行分析、管理和控制。

2.2　文件化的控制機(jī)制

實(shí)現(xiàn)管道完整性管理的目標(biāo)，就需要制訂體系文件來表達(dá)明確的要求和信息，使工作人員目標(biāo)一致，統(tǒng)一行動(dòng)。并通過管理體系文件來傳遞所需信息，利用這些信息，實(shí)現(xiàn)完整性管理活動(dòng)的目標(biāo)和持續(xù)改善，評價(jià)體系的有效性和執(zhí)行的效率，為完整性管理活動(dòng)提供指南，同時(shí)使完整性管理活動(dòng)具有可追溯性、重復(fù)性及為活動(dòng)結(jié)果提供客觀證據(jù)等。完整性管理體系文件應(yīng)當(dāng)覆蓋完整性管理的各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)以及具體做法，并符合法規(guī)的要求。

2.3　必須是閉環(huán)的系統(tǒng)管理

戴明管理模式的4個(gè)階段不是孤立的，它必須形成4個(gè)階段的環(huán)狀閉合，而且是一環(huán)接一環(huán)的循環(huán)進(jìn)行過程。所以在進(jìn)行完整性管理工作時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意管理的閉合及系統(tǒng)管理。在上一個(gè)閉合循環(huán)完成后，轉(zhuǎn)入下一個(gè)循環(huán)。

2.4　持續(xù)改進(jìn)

完整性管理體系是一個(gè)不斷變化發(fā)展的動(dòng)態(tài)體系，其設(shè)計(jì)與構(gòu)建也是一個(gè)不斷發(fā)展和交互作用的過程，隨著時(shí)間的推移，體系構(gòu)架及其要素不斷設(shè)計(jì)和改進(jìn)，達(dá)到管道最佳運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)良性循環(huán)。

3　信息支持平臺(tái)研發(fā)

信息平臺(tái)支持管道完整性管理體系運(yùn)行過程的信息溝通，它是管道完整性管理的基礎(chǔ)[9-11]，對保證完整性管理順利進(jìn)行具有重要意義，也是構(gòu)建管道完整性管理體系主要內(nèi)容之一。

基于管道完整性管理體系運(yùn)轉(zhuǎn)的需要，研發(fā)了魯寧輸油管道完整性管理軟件系統(tǒng)，軟件的功能模塊如圖2所示。支持?jǐn)?shù)據(jù)管理、GIS信息展示、高后果區(qū)管理、風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)、完整性評價(jià)、活動(dòng)管理等管道完整性管理的主要工作，可以充當(dāng)管道完整性管理的平臺(tái)。

圖2　管道完整性管理系統(tǒng)功能模塊圖

4　應(yīng)用情況

基于構(gòu)建的管道完整性管理體系，依靠開發(fā)的管道完整性管理的信息支持平臺(tái)，完成了魯寧管道的數(shù)據(jù)收集與整合、管道危害因素識(shí)別與風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)、管道完整性評價(jià)以及管道維護(hù)與維修等管道完整性管理活動(dòng)，取得了很好的應(yīng)用效果。

4.1　數(shù)據(jù)收集與整合

通過查找魯寧管道的原始資料、歷年的管道施工與維護(hù)資料，并進(jìn)行專項(xiàng)測繪與檢測，獲取了較為完整的管道數(shù)據(jù)資料，主要分為3個(gè)部分:

（1）基礎(chǔ)地理及周邊環(huán)境測繪數(shù)據(jù)。包括管道地理數(shù)據(jù)（測繪數(shù)據(jù)）、環(huán)境地質(zhì)信息（地質(zhì)災(zāi)害、地震、洪災(zāi)）；公共安全支持信息（醫(yī)院、消防站、公安局等）；氣象、水文地質(zhì)信息；社會(huì)經(jīng)濟(jì)信息（人口、城市規(guī)劃等）。

（2）管道專業(yè)數(shù)據(jù)。包括設(shè)施、事件支持、陰極保護(hù)、中心線、隱患、檢測、運(yùn)行7大類數(shù)據(jù)，以及若干實(shí)體、關(guān)系和值域。

（3）完整性管理數(shù)據(jù)。包括管道本體數(shù)據(jù)、第三方失效與統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、內(nèi)檢測數(shù)據(jù)、外腐蝕直接評價(jià)數(shù)據(jù)庫和日常檢測數(shù)據(jù)等。

4.2　管道危害因素識(shí)別與風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

對魯寧管道全線進(jìn)行高后果區(qū)識(shí)別，如圖3所示。高后果區(qū)識(shí)別的準(zhǔn)則參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[12]，識(shí)別高后果區(qū)78處，從分析結(jié)果來看，管道全線接近70%的地區(qū)為HCAs段，主要是3方面的因素:①人口密集區(qū)域；②鐵路、國道、高速路、省道等交通設(shè)施；③季節(jié)性河流、水庫、湖泊、池塘等水體。

圖3　管道高后果區(qū)總覽

對管道全線進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)[13]，以期根據(jù)各管段情況的差異對其相對風(fēng)險(xiǎn)的大小進(jìn)行排序，為綜合考慮可操作性及社會(huì)經(jīng)濟(jì)等因素采取風(fēng)險(xiǎn)削減措施提供參考依據(jù)。在對管線進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估時(shí)，首先應(yīng)劃分管段。魯寧管道風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的分段原則:①泵站、地域分界線；②人口等級；③管材分界點(diǎn)；④穿跨越；⑤防腐層；⑥土壤。遵循這一原理，魯寧管道劃分為131段，各段風(fēng)險(xiǎn)狀況如圖4所示。其中，高風(fēng)險(xiǎn)管段占0.77%，較高風(fēng)險(xiǎn)管段42.7%，中等風(fēng)險(xiǎn)管段52.72%，較低風(fēng)險(xiǎn)管段0%，低風(fēng)險(xiǎn)管段3.81%。

4.3　管道全面完整性評價(jià)

圖4　管道風(fēng)險(xiǎn)分布

基于危害因素識(shí)別與風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)結(jié)論，對魯寧管道進(jìn)行了全面完整性評價(jià)，包括管道內(nèi)檢測以及管道外腐蝕直接評價(jià)。

4.3.1內(nèi)檢測評價(jià)

管道內(nèi)檢測包括測徑檢測和漏磁檢測，檢測發(fā)現(xiàn)，腐蝕、凹陷、焊縫缺陷在管道上的分布如圖5～圖7所示。

圖5　管道腐蝕缺陷分布

圖6　管道凹陷分布

圖7　管道裂紋缺陷分布

全線共檢測出腐蝕缺陷104 045處，采用ASME B31G―2009標(biāo)準(zhǔn)[14]對腐蝕缺陷進(jìn)行評估，如圖8所示。從圖中可看出，在當(dāng)前壓力下需維修缺陷14處，而在管道原始設(shè)計(jì)壓力下需維修缺陷達(dá)114處，這說明在管道設(shè)計(jì)壽命后期或超期運(yùn)行期間，管道的維護(hù)工作量相當(dāng)大，適當(dāng)降低管道的運(yùn)行壓力是比較經(jīng)濟(jì)的做法。

全線共檢測凹陷207處，參照ASME B31.8S標(biāo)準(zhǔn)，分別采用基于應(yīng)變判據(jù)[15]和基于深度判據(jù)?；谏疃鹊呐袚?jù)簡單易用，但不太準(zhǔn)確；而基于應(yīng)變的判據(jù)要求精確的檢測數(shù)據(jù)，對管道內(nèi)檢測器精度要求較高。圖9為一處凹陷的檢測結(jié)果，凹陷深度5.9%，采用3次樣條插值的方法計(jì)算管道的應(yīng)變?yōu)?1.7%，遠(yuǎn)超過6%的允許值。結(jié)合基于應(yīng)變和基于深度的準(zhǔn)則，207處凹陷中需要維修的凹陷96處。

圖8　管道腐蝕缺陷評估圖

全線共檢測出1 467處焊縫異常，由于此次內(nèi)檢測不能標(biāo)定焊縫缺陷深度和長度，不能對每一處焊縫異常進(jìn)行評價(jià)計(jì)算，但考慮到焊縫缺陷的危險(xiǎn)性較大，對焊縫異常處均需開挖，進(jìn)行無損探傷，驗(yàn)證焊縫處是否有裂紋存在，對發(fā)現(xiàn)的裂紋缺陷要求修復(fù)。

圖9　管道凹陷輪廓

4.3.2管道外腐蝕直接評價(jià)

魯寧輸油管道外腐蝕直接評價(jià)項(xiàng)目共27項(xiàng)，檢測項(xiàng)目見表1，評價(jià)結(jié)果匯總見表2。評價(jià)發(fā)現(xiàn)，管道防腐層破損點(diǎn)1 917處，其中102處破損點(diǎn)評價(jià)為“嚴(yán)重”；管道防腐層絕緣質(zhì)量評價(jià)為“差”、“劣”的管段占管線全長的69%，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是瀝青玻璃布防腐層使用時(shí)間太長，老化嚴(yán)重，部分防腐層甚至完全粉化，無法測試其性能參數(shù)；全線的陰極保護(hù)率為100%，但約16%的管段處于過保護(hù)狀態(tài)，這是因?yàn)楣艿婪栏瘜拥慕^緣質(zhì)量較差，為使全線的陰極電位達(dá)到要求，就不得不提高一些陰極保護(hù)站的恒電位儀的輸出電壓，而過保護(hù)又加速了防腐層的老化和剝離，形成惡性循環(huán)。解決這一問題的有效途徑是更換不合格的防腐層，對防腐層進(jìn)行大修。

表1　管道檢測項(xiàng)目

表2　管道外腐蝕直接評價(jià)結(jié)果匯總

4.4　維護(hù)與維修

基于管道內(nèi)檢測及外腐蝕直接評估的結(jié)果，對部分管道進(jìn)行了維修，特別是對內(nèi)檢測評價(jià)中的14處缺陷，以及外腐蝕直接評價(jià)中防腐層質(zhì)量為劣的187.4 km管道的防腐層進(jìn)行大修，對管道埋深不夠、雜散電流、地面占壓等問題進(jìn)行了必要的整改。

4.5　應(yīng)用情況總結(jié)

就完整性管理體系應(yīng)用情況來看，領(lǐng)導(dǎo)重視管道完整性管理，積極構(gòu)建管道完整性管理體系，進(jìn)行了管道全面完整性評價(jià)，基于管道全面完整性評價(jià)，落實(shí)了管道全面治理措施，包括更換管道外防腐層、管道本體缺陷修復(fù)和管道改線等，極大地改善了管道的本質(zhì)安全性，但是完整性管理體系在以下方面仍需要改進(jìn):

（1）管道完整性管理體系文件尚不系統(tǒng)，需要進(jìn)一步完善，使管理和實(shí)施執(zhí)行人員目標(biāo)一致，行動(dòng)統(tǒng)一；

（2）尚未建立完善的完整性管理相關(guān)的績效指標(biāo)體系，應(yīng)制定、分解、落實(shí)和考核完整性管理績效指標(biāo)；

（3）加強(qiáng)對管道事故和危害事件的相關(guān)措施進(jìn)行落實(shí)和跟蹤。

5　結(jié)論

（1）構(gòu)建了管道完整性管理體系，建立了基于“計(jì)劃—實(shí)施—檢查—改進(jìn)”循環(huán)的持續(xù)改進(jìn)的管道完整性管理模式，開發(fā)了管道完整性管理的信息平臺(tái)，通過管道完整性管理體系的應(yīng)用，保障了管道的安全運(yùn)營，提升了管道管理的水平；

（2）通過全面完整性評價(jià)，摸清了魯寧管道現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)管體、防腐層、陰極保護(hù)系統(tǒng)、運(yùn)行參數(shù)以及周邊環(huán)境等方面存在的問題，評價(jià)了魯寧管道的承壓能力以及現(xiàn)行運(yùn)營工藝參數(shù)條件下不同區(qū)段管道的安全性，為該管線生產(chǎn)調(diào)度、技術(shù)改造和安全維護(hù)提供了可靠依據(jù)；

（3）今后管道完整性管理體系建設(shè)的重點(diǎn)是:建立健全完整性管理組織架構(gòu)，制定齊全的完整性管理體系文件，完善完整性管理信息平臺(tái)，并通過全面實(shí)施完整性管理，重點(diǎn)突破完整性管理關(guān)鍵環(huán)節(jié)和技術(shù)難點(diǎn)。

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