馬偉平 劉海鵬 趙煒 蔡亮 祁慶芳

（1.中國石油管道科技研究中心；2.中油國際管道有限公司；3.中油國際管道公司中烏天然氣管道項目；4.中航油京津冀物流有限公司；5.中國石油青海油田分公司管道處）

0 引言

1 ASME B31.8S—2016重要技術(shù)性變更

ASME B31.8S《輸氣管道系統(tǒng)完整性管理》先后于 2001、2004、2010、2012、2014和 2016年進行了修訂，目前最新版本是ASME B31.8S—2016。2016版集中反映了近二十年美國輸氣管道完整性管理的技術(shù)進展，在管道完整性管理程序和流程、事故影響區(qū)域、風(fēng)險評價方法、完整性評價方法、完整性評價的響應(yīng)、效能測試方案以及變更管理方案等方面進行了修訂。

1.1 完整性管理程序和流程

自2001版至2016版，管道完整性管理的程序和流程不斷進行修改和完善。2016版規(guī)定的管道完整性管理程序要素見圖1，管道完整性管理流程見圖2。

圖1 管道完整性管理程序要素

圖2 管道完整性管理流程

基于風(fēng)險的完整性管理方案應(yīng)包含：（1）對所用風(fēng)險分析方法的描述；（2）各管段所有相關(guān)數(shù)據(jù)的記錄及獲取來源；（3）確定完整性評價時間間隔和減緩（維修和預(yù)防）方法的分析記錄；（4）編制效果分析表，及時測試管道企業(yè)選用的基于風(fēng)險的完整性管理方案的有效性。

1.2 管道事故影響半徑

2016版指出天然氣管道火災(zāi)爆炸影響半徑計算公式的適用范圍是甲烷和惰性氣體組分含量不低于93%、操作壓力不大于10 MPa、溫度不小于0 ℃。該公式可用于其他比空氣輕的易燃氣體，但對實際氣體組分或其他輸送氣體組分，應(yīng)推導(dǎo)天然氣系數(shù)；該公式不適用于非易燃氣體、有毒氣體、比空氣重的易燃氣體、比空氣輕且操作壓力大于10 MPa的易燃氣體。為提高天然氣管道火災(zāi)爆炸影響半徑計算公式的實用性，2016版除美制單位形式外，增加了國際制單位形式，即列出兩種形式，分別是in、psig和mm、MPa。

1.3 完整性數(shù)據(jù)有效性

2016版提出了以往的完整性數(shù)據(jù)對所要分析的危害是否適用的原則，即與時間有關(guān)的危害相關(guān)數(shù)據(jù)，是在完整性管理程序制定前數(shù)年收集的，則可能不適用。固有的、與時間無關(guān)的危害相關(guān)數(shù)據(jù)，由于不存在時間上的相關(guān)性，較早的數(shù)據(jù)仍然適用。

1.4 風(fēng)險評價

識別影響管道完整性的潛在危害因素分為與時間有關(guān)的、固有的和與時間無關(guān)的三種類型，2016版中：與時間有關(guān)的因素——除“外腐蝕”“內(nèi)腐蝕”外，新增了“應(yīng)力腐蝕開裂、氫致?lián)p傷”；固有的因素——“與制管有關(guān)的缺陷”和“設(shè)備因素”無變化，“與焊接或制造有關(guān)的缺陷”變更為“與焊接或施工有關(guān)的因素”，其中“管道環(huán)焊縫缺陷”變更為“管道環(huán)焊縫缺陷，包括支管和 T型接頭焊縫”、“折皺彎頭或殼曲”變更為“褶皺彎管或屈曲”；與時間無關(guān)的因素——指出可能造成滯后性失效的管材缺陷是凹痕和劃痕等。

2016版新增“金屬疲勞失效機理”，即管道操作模式改變，同時管道受到明顯的交變壓力、壓差和壓力波動速率變化，并考慮與腐蝕失效機理的共同作用。

2016版規(guī)定管道企業(yè)應(yīng)采用一種或幾種風(fēng)險評價方法，分別是專家評價法、指標體系法、場景模型評價法和概率評價法。其中，指標體系法是基于2014版及以前版本中的“相對評估法”的理念做法發(fā)展而來；場景模型評價法即2014版及以前版本中的“方案評估法”。

1965年，普林斯（E.F.Prince）等人根據(jù)模糊限制語的語用功能將其分為變動型模糊限制語（approximators）和緩和型模糊限制語（shields）。變動型模糊限制語（approximators），意思是可以改變話語結(jié)構(gòu)的本來意義，并可以對所表達的話語做出一定程度的修正，又可分為變動型模糊限制語（adaptor）和范圍變動語(rounder)。緩和型模糊限制語（shields），意為不改變話語結(jié)構(gòu)的原意，只是表達了說話人的猜疑或有保留態(tài)度，或是應(yīng)用的第三方的看法，它包括直接緩和語和間接緩和語。

1.5 完整性評價

2016版規(guī)定了管道完整性評價方法的再檢測時間間隔和周期，主要是與時間有關(guān)的危害的完整性評價方法，即水壓試驗、內(nèi)檢測和直接評價法?？紤]管材缺陷、運行時間較長、腐蝕和第三方破壞等因素，針對再檢測周期為5年、10年和15年的管道運行壓力最大值分別由1.4倍、1.7倍和2.8倍最大允許操作壓力降低為 1.39倍、1.65倍和 2.75倍最大允許操作壓力（MAOP），針對管道允許運行壓力的限制條件更為苛刻。

2016版推薦的完整性評價方法包括管道內(nèi)檢測、試壓和直接評價法三種類型。

美國石油協(xié)會已制定API Std 1163—2013《內(nèi)檢測系統(tǒng)認證標準》，近年來管道內(nèi)檢測技術(shù)發(fā)展很快，包括變形內(nèi)檢測、漏磁內(nèi)檢測、超聲波檢測和電磁超聲檢測等，ASME B31.8S—2016《輸氣管道系統(tǒng)完整性管理》中內(nèi)檢測器性能指標等內(nèi)容，執(zhí)行 API Std 1163—2013。

試壓是行業(yè)認可的管道完整性評價方法，API RP 1110—2013《輸送天然氣、石油氣體、有害液體、高揮發(fā)性液體或二氧化碳的鋼制管道的壓力試驗》規(guī)定了新建管道和在役管道的試驗壓力、持續(xù)時間和介質(zhì)適用條件。

在外腐蝕直接評價法（ECDA）和內(nèi)腐蝕直接評價法（ICDA）基礎(chǔ)上，2016版新增了應(yīng)力腐蝕開裂直接評價法（SCCDA）。確定或排除管段存在應(yīng)力腐蝕開裂的可能性，可參照NACE SP 0204—2015《應(yīng)力腐蝕開裂（SCC）直接評價法》，該標準規(guī)定了進行應(yīng)力腐蝕開裂直接評價的指南和工作程序。

1.6 對完整性評價的響應(yīng)和維修、預(yù)防措施

2016版新增根據(jù)檢測到影響管道強度、可能導(dǎo)致管道泄漏或破裂的信號特征，管道企業(yè)的響應(yīng)要求。這類信號特征包括根據(jù)ASME B31G—2012《確定已腐蝕管道剩余強度的手冊》或相應(yīng)標準所確定的，預(yù)測失效壓力小于 1.1倍最大允許操作壓力的腐蝕區(qū)，以及對帶缺陷的直流低頻電阻焊的軸向焊縫有影響的所有金屬損失。管道企業(yè)應(yīng)在5 d內(nèi)對這些信號特征采取相應(yīng)措施，立即進行檢查或降低運行壓力，以增加安全裕度。

針對管道內(nèi)檢測結(jié)果的響應(yīng)，2014版及以前版本規(guī)定了對內(nèi)外腐蝕金屬損失的響應(yīng)，以及對第三方損壞和機械損傷引起的金屬損失和變形的響應(yīng)。2016版新增對應(yīng)力腐蝕開裂的響應(yīng)。管道企業(yè)在采用內(nèi)檢測對應(yīng)力腐蝕開裂的信號特征進行檢測和量化時，應(yīng)指定合適的評價、響應(yīng)和維修計劃，并書面記錄。如未指定評價、響應(yīng)和維修方案，管道企業(yè)可選擇將所有應(yīng)力腐蝕開裂的信號特征作為須立即響應(yīng)來處理，包括在確定這種情況后5 d內(nèi)檢查或降低壓力。檢查和評價后，對發(fā)現(xiàn)需維修或消除的任何缺陷都應(yīng)通過維修、消除或降低運行壓力，直至完成消除和維修活動。

2016版給出了基于管道預(yù)計事故壓力與管道的最大允許操作壓力之比確定的對跡象的允許響應(yīng)時間，具體見圖3。其中，預(yù)計事故壓力是指采用行業(yè)經(jīng)過驗證的工程方法來評價腐蝕管道的剩余強度，根據(jù)預(yù)計事故壓力與最大允許操作壓力的比值，可將缺陷分為立即響應(yīng)、計劃響應(yīng)和進行監(jiān)測三種類型。

圖3 與時間有關(guān)危害的響應(yīng)時間

圖3中3條曲線分別對應(yīng)在大于50%SMYS（管材最小屈服強度）條件下運行的管道，在大于30%SMYS、小于等于50%SMYS條件下運行的管道，以及在小于等于30%SMYS條件下運行的管道。

1.7 效能測試方案

2016版針對全面效能測試項目進行了刪減，刪除了“管理部門要求變更完整性管理程序的次數(shù)”“完整性管理程序所要求完成的工作量”“已完成的、影響安全的活動次數(shù)”“檢測出的事故前兆數(shù)量”“聯(lián)絡(luò)的有效性”“公眾對完整性管理程序的信心”“反饋過程的有效性”和“新技術(shù)的使用對管道系統(tǒng)完整性的改進”等非技術(shù)性項目。

1.8 變更管理方案

2016版針對變更管理方案進行了修訂，針對工藝調(diào)整及改線修復(fù)的變更，應(yīng)變更完整性管理方案。變更管理方案應(yīng)包含下列內(nèi)容：變更原因、變更許可、變更影響分析、所需獲得的工作許可、變更記錄、與相關(guān)方的變更溝通、變更生效日期，以及人員資質(zhì)。

1.9 術(shù)語和定義

2016版第13章“術(shù)語和定義”中新增43項，其中較為重要的是：應(yīng)采取措施的異常（Actionable anomaly）、異常和管道數(shù)據(jù)分析（Anomaly and pipeline data analysis）、屈曲（Buckle）、對焊（Butt weld）、校正性開挖（Calibration dig）、非連續(xù)性（Discontinuity）、工程臨界評價（Engineering critical assessment）、劃痕（Gouge）、夾雜（Inclusion）、管道內(nèi)檢測工具（In-line Inspection tools）、低應(yīng)力管道（Low stress pipeline）、固有危害（Resident threat）。

1.10 附錄

2016版附錄A-3新增了應(yīng)力腐蝕開裂開挖檢查和評價方法。易受應(yīng)力腐蝕開裂影響的管段，在進行與完整性評價相關(guān)的開挖后，對于涂層剝離或裸露的管道，應(yīng)采用磁粉檢測（MPI）或其他等效的無損評價方法進行評價；對于管子不完全外露的管道，若該管段出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕開裂的跡象，應(yīng)進行MPI或其他等效無損評價方法進行評價，若無應(yīng)力腐蝕開裂跡象，則不用進行評價。

應(yīng)對涂層狀況進行評價并書面記錄。所有應(yīng)力腐蝕開裂檢查活動應(yīng)按照文件要求的程序進行。任何應(yīng)力腐蝕開裂的跡象應(yīng)按照表1和表2提供的指南進行處理。

表1 應(yīng)力腐蝕開裂裂紋嚴重程度的標準

表2 針對開挖檢查到的應(yīng)力腐蝕開裂跡象的響應(yīng)

2 結(jié)論

目前，我國長輸管道已全面實施完整性管理程序，SY/T 6621《輸氣管道系統(tǒng)完整性管理規(guī)范》采標了ASME B31.8S《輸氣管道系統(tǒng)完整性管理》。及時跟蹤美國管道標準的制修訂動態(tài)信息，對于提高我國管道行業(yè)標準技術(shù)水平具有指導(dǎo)意義。