董紹華  譚春波 周永濤 王聯(lián)偉

中石油北京天然氣管道有限公司

摘要：管道完整性管理的實(shí)施已經(jīng)成為國際、國內管道管理水平的風(fēng)向標，也是管道企業(yè)傳統管理模式向現代管理模式轉變的重要內容，，本文詳細了國內外管道完整性管理標準的現狀和內容，對國際上普遍采用的管道完整性管理標準ASME B31.8S-2001（氣體管道）和API1160（液體管道）進(jìn)行了比較，重點(diǎn)分析了標準的針對性和適用性，介紹了中石油管道完整性管理標準的研究工作和取得的成果，提出了迫切需要加強完整性支持性技術(shù)標準的建設，加強標準的宣貫工作，進(jìn)一步提出了我國管道完整性管理標準的發(fā)展方向和目標。關(guān)鍵詞：管道 完整性管理  標準  研究

1. 前言

管道完整性管理標準是實(shí)施管道完整性管理的重要指導性文件，跟蹤和研究國內外完整性管理的標準是目前管道企業(yè)的重要任務(wù)，一方面檢索適合于企業(yè)自身管理和技術(shù)發(fā)展特點(diǎn)的標準，另一方面是深入研究如何等同采標或修改采標，為己所用，第三方面就是編制自身需要的標準，研究標準而言，針對上述不同方法具有重要意義。

我國目前管道企業(yè)已對管道完整性管理體系進(jìn)行了跟蹤研究，并在一些管道的管理中借鑒國際經(jīng)驗，嘗試實(shí)施完整性管理并取得一些經(jīng)驗。對完整性管理標準進(jìn)行研究有利于全面系統地實(shí)施管道完整性管理，保證油氣管道的安全可靠性和管理的經(jīng)濟性。

本章重點(diǎn)介紹國內外目前的標準情況，以及我國實(shí)施管道完整性管理所制訂的標準情況，從而進(jìn)一步說(shuō)明標準工作的長(cháng)期性和可持續性，通過(guò)不同標準的比對，得出了不同管道完整性管理標準的適用性，進(jìn)一步提出了迫切需要加強完整性支持性技術(shù)標準的建設，加強標準的宣貫工作，進(jìn)一步提出了我國管道完整性管理標準的發(fā)展方向和目標。

2 國際管道完整性管理系列標準

管道完整性管理標準包括完整性管理的核心標準，即說(shuō)明管道完整性管理的定義、內容，職責、流程等相關(guān)工作內容，還包括完整性管理相關(guān)的支持性的標準和規范，如腐蝕評價(jià)、強度評價(jià)、檢測、監測等標準和規范等，它們與核心標準共同構成管道完整性管理的標準體系。國際管道完整性管理實(shí)施比較早，且比較成熟，已經(jīng)形成了一套完整的標準、法規、規章制度。以管道完整性管理手冊為依托，形成了較完善的標準支持體系，其中較有影響的標準文件介紹如下。

2.1 完整性管理標準

(1) ASME B31．8 S一2001輸氣管道系統完整性管理。

(2) API l160—2001有害液體管道完整性管理。

2.2 管道完整性評估技術(shù)標準

(1) ASME B31．G 確定腐蝕管線(xiàn)剩余強度手冊。

(2) NACE RP一0502—2002管道外腐蝕檢測與直接評價(jià)標準(ECDA)。

(3) NACE—T0340內腐蝕直接評估技術(shù)(ICDA)。

(4) DNV—RP—F101腐蝕管道缺陷評價(jià)標準。

(5) API 579管道安全評價(jià)、幾何機械損傷評價(jià)標準。

2.3管道完整性檢測技術(shù)標準

(1) NACE RP0102—2002管道內檢測的推薦實(shí)踐標準。

(2) API 1163管道內檢測系統標準。

(3) NACE pub 35100—2000管道內檢測(報告)。

(4) ASNT ILI—PQ一2003管道內檢測員工資格。

(5) API RP 580基于風(fēng)險的檢測。

(6) API RP 581基于風(fēng)險的檢測—— 基本源文件。

2.4管道完整性管理修復與維護技術(shù)標準

(1) API 570—1998管道檢驗規范——在用管道系統檢驗，修理，改造和再定級。

(2) API RP 2200-1994石油管道、液化石油管道、成品油管道的修理。

2.5其他完整性管理標準、法規或規定

(1) 風(fēng)險管理程序標準(草案)-1996。

(2) 美國聯(lián)邦法典第49部-運輸。

a.第191部分——天然氣和其他氣體的管道運輸年度報告、事故報告以及相關(guān)安全條件報告。

b.第192部分——天然氣和其他氣體管道運輸的聯(lián)邦最低標準。

c.第194部分——陸上石油管道應急方案。

d.第195部分——危險液體的管道運輸。

(3) 關(guān)于增進(jìn)管道安全性的法案(美國HR．3609)。

(4) ASNI／ASNT無(wú)損檢測人員資格評定導則。

(5) API RP 1120—1995液體管道維修人員的培訓與認證。

(6) API 1129—1996危險性液體管道系統完整性的保證措施。

(7) API RP 1162—2003管道操作者的公共注意項。

3 國際氣體管道和液體管道完整性管理標準的比較

3.1 ASME B31．8S-2001和API 1160標準比較

美國標準《ASME B31．8S-2001 Managing Integrity Sys tem Of Gas Pipeline 》(《ASME B31．8S-2001 輸氣管道完整性管理》)和《API 1160 Managing System Integrity for Hazardous Liquid Pipelines》(《API1160 危險液體管道系統的完整性管理》)，分別針對氣體輸送管道和有害液體管道系統的完整性管理的過(guò)程和實(shí)施要求進(jìn)行規定。

ASME B31.8S-2001比API ll60 發(fā)布時(shí)間晚(這在A(yíng)SME B31．8S的前言中已有聲明。由于A(yíng)SMEB31．8S是在借鑒API 1160和其他相關(guān)標準的基礎上制定的。因此，如果撇開(kāi)管理對象的區別，單從對管道完整性管理論述的全面性和完善性而言，ASME- B31．8S-2001 更具有代表性，因而在業(yè)界的影響似乎更大。

ASME B31．8S-2001 輸氣管道完整性管理的標準，是對《ASME B3 1．8 Gas Transmission and Distribution Piping System》（《ASME B31．8天然氣輸氣管道與配氣管道系統》)的補充，目的是為管道系統的完整性和完整性管理提供一個(gè)系統的、廣泛的、完整的方法。ASME B31．8S-2001已得到ASME B31標準委員會(huì )和ASME技術(shù)規程與標準委員會(huì )的首肯，并在2002年被批準為美國國家標準。

3.2  ASME B31．8S-2001標準的特點(diǎn)

(1) ASME.B31.8S-2001 管道完整性管理標準是一種過(guò)程標準，為管道系統完整性管理提供了一個(gè)系統的、貫穿管道整個(gè)壽命周期的過(guò)程方法。管道的完整性管理始于管道合理的設計、選材和施工，內容涉及管道設計、施工、運行、監控、維修、更換、質(zhì)量控制和通信系統等全過(guò)程，并通過(guò)信息反饋，不斷完善管道的完整性。

(2) ASME.B31.8S-2001 管道完整性管理標準引入了風(fēng)險概念，反映了當前管道安全管理從單一安全目標發(fā)展到優(yōu)化、增效、提高綜合經(jīng)濟效益的多目標趨向。

(3)  ASME.B31.8S-2001管道完整性管理標準是一種系統管理體系規范。它不是單純的、具體的技術(shù)標準，而是建立在以眾多基礎的、單一的技術(shù)規范以及相關(guān)研究成果基礎之上的一種綜合的管道管理規范體系。

4 國內管道完整性管理相關(guān)標準規范成果

國內管道的安全評價(jià)與完整性管理始于1998年，主要是應用在輸油管道上。對于這一先進(jìn)的管道管理模式和管理理念，國內管道運營(yíng)公司正努力引進(jìn)和消化。在陜京線(xiàn)(天然氣管道)和蘭成渝管道(成品油管道)已根據國際先進(jìn)經(jīng)驗試行實(shí)施管道的完整性管理模式，并取得了許多成果和經(jīng)驗，完整性管理的標準初步形成了配套體系，但國家約束的法律、法規方面尚未形成體系。目前完整性管理的標準主要是通過(guò)研究、消化、吸收國際上的先進(jìn)經(jīng)驗和做法，并結合國內管道運營(yíng)的實(shí)際提出相應的管理措施和規范，最終形成具有本國特色的管道完整性管理標準體系。

4.1國家、行業(yè)標準及規范

國內目前已初步形成了管道完整性管理的標準體系，已有的相關(guān)的標準可列舉如下：

(1) GB50316—2000工業(yè)金屬管道設計規范。

(2) GB50251—94輸氣管道工程設計規范。

(3) GB50253—2003輸油管道工程設計規范。

(4) SY0007—1999鋼質(zhì)管道及儲罐腐蝕控制工程設計規范。

(5) GB11345—89鋼質(zhì)管道超聲波無(wú)損檢測方法。

(6) CJJ95—2003城鎮燃氣埋地鋼質(zhì)管道腐蝕控制技術(shù)規程。

(7) SY／T6477—2000含缺陷油氣輸送管道剩余強度評價(jià)方法，第1部分：體積型缺陷。

(8) SY／T6151—1995鋼質(zhì)管道管體腐蝕損傷評價(jià)方法。

(9) SY／T6597—2004鋼質(zhì)管道內檢測技術(shù)規范。

(10) SY／T6553—2003管道檢驗規范，在用管道系統檢驗，修理，改選和再定級。

(11) SY／6186石油天然氣管道安全規程。

(12) 石油天然氣管道安全監督與管理暫行規定(國家經(jīng)濟貿易委員會(huì )17號令)。

(13) SY／T 0023埋地鋼質(zhì)管道交流排流保護技術(shù)標準。

(14) SY／T 0087鋼質(zhì)管道及儲罐腐蝕與防護調查方法標準。

(15) SY／T 5922天然氣管道運行規范。

(16) SY／T 4056石油天然氣鋼質(zhì)管道對接焊縫射線(xiàn)照相及質(zhì)量分級。

(17) SY／T 4065石油天然氣鋼質(zhì)管道對接焊縫超聲波探傷及質(zhì)量分級。

(18) GB／T 16805—1997液體石油管道壓力試驗。

(19) Q／SY JSOO54—2005鋼制管道內檢測執行技術(shù)規范。

(20) Q／SY JSOO55—2005鋼制管道缺陷安全評價(jià)規范。

4.2中石油管道完整性管理系列規范成果

為保證管道完整性管理的順利實(shí)施，指導完整性管理工作的實(shí)踐，中石油編制了《管道完整性管理規范》。該標準參照SY/T 6648《危險液體的管道完整性管理》和SY/T 6621《輸氣管道系統完整性管理》而編制，對管道完整性管理工作進(jìn)行了詳細的規定，具有較強的可操作性。系列規范規定了長(cháng)輸油氣管道完整性管理的目標、原則、要點(diǎn)和工作內容。系列規范適用于長(cháng)輸油氣管道線(xiàn)路部分的完整性管理。

完整性管理的基礎保障，有組織機構和職責要求，完整性管理標準規范與文件體系，為對完整性管理過(guò)程進(jìn)行質(zhì)量控制，應建立一整套標準規范和程序文件體系，使管道管理者可以參照使用。標準規范應規定了完整性管理的工作流程與工作內容要求，文件體系應細化到完整性管理活動(dòng)的職責分配和具體的技術(shù)方法，使管道管理者可以直接實(shí)施，具有很強的可操作性，文件體系可納入QHSE體系進(jìn)行管理。

為提高數據管理與分析的效率，應建立專(zhuān)門(mén)的完整性管理系統平臺，對風(fēng)險評價(jià)與完整性評價(jià)需要的數據進(jìn)行統一管理，綜合利用。規定了培訓內容，管道完整性管理者應具備以下知識（但不限于），并定期開(kāi)展相關(guān)培訓：規定了建設期管道的完整性管理要求。

開(kāi)展管道完整性管理的核心內容包括數據采集與整合、高后果區識別、風(fēng)險評價(jià)、完整性評價(jià)、維修與維護、效能評價(jià)，持續改進(jìn)和再評價(jià)，等6個(gè)步驟，這6個(gè)步驟是一個(gè)持續循環(huán)的過(guò)程，管道的安全狀態(tài)在實(shí)施這一循環(huán)過(guò)程中不斷得到提高。完整性管理系列規范包括以下內容：

第1部分：管道完整性管理總則

第2部分：管道高后果區識別與分析規程；

第3部分：管道風(fēng)險評價(jià)導則；

第4部分：管道完整性檢測與評價(jià)導則；

第5部分：管道完整性效能評價(jià)導則；

第6部分：建設期管道完整性管理規范；

第7部分：管道完整性數據庫表結構；

第8部分：建設期管道完整性數據收集導則。

4.3 中石油北京天然氣管道公司管道完整性管理規范成果（1）數據收集規范：

《管道本體數據采集和管理規范》（2）檢測標準：

《鋼制管道內檢測執行技術(shù)標準》

《超聲導波檢測操作技術(shù)規范》

《管道超聲導波檢測及評估技術(shù)規范》

《管道超聲衍射(TOFD)技術(shù)規范》（3）監測技術(shù)規范：

《天然氣管道內腐蝕監測系統設備操作規程》

《天然氣管道內腐蝕監測數據分析與評價(jià)規范》

《重載車(chē)碾壓管道技術(shù)規范》（4）評價(jià)技術(shù)規范：

《天然氣長(cháng)輸管道HCA高后果區評價(jià)導則》

《鋼制管道缺陷安全評價(jià)標準》

《管道內外缺陷認定和驗證技術(shù)規范》

《管橋結構評價(jià)規程》（5）修復技術(shù)規范：

《碳纖維復合材料補強修復標準》

《鋼制管道夾具注環(huán)氧修復標準》

5  管道完整性管理系列標準內容介紹

5.1輸氣管道系統完整性管理 （ASMEB31.8-2001）

該標準適用于采用鋼鐵材料建造的輸送氣體的陸上管道系統。管道系統是指輸送氣體的有形設施的所有部分，包括：管道、閥門(mén)、管道附件、壓縮機組、計量站、調壓站、分輸站、儲氣設施和預制組件。完整性管理的原則和過(guò)程適用于所有管道系統。

國際管道研究委員會(huì )（PRCI）對輸氣管道事故數據進(jìn)行了分析并劃分成22個(gè)根本原因。22個(gè)原因中每一個(gè)都代表影響完整性的一種危險，應對其進(jìn)行管理。運營(yíng)公司報告的原因中，有一種原因是“未知的”，就是說(shuō)，是找不到根源的原因。對其余21種，已按其性質(zhì)和發(fā)展特點(diǎn)，劃分為9種相關(guān)事故類(lèi)型，并進(jìn)一步劃分為與時(shí)間有關(guān)的3種缺陷類(lèi)型。這9種類(lèi)型對判定可能出現的危險很有用。應根據危害的時(shí)間因素和事故模式分組，正確進(jìn)行風(fēng)險評估、完整性評價(jià)和減緩活動(dòng)。

識別危險對管道的潛在影響，數據收集、檢查和綜合，風(fēng)險評估，完整性評價(jià)，對完整性評價(jià)的響應減緩（維修和預防）措施和檢測時(shí)間間隔的確定，數據的更新、整合和檢查。包括五個(gè)方案的編制：質(zhì)量控制方案、變更管理方案、聯(lián)絡(luò )方案、完整性管理程序評價(jià)方案和完整性管理實(shí)施方案

5.2 危險液體管線(xiàn)系統的完整性管理 （API 1160 ）

該標準適用于原油、成品油管道的完整性管理，但不局限于原油、成品油管道，完整性管理的原則適用于所有管道系統。

該標準特別為管道管理部門(mén)提供已經(jīng)工業(yè)實(shí)踐證明的管道完整性管理方法。該標準專(zhuān)用于從一個(gè)清管裝置到另一個(gè)清管裝置之間的管道，但其過(guò)程和方法應用于所有管道設施，包括管道站場(chǎng)、庫區和分輸設施。對于管道站場(chǎng)、庫區和分輸設施，該標準有明確地章節提供指南。

該標準適用于個(gè)人和小組進(jìn)行管道完整性管理系統的計劃、執行和改進(jìn)。典型的小組應包括工程師、運行操作人員、具有特定技能或經(jīng)驗的專(zhuān)家（腐蝕、內檢測、管道保護工等等）。該標準的使用者應熟悉管道安全規范（Title 49 CFR Part 195），包括對管道管理部門(mén)的有書(shū)面的管道完整性管理系統、進(jìn)行初始評估和定期評估管道完整性等要求�？蚣馨�括：

初步的數據收集、分析和綜合。確定管道對高影響區和其它地區潛在的完整性威脅的第一步是收集有關(guān)潛在危險的信息。管理部門(mén)要收集、分析、綜合信息。本單元中，管理部門(mén)進(jìn)行初步的數據收集、分析和綜合對于了解管道的狀況并識別對管道完整性構成威脅的管段非常必要。進(jìn)行風(fēng)險評估所需的數據有：運行、維護、監督記錄、管線(xiàn)設計、運行歷史、失效模式和對特定管道的特定信息。簡(jiǎn)要的介紹了在風(fēng)險分析中有用的數據源和常用的數據單元，及數據分析、綜合方法。對于剛剛開(kāi)始完整性管理的管理部門(mén)，初步的數據收集應關(guān)注有限的幾類(lèi)數據，以便容易地識別出對完整性構成較大威脅的因素。

初步風(fēng)險評估。 本單元中利用收集的數據進(jìn)行管道系統風(fēng)險評估。風(fēng)險評估開(kāi)始于系統，全面地找出對管道系統或設施完整性的潛在威脅。識別潛在危險不要局限于已知危險種類(lèi)，還要去找新的風(fēng)險。通過(guò)對前面收集到的信息和數據進(jìn)行完整的評估，風(fēng)險評估程序可以識別特定位置或狀況的位置，或可能導致管道完整性降低的事故的組合事件或狀況。風(fēng)險評估的結果應該包括管道系統上最重要的風(fēng)險的種類(lèi)和位置。

制定初始評估計劃。 利用初步風(fēng)險評估（或者是審查評估）的結果，可制定確定最重要風(fēng)險和評估管線(xiàn)系統完整性的方案。這個(gè)方案應包含完整性評估方法（如內檢測或者是水壓試驗）和在風(fēng)險評估中識別的預防及降低風(fēng)險的方法。對能夠影響高影響區的管段，初始評估計劃應包括對內檢測技術(shù)、水壓實(shí)驗及其它評估管線(xiàn)完整性的方法，進(jìn)行評估的時(shí)間表，和選擇所用方法的理由。介紹了多種可用的內檢測技術(shù)、選擇評估的方法和制定內檢測和水壓實(shí)驗時(shí)間間隔的方法。

檢測或減緩。 本單元執行初始評估計劃，對結果進(jìn)行評估，對能夠導致管道失效的缺陷進(jìn)行修補。說(shuō)明如何按照內檢測結果對需要檢查和修理的管段進(jìn)行排序。說(shuō)明了對不同類(lèi)型缺陷進(jìn)行修補的技術(shù)。

如前所述，風(fēng)險評估可能會(huì )發(fā)現以前沒(méi)有發(fā)現的風(fēng)險。如果認為挖掘工具對管道是很大的威脅，管理部門(mén)可以選擇增加巡邏、增加公眾交流、改善管線(xiàn)標志、加強管道占地清理、主動(dòng)參加當地的計劃委員會(huì )、提高挖掘者的意識來(lái)減少第三方破壞。提供了風(fēng)險控制和減緩活動(dòng)的手冊。

更新、綜合、分析數據。 在完成最初的評估后，管道管理部門(mén)已增加和并更新了管線(xiàn)的信息。這些信息被保存并加到數據庫里用于支持將來(lái)的風(fēng)險評估和完整性評估。此外，隨著(zhù)系統的持續運行，更多的運行、維護、檢查和其它數據被收集，數據庫得到進(jìn)一步充實(shí)和更新而支持完整性管理。

重新評估風(fēng)險。應該定期的進(jìn)行風(fēng)險評估以適應新的運行參數、管道系統設計的改變（新閥、新更換的管段、修復工程等）、運行變化（流速的改變、壓力分布），并分析上次風(fēng)險評估后外部變化造成的影響（例如人口遷入到新的地區）。完整性評估的結果，例如內檢測、水壓實(shí)驗，也應被納入到下次風(fēng)險評估當中。這樣可以保證分析是建立在對管道狀態(tài)了解的基礎上。

修改減緩和檢查計劃。 應該把初始評估計劃轉變成動(dòng)態(tài)的完整性計劃，以定期地更新以反映新的信息和當前存在的完整性問(wèn)題。當新的風(fēng)險因素和已知風(fēng)險因素的新表現被識別，應采取進(jìn)一步的適當的預防或減緩行動(dòng)進(jìn)行應對。此外，新的風(fēng)險評估結果也應被用來(lái)建立將來(lái)完整性評估的計劃。探討了改進(jìn)的完整性評估計劃。討論了確定內檢測和水壓試驗頻率的方法。

評估審核完整性管理有效性。 管理部門(mén)應該收集運行信息，定期評估其完整性評價(jià)技術(shù)、管道修理活動(dòng)、及其它預防和減緩措施的有效性。管理部門(mén)還應該評估管理系統及支持完整性管理決策的程序的有效性。說(shuō)明了如何進(jìn)行效能評估，和審查完整性管理系統。

變更管理。 管道系統和系統所處環(huán)境不是一成不變的。應在系統的設計、運行、維護進(jìn)行變更實(shí)施前對其對管道的潛在風(fēng)險進(jìn)行評估。還應對管道所處環(huán)境的變化進(jìn)行評估。要把這些變化包括在以后的風(fēng)險評估中。討論對與完整性管理相關(guān)的變化進(jìn)行管理。

持續改進(jìn)管理。完整性管理不是一次就可以完成的。完整性管理是一個(gè)監視管道狀態(tài)、識別和評估風(fēng)險、采取行動(dòng)最大可能地降低最主要威脅的一個(gè)連續的循環(huán)。必須對風(fēng)險管理進(jìn)行周期性的更新和修改來(lái)反映管道現在的運行狀態(tài)。這樣管理部門(mén)就可以用有限的資源來(lái)實(shí)現無(wú)誤操作、無(wú)泄漏的運行目標。

5.3  ASME B31.G評價(jià)系統

(1) 限制條件

a. 本方法限于可焊接的管線(xiàn)鋼材，如碳鋼或高強度低合金鋼的腐蝕。ASTM A53，A106和A381，以及API 5L（現行的API 5L包括原先API 5LX和5LS確的所有等級）中所敘述的是這些鋼材的典型代表。

b. 本方法只適用于外形平滑，低應力集中的管線(xiàn)用管本體上的缺陷（例如，電解或電化學(xué)腐蝕，和磨蝕引起的壁厚損失）。

c. 此方法不宜用于評定被腐蝕的環(huán)向或縱向焊縫及其熱影響區、機械損害引起的缺陷，如凹陷和溝槽、以及在管子或鋼板制造過(guò)程中產(chǎn)生的缺陷，如裂紋、折皺、軋頭、疤痕、夾層等處的剩余強度。

d. 本方法中提出的腐蝕管子留用準則只以管子在承受內壓時(shí)保持結構完整性的能力為根據，當管子承受第二有效應力（如彎曲應力），尤其是腐蝕有舉足輕重的橫向成分時(shí)，它不宜作為唯一準則。

e. 本方法不能預測泄漏和破裂事故。

(2) 方法與研究程序

廣泛的舊管道試驗，把真實(shí)的腐蝕管子加壓爆破是本手冊所述方法的依據。因為有用過(guò)的，且確具腐蝕危險的管子可以利用，拿這種原型的現場(chǎng)樣品就地或在大的原型試驗坑內作試驗，就比把這些準則建立在用機械加工的缺陷進(jìn)行的純實(shí)驗室試驗顯得更為合理。

針對全部缺陷類(lèi)型安排了數百次舊管子試驗以確定普遍的缺陷特征。計算腐蝕管材承壓強度的數學(xué)關(guān)系式就是在試驗積累的基礎上形成的。這些雖屬半經(jīng)驗性的數學(xué)關(guān)系式，都基于斷裂力學(xué)原理。

斷裂力學(xué)的基本原理是，當存在缺陷時(shí)，材料抵抗不穩定開(kāi)裂的能力與缺陷尺寸和一個(gè)稱(chēng)為韌性愈大，發(fā)生斷裂前它所能承受的裂紋就愈大。同樣，缺陷愈大，發(fā)生漏泄或破裂時(shí)的壓力就愈低。這兩種特性看起來(lái)顯而易見(jiàn)，然而它們構成了確定有缺陷管子實(shí)際強度的斷裂力學(xué)基礎。

1970年和1971年間用數個(gè)規格的管子作47次壓力試驗。來(lái)評估確定腐蝕區域強度的數學(xué)關(guān)系式的有效性。試驗管材的直徑從16in.到30in.，管壁厚度從0.312in.到0.375in.。管材的屈服強度從API 5LA-25級的大約25,000psi到5LX X-52級的大約52000psi。

早期試驗建立的數學(xué)關(guān)系式已根據以后試驗的成果作了修正，在該標準研究過(guò)的材料范圍內，就腐蝕缺陷的破裂壓力提供可靠估計。

圖3-1  按預測破裂應力/腐蝕缺陷的拋物線(xiàn)準則

用腐蝕管子進(jìn)行的試驗表明，管線(xiàn)管的鋼材都有足夠韌性，而韌性不是一個(gè)主要因素。鈍性腐蝕缺陷的破裂受其尺寸和材料流變應力或屈服應力的控制。

圖4-1顯示了原管道打壓破裂的實(shí)際情況與判定管線(xiàn)管腐蝕坑穴能否接受的準則之間的關(guān)系。這一準則是，它們應能承受等于其規定最小屈服強度（SMYS）100%的應力水平。此圖以一個(gè)保守的腐蝕區域的拋物線(xiàn)剖面假設為基礎，以最大腐蝕深度與管子壁厚的比值為縱坐標，以腐蝕長(cháng)度除以管子半徑與壁厚乘積的平方根為橫坐標。每個(gè)數據點(diǎn)代表腐蝕管子的一次舊管道試驗，數據點(diǎn)旁的數字是以SMYS百分數表示的破裂壓力下的應力。只有3個(gè)數據點(diǎn)（3次試驗）是在低于100%SMYS的壓力水平上破裂的，這表明，腐蝕缺陷的嚴重性不大（應當看到，這3點(diǎn)均被準則排除）。圖中實(shí)線(xiàn)是低于100%SMYS的破裂壓力的區分線(xiàn)。有許多點(diǎn)處于此線(xiàn)以下，它們無(wú)一例外都代表高于100%SMYS的破裂情況。這些高于100%SMYS的事實(shí)充分說(shuō)明，這一準則是相當保守的。

圖中的可接受區是曲線(xiàn)下方左側的陰影部分。由缺陷深度和長(cháng)度決定，落在曲線(xiàn)上方的腐蝕坑穴，按提出的準則衡量是不可接受的，要降低管道的工作壓力和將腐蝕坑穴去除或修理。

5.4 管道缺陷Rstreng方法

Rstreng（改進(jìn)的B31G） 是B31G 標準的改進(jìn)，減少了原標準的保守性，特點(diǎn)如下：

Rstreng是經(jīng)過(guò)86根實(shí)際腐蝕的管道爆破實(shí)驗驗證。

最大允許深度為80%的壁厚深度

流動(dòng)應力等于 MYS + 10kPsi (68.94 MPa)

包含三項傅立葉參數，算法準確

假設一任意面積近似考系數為 0.85

RSTRENG(Remaining Strength of Corroded Pipe) 按腐蝕底部的形貌實(shí)施評價(jià),比B31G更具有準確性.

RSTRENG (Remaining Strength of Corroded Pipe)是基于有效的腐蝕面積、有效缺陷腐蝕長(cháng)度，任意腐蝕缺陷均能被評估。

確定腐蝕形貌必須沿著(zhù)管道長(cháng)度方向上，進(jìn)行大量的深度測量，以確定缺陷底部的形貌，缺陷可以是單個(gè)缺陷，也可是相互作用缺陷。

該程序考慮將整個(gè)缺陷分成若干部分，來(lái)預測相應的失效壓力，

在大多數情況下，RSTRENG(Remaining Strength of Corroded Pipe)預測最小的失效壓力，要比使用按照整個(gè)缺陷面積，整個(gè)長(cháng)度方法的值要小。

5.5 DNV RP-F101 標準(1) 簡(jiǎn)介

提出的推薦方法對以下兩種荷載作用下的管道腐蝕缺陷進(jìn)行評估：a. 只受內壓作用。b. 內壓與縱向壓應力共同作用。

該標準分為兩部分，提出了可供選擇的兩種腐蝕評估方法。這兩種方法的主要區別在于其安全準則不同。

第一種方法，是根據DNV近海標準OS-F101和海底管道系統標準來(lái)確定的安全準則。推薦方法遵循并補充了DNV OS-F101標準。特別考慮到缺陷深度的尺寸和材料性質(zhì)的不確定性，使用了概率修正方程（分安全系數）來(lái)確定腐蝕管道的許用操作壓力。

第二種方法是根據ASD(許用應力設計)標準，計算出腐蝕缺陷的失效壓力（承載能力），此失效壓力需乘以一單獨的使用系數，該使用系數是根據原始設計系數而得到的。對于腐蝕缺陷尺寸的不確定性，需用戶(hù)自行判斷。

該標準通過(guò)對含機械腐蝕缺陷（包括單個(gè)缺陷、相互作用的缺陷和復雜形狀缺陷）的管道，作了超過(guò)70次的爆破試驗，得出有關(guān)爆破的數據庫和有關(guān)管道材料性質(zhì)的數據庫。另外，通過(guò)三維非線(xiàn)性有限元分析得出一更為綜合的數據庫。提出了預測含腐蝕管道剩余強度的準則，此腐蝕管道含有單個(gè)缺陷、相互作用缺陷和復雜形狀缺陷。

該標準還通過(guò)對含機械腐蝕缺陷管道的12次爆破試驗得到的數據庫，包括軸向荷載和彎曲荷載的疊加對失效應力的影響。也通過(guò)對含缺陷管道的三維非線(xiàn)性有限元計算生成更為綜合的數據庫。使用了概率的方法修正規范并確定分安全系數。(2) 應用范圍

該標準所提供的方法適用于有腐蝕缺陷的碳鋼管道（不適用于其它成分的鋼管），海底管道系統DNV近海標準OS-F101已經(jīng)采用此方法進(jìn)行設計，對于標準（并不只限于以下這些）ASME B31.4, ASME B31.8, BS8010, IGE/TD , ISO/DIS 13623, CSA Z662-94，當安全準則與設計規范有矛盾時(shí)，也可采用此方法。

在評估腐蝕管道時(shí)，應考慮到連續腐蝕擴展的影響。如果含有腐蝕缺陷的管道還繼續使用，那么應該采取措施阻止腐蝕的進(jìn)一步發(fā)展或者對腐蝕缺陷采取適當的檢測方法。有關(guān)腐蝕缺陷的連續擴展該標準沒(méi)有討論。

此推薦方法沒(méi)有包括所有的情況，具體情況還需采取有目標的評估和其它的方法。(3) 適用的缺陷

本文提出的方法適用于評估下列類(lèi)型的腐蝕缺陷：

母材的內部腐蝕。

母材的外部腐蝕。

焊縫上的腐蝕。

環(huán)縫焊接的腐蝕。

相互作用的腐蝕缺陷群。

為了修理磨掉缺陷所形成的金屬損失（假如磨后留下的缺陷是光滑的形狀，并且原始缺陷經(jīng)過(guò)適當的NDT方法核實(shí)）

當標準方法應用于焊縫和環(huán)向焊縫的腐蝕缺陷時(shí)，應該注意，焊縫上沒(méi)有將會(huì )與腐蝕缺陷相作用的明顯的焊接缺陷或虛焊，焊縫應具有一定的韌度。(4) 施加的荷載

內壓和軸向、彎曲荷載會(huì )影響到腐蝕管道的失效。在該標準推薦方法中，將包括以下荷載（應力）的組合和缺陷情況：

內壓作用于：?jiǎn)蝹�(gè)缺陷、相互作用的缺陷、復雜形狀缺陷。

內壓荷載與縱向壓應力組合作用于：?jiǎn)蝹�(gè)缺陷。

注：縱向壓應力是由軸向荷載、彎曲荷載、溫度載荷等作用產(chǎn)生。(5) 不適用的方面

下列方面不包括在該標準所討論的范圍內：

除了碳鋼管道以外的其它材料的管道

管道材料等級超過(guò)X80鋼

交變荷載

尖口缺陷（例如：裂紋）

腐蝕和裂紋的組合

腐蝕和機械損傷的組合

由于金屬損失缺陷而形成的機械損傷（例如：劃痕）

焊接造成的缺陷

缺陷深度超過(guò)原始管壁厚度的85%（例如：剩余管壁厚度小于原始管壁厚度的15%）

此評估方法只適用于將產(chǎn)生塑性破壞的鋼管。本方法也不適用于將產(chǎn)生斷裂的地方。包括：

轉變溫度在操作溫度之上的材料。

材料厚度超過(guò)12.7毫米（1/2英寸），除非轉變溫度低于操作溫度。

電焊管道的焊接處存在缺陷的管道。

使用搭接焊或電爐平焊而形成的管道。

半鎮靜鋼。

(6) 其它失效模式

其它失效模式，如屈曲、褶皺、疲勞和破裂都需要考慮，這些失效模式在本文中都沒(méi)有介紹，可采用其它使用方法。本推薦方法的目的是提供一種簡(jiǎn)單的腐蝕管道評估規范。分析的結果偏于保守。如果腐蝕缺陷并不適用于本推薦方法，使用者可以考慮其它的方法，以便精確的評估腐蝕管道的剩余強度。這包括詳細的有限元分析及（或者）全尺寸試驗，但不僅限于這些。5.6  API 579評價(jià)標準

(1) 該標準文件中的適用性（FFS）評價(jià)規范已發(fā)展成評價(jià)構件單一或多重損害機理導致的缺陷。構件的定義為按照國家標準或規范設計的承壓部件。設備被定義成構件的組合。因此，該標準覆蓋的壓力設備包括構件壓力容器、管道和儲存罐罐殼層的所有的壓力容器。對于固定和浮動(dòng)的頂部結構以及罐底板的適用性（FFS）也包含在標準中。

標準中的適用性（FFS）評價(jià)規范是在假定構件是按現行的規范和標準設計和生產(chǎn)出來(lái)。

對沒(méi)有按照最初設計標準設計和建造的設備構件，標準中的原則可以用來(lái)評價(jià)實(shí)際損害和與最初設計有關(guān)的竣工情況。這種類(lèi)型的適用性（FFS）評價(jià)將由知識淵博和標準設計要求方面有經(jīng)驗的專(zhuān)家實(shí)施。

描述適用性（FFS）評價(jià)規范文件的每一節包括說(shuō)明規范的適用性和局限性的一段。分析規范的局限性和適用性在相關(guān)的評價(jià)級別中說(shuō)明。

(2) 評價(jià)技術(shù)和驗收準則

適用性（FFS）評價(jià)規范提供了三級評價(jià)。在每節中包括的邏輯框圖圖示了這些評價(jià)等級是如何關(guān)聯(lián)的。每個(gè)評價(jià)等級提供了一種方法，這種方法與安全保守性要求、評價(jià)要求的信息數量、進(jìn)行評價(jià)人員素質(zhì)和問(wèn)題的復雜性之間有關(guān)系。如果實(shí)際的評價(jià)等級不能提供可接受的結果或者不能給出清晰的程序步驟，專(zhuān)業(yè)人員通常的順序是從一級到三級進(jìn)行分析（除非由評價(jià)技術(shù)直接決定的情況下）。下面描述的是每個(gè)評價(jià)等級和它指定的用法的綜述。

第一級——這一級別包含的評價(jià)規范目的是提供保守的篩選準則。保守的篩選準則利用最小數量的檢測或構件信息。通過(guò)現場(chǎng)檢測或工程人員可以進(jìn)行第一級評價(jià)。

第二級——這一級別包含的評價(jià)規范目的是提供更細致的評價(jià)。這種評價(jià)產(chǎn)生的結果比第一級評價(jià)的結果更精確。在第二級評價(jià)中，需要和第一級評價(jià)要求相似的檢測信息。然而，更多的詳細計算用于評價(jià)中。在進(jìn)行適用性（FFS）評價(jià)時(shí)第二級評價(jià)一般能夠典型地被現場(chǎng)工程師或有經(jīng)驗和淵博知識的工程專(zhuān)家進(jìn)行。

第三級——這一級別包含的評價(jià)規范目的是提供一個(gè)最細致的評價(jià)。這種評價(jià)產(chǎn)生的結果比第二級評價(jià)的結果更精確。在第三級評價(jià)中要求有最詳細檢測和構件信息，和在數學(xué)技術(shù)基礎上的推薦分析如有限元方法。在進(jìn)行適用性（FFS）評價(jià)中一個(gè)第三級分析主要由有經(jīng)驗和淵博知識的工程專(zhuān)家使用。5.7 BS 7910 標準

BS 7910是英國燃氣開(kāi)發(fā)的金屬結構可接受性的評價(jià)標準，主要是為碳鋼和鋁合金焊接結構開(kāi)發(fā)的，隨著(zhù)應用的擴展，又用于其它金屬和非焊接金屬結構缺陷的分析評價(jià)，該標準適合于金屬結構的設計、建設、運行全生命周期。

裂紋在I/II/III型和剪切載荷作用下的評估

海洋結構管接頭評估程序

壓力容器和管道斷裂評估程序

結構不對中應力分析

缺陷定義

爆破之前泄露評價(jià)程序

管道和壓力容器腐蝕評價(jià)

斷裂\疲勞\蠕變評價(jià)

焊接接頭焊接強度不匹配評價(jià)

沖擊功表示管道韌性結果的使用

可靠性\分安全系數\實(shí)驗次數和保守系數

焊縫斷裂韌性的確定

應力強度因子方法

確定管道可接受缺陷的LEVEL-1簡(jiǎn)化程序

殘余應力的計算

疲勞壽命估計的數值方法

高溫斷裂擴展評價(jià)

高溫失效評價(jià)程序

6. 關(guān)于標準的思考和建議

根據完整性管理相關(guān)標準的特點(diǎn)和要求，結合國內相關(guān)技術(shù)現狀，應從以下方面進(jìn)行更深入的工作。

（1）開(kāi)展完整性管理對標工作

開(kāi)展完整性管理對標，引進(jìn)、吸收國外管道完整性管理的經(jīng)驗做法，結合中國的國情，制訂國內管道完整性管理的技術(shù)標準，借鑒做法，引進(jìn)技術(shù)，用高標準的宣貫和推廣應用促進(jìn)國內技術(shù)進(jìn)步和理念轉變。

（2）開(kāi)展管道完整性管理標準的研究

目的是建立完善的完整性管理系列標準，指導管道運營(yíng)公司全面實(shí)施管道完整性管理，包括完整性管理的內容、技術(shù)標準體系、完整性管理的文件體系、完整性管理的管理模式。

（3）支持性技術(shù)標準的建設

根據完整性管理的總體要求，全面加強管道完整性管理基礎規范的研究和完善，尤其要加強對完整性評價(jià)技術(shù)、管道風(fēng)險評價(jià)規范研究。

（4）監管機構要健全完整性管理規范

長(cháng)輸管道監管的責任，實(shí)現從政府到企業(yè)的多級管理，負責管道完整性管理的規劃，并通過(guò)立法加強管道完整性管理，健全各級管道完整性管理的規程。

（5）加強完整性管理軟件和硬件標準的制訂

組織科研單位和制造企業(yè)進(jìn)行完整性管理軟件和硬件研究開(kāi)發(fā)，早形成國產(chǎn)的完整性管理軟硬件產(chǎn)品，并形成完整性軟件和硬件的標準。

（6）鼓勵技術(shù)人員學(xué)習和使用標準

管道的完整性管理既是一種管理模式、也是一種管理理念，應通過(guò)各種渠道加強完整性管理人才的培養，特別是鼓勵技術(shù)人員學(xué)習和掌握國內外標準。

（7）加強完整性管理數據庫標準的研究

此類(lèi)數據庫是管道完整性管理實(shí)施的重要基礎，完善的管道完整性數據收集機制、完備的數據庫標準是保障管道完整性管理實(shí)施的前提，是實(shí)施的基礎要素。

參考文獻：

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