天然氣煤氣管道安全評(píng)價(jià)與壽命分析理論研究與實(shí)踐（新PPT課件

1、報(bào)告提綱報(bào)告提綱 第一部分 管道破壞和失效原因 第二部分 管道完整性管理概述 第三部分 埋地管道外防腐層綜合 檢測(cè)與安全評(píng)估技術(shù) 第四部分 管道安全評(píng)價(jià)技術(shù)與實(shí)踐 第五部分 管道的壽命預(yù)測(cè)技術(shù) 第六部分第六部分 技術(shù)思路總結(jié)技術(shù)思路總結(jié) 第一部分第一部分 管道破壞和失效原因管道破壞和失效原因 焊縫質(zhì)量引起破壞焊縫質(zhì)量引起破壞 管道的腐蝕破壞管道的腐蝕破壞 管道缺陷類型管道缺陷類型 含缺陷管道的失效過程含缺陷管道的失效過程 其他因素：其他因素： 管道地質(zhì)位移破壞管道地質(zhì)位移破壞 其他因素：其他因素： 施工機(jī)械引起的破壞施工機(jī)械引起的破壞 產(chǎn)生的后果：管道的失效引起爆炸產(chǎn)生的后果：管道的失效引起爆

2、炸 產(chǎn)生的后果：管道的失效危及城鎮(zhèn)安全產(chǎn)生的后果：管道的失效危及城鎮(zhèn)安全 產(chǎn)生的后果：管道的失效引起大火產(chǎn)生的后果：管道的失效引起大火 產(chǎn)生的后果：管道失效開裂產(chǎn)生的后果：管道失效開裂 管道失效概率（不同時(shí)期）管道失效概率（不同時(shí)期） 管道安全評(píng)價(jià)的定義管道安全評(píng)價(jià)的定義 上述事故的發(fā)生如果經(jīng)過安全評(píng)價(jià)是完全可以避免的。 管道結(jié)構(gòu)安全性評(píng)價(jià)是對(duì)含有缺陷結(jié)構(gòu)的管道能否繼續(xù)使用做定量 的、科學(xué)的工程評(píng)價(jià)。 安全性評(píng)價(jià)也是對(duì)管道結(jié)構(gòu)中的缺陷或管道運(yùn)行工況依據(jù)嚴(yán)格的理 論分析，判定缺陷或運(yùn)行工況對(duì)安全可靠性的影響，并對(duì)缺陷或裂 紋的形成、擴(kuò)展及管道的失效過程、后果等作出判斷。及早處理所 存在的隱患,預(yù)

3、防事故的發(fā)生. 根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果，按照國(guó)際通用的標(biāo)準(zhǔn)，最后根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果，按照國(guó)際通用的標(biāo)準(zhǔn)，最后 可按四種情況分別處理：可按四種情況分別處理： 對(duì)管道安全生產(chǎn)不造成危害的缺陷或不影響生產(chǎn)運(yùn)行的情況允 許存在（例如，可能檢測(cè)到的小于1/8壁厚的缺陷） 對(duì)管道安全性雖不造成危害，但對(duì)于會(huì)進(jìn)一步發(fā)展的缺陷或危 害安全的情況要進(jìn)行壽命預(yù)測(cè)，并允許在監(jiān)控下使用。 對(duì)于含有缺陷的管道，如果不是主干線、不經(jīng)常使用、或很少帶 壓使用的管道（如放空管道、排污管道），使用時(shí)可保證管道安 全可靠性要求，可以繼續(xù)使用，但要嚴(yán)密監(jiān)視其發(fā)展情況 對(duì)含有缺陷，并對(duì)管道安全可靠性構(gòu)成危脅的帶有缺陷的管段或 危害管道的情況發(fā)生，應(yīng)

4、立即采取措施，返修或停用。 第二部分第二部分 管道完整性管理概述管道完整性管理概述 管道完整性管理是經(jīng)過近10年的研究和實(shí)踐發(fā)現(xiàn)起來的。管道的完整性是 指管道要始終處于完全可控的工作狀態(tài)，管理人員可不斷采取措施防止管道事 故的發(fā)生。完整性是與管道的設(shè)計(jì)、安裝、運(yùn)行、維護(hù)、檢修的各過程密切相 關(guān)。 在用管道的完整性管理要求管道公司要不斷識(shí)別運(yùn)行中面臨的風(fēng)險(xiǎn)因素， 制定相應(yīng)的控制對(duì)策。對(duì)可能使管道失效的危險(xiǎn)因素進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)其進(jìn)行適應(yīng) 性評(píng)價(jià)，不斷改善識(shí)別到的不利因素，將運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)水平控制在合理的可接受 范圍內(nèi)。 管道完整性是一個(gè)連續(xù)過程、循環(huán)進(jìn)行管道監(jiān)控的管理過程，需要在一定 的明間間隔后，再次進(jìn)

5、行管道檢測(cè)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)及采取措施減輕風(fēng)險(xiǎn)，以達(dá)到持 續(xù)減少和預(yù)防事故的發(fā)生、經(jīng)濟(jì)合理地保證安全運(yùn)行。 完整性管理的特點(diǎn)： ASME B31.8S-2002(輸氣管道的完整性管理)和 API1160-2001（有害液體管道系統(tǒng)的完整性管理： 1）管道完整性管理標(biāo)準(zhǔn)是一種過程標(biāo)準(zhǔn)，它描述了管道公司在進(jìn)行完整性管理時(shí)可 能涉及到的過程，為管道系統(tǒng)完整性管理提供一個(gè)系統(tǒng)的、廣泛的、完整的過程方法。 2）管道完整性管理標(biāo)準(zhǔn)提供了一種管道運(yùn)行管理的先進(jìn)模式和理念。管道的完整性 管理始于管道合理的設(shè)計(jì)、選材和施工。按照標(biāo)準(zhǔn)的提供的管理模式的要求，能夠保證管 道安全、有效、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。 3）管道完整性管理標(biāo)準(zhǔn)是

6、一種管理體系標(biāo)準(zhǔn)。它不是一個(gè)單純的、具體的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)， 而是建立在眾多基礎(chǔ)的、單一的技術(shù)規(guī)范基礎(chǔ)之上的一種綜合的管道管理規(guī)范體系，在實(shí) 施管道的完整性管理時(shí)，根據(jù)其要求將會(huì)涉及到許多相應(yīng)的技術(shù)性的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，如在設(shè) 計(jì)、施工、運(yùn)行、改造等階段，實(shí)施完整性管理均應(yīng)遵循相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。 管道完整性管理的要素包括五個(gè)方面： 完整性管理方案： 執(zhí)行每一步驟和進(jìn)行支持性分析的文件。方案應(yīng)包括預(yù)防、探測(cè)和減緩措施，措施實(shí)施的時(shí) 間表。首先應(yīng)對(duì)那些風(fēng)險(xiǎn)最大的管道系統(tǒng)或管段進(jìn)行評(píng)價(jià)。該方案還應(yīng)考慮可能確定多種危險(xiǎn)的那 些活動(dòng)。 效能測(cè)試方案： 是完整性管理程序提高管道安全性的效果。應(yīng)收集管理方案實(shí)施后的信

7、息，并定期評(píng)價(jià)完整性 評(píng)價(jià)方法、管道維修活動(dòng)以及風(fēng)險(xiǎn)控制活動(dòng)的有效性。對(duì)其管理體制和方法在完整性管理正確決策 方面的有效性進(jìn)行評(píng)價(jià)。 聯(lián)絡(luò)方案： 為使公眾了解在完整性管理方面所做工作，運(yùn)營(yíng)公司應(yīng)制定并實(shí)施與員工、公眾、應(yīng)急人員、 當(dāng)?shù)毓珓?wù)人員及管理部門進(jìn)行有效聯(lián)絡(luò)的方案。 變更管理方案： 管道系統(tǒng)及其所處的環(huán)境不是靜止不變的。在完整性管理方案實(shí)施前，應(yīng)采用一種系統(tǒng)方法， 確保對(duì)管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、操作或維護(hù)發(fā)生變更所帶來的潛在風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，并確保對(duì)管道運(yùn)行所處 環(huán)境的變化進(jìn)行評(píng)價(jià)。在變更發(fā)生之后，適當(dāng)時(shí)，應(yīng)將其納入以后的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中，以保證風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估 方法針對(duì)的是當(dāng)前配置、操作和維護(hù)的管道系統(tǒng)。 質(zhì)量

8、控制方案： 是“運(yùn)營(yíng)公司滿足其完整性管理程序所有要求的文件證明?！?包括以質(zhì)量控制為目的的完整 性管理程序的評(píng)價(jià)和完整性管理程序所需的文件和對(duì)完整性管理程序的審核程序及其文件。 已完成 數(shù)據(jù)收集、檢查和綜合 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估 各種危害評(píng) 價(jià) 完整性檢測(cè)與評(píng)價(jià) 對(duì)完整性評(píng)價(jià)的響應(yīng)和減緩 措施 識(shí)別危害因素對(duì)管道可能造成 的影響 圖1 ASME B31.8S輸氣管道完整性管理流程圖 未完成 確定管道對(duì)HCA的潛在 影響 原始數(shù)據(jù)的采集、分析和 綜合 原始風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估 開發(fā)基線計(jì)劃 完成情況檢查和/或降低 程序評(píng)估 修正檢查和減緩 計(jì)劃 更新、綜合和檢索 數(shù)據(jù) 風(fēng)險(xiǎn)再評(píng)估管理改變 圖2 API1160 液體管道

9、完整性管理程序框架 數(shù)據(jù)收集、歸納、分析 特定管段/特定失效 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià) 可靠性評(píng)價(jià)、后果嚴(yán)重性 評(píng)價(jià) 是否所有管段/缺陷已評(píng)價(jià)？ 完整性檢測(cè)評(píng)價(jià) 在線檢測(cè) 水壓試驗(yàn) 直接評(píng)價(jià) 其它檢測(cè)技術(shù) 維修、調(diào)整、預(yù)防措施確定再評(píng)價(jià)周期 運(yùn)行安全指標(biāo) YES NO I、管道完整性管理的管理標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī) 輸氣管道系統(tǒng)完整性管理 （ASME B31.8 S-2001） 有害液體管道完整性管理（API1160-2001） II、管道完整性管理評(píng)估技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（即管道的完整性評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)） 確定腐蝕管線剩余強(qiáng)度手冊(cè)（ASME B31.G） 管道外腐蝕檢測(cè)與直接評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（ECDA,NACE RP-0502-2002） 內(nèi)腐蝕

10、直接評(píng)估技術(shù) NACE-T0340 ICDA 腐蝕管道缺陷評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) (DNV-RP-F101) 管道安全評(píng)價(jià)、幾何機(jī)械損傷評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（API 579） III、管道完整性檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) NACE RP0102-2002：管道內(nèi)檢測(cè)的推薦實(shí)踐標(biāo)準(zhǔn) API 1163：管道內(nèi)檢測(cè)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn) NACE pub 35100-2000：管道內(nèi)檢測(cè)(報(bào)告) ASNT ILI-PQ-2003：管道內(nèi)檢測(cè)員工的資格 API RP580 基于風(fēng)險(xiǎn)的檢測(cè) API RP 581 基于風(fēng)險(xiǎn)的檢測(cè)基礎(chǔ)源文件 IV、管道完整性管理修復(fù)與維護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) API 570-1998管道檢驗(yàn)規(guī)范在用管道系統(tǒng)檢驗(yàn),修理,改造和再定級(jí) API

11、 RP2200-1994石油管道,液化石油管道、成品油管道的修理 V、其它完整性管理標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)或規(guī)定 風(fēng)險(xiǎn)管理程序標(biāo)準(zhǔn)（草案）-1996 美國(guó)聯(lián)邦法典第49部運(yùn)輸 第191部分天然氣和其他氣體的管道運(yùn)輸 年度報(bào)告、事故報(bào)告以及相關(guān)安全條件 報(bào)告 第192部分天然氣和其他氣體的管道運(yùn)輸?shù)穆?lián)邦最低標(biāo)準(zhǔn) 第194部分陸上石油管道應(yīng)急方案 第195部分危險(xiǎn)液體的管道運(yùn)輸 關(guān)于增進(jìn)管道安全性的法案（美國(guó)HR.3609） ASNI/ASNT 無損檢測(cè)人員資格評(píng)定導(dǎo)則 API RP1120-1995 液體管道維修人員的培訓(xùn)與認(rèn)證 API 1129-1996 危險(xiǎn)性液體管道系統(tǒng)完整性的保證措施 API RP

12、1162-2003 管道操作者的公共注意項(xiàng) 有關(guān)腐蝕檢測(cè)技術(shù)有關(guān)腐蝕檢測(cè)技術(shù) 在線檢測(cè)（內(nèi)檢測(cè)，ILI），常用的是智能豬檢測(cè)?？蓹z測(cè)幾何 尺寸變形、金屬損失（腐蝕、劃傷）、裂紋 常用的技術(shù)為漏磁（MFL）、超聲波檢測(cè)?？蒅PS一體化技術(shù)。 有關(guān)腐蝕檢測(cè)技術(shù)有關(guān)腐蝕檢測(cè)技術(shù) 壓力試驗(yàn)：許多管道不能采用ILI技術(shù)，可用壓力試驗(yàn)來完成。 但實(shí)用性有限。 直接評(píng)價(jià)：外腐蝕直接評(píng)價(jià)方法ECDA和內(nèi)腐蝕直接評(píng)價(jià)方法 ICDA、管道應(yīng)力腐蝕評(píng)價(jià)方法、外防腐層有效性評(píng)價(jià)方法、陰極 保護(hù)有效性評(píng)價(jià)方法、以及其它方法。 管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估 管道風(fēng)險(xiǎn)管理軟件 維護(hù)計(jì)劃 風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)維護(hù)方法風(fēng)險(xiǎn)后果失效概率 風(fēng)險(xiǎn)數(shù)

13、據(jù) 檢測(cè) 設(shè)計(jì) 運(yùn)行 環(huán)境 安全 經(jīng)濟(jì) 失效機(jī)理 歷史數(shù)據(jù) 維修 更換 監(jiān)視 第二部分第二部分 埋地管道外腐蝕檢測(cè)與安全評(píng)價(jià)技術(shù)埋地管道外腐蝕檢測(cè)與安全評(píng)價(jià)技術(shù) 管道外腐蝕檢測(cè)管道外腐蝕檢測(cè) 管道外腐蝕是一種可以評(píng)估的危險(xiǎn)。可以識(shí)別及處理已經(jīng)發(fā)生、正在發(fā)生 和將要發(fā)生的管道外部腐蝕部位。它的優(yōu)越性在于能確定缺陷將在哪里形 成，而不只是確定已存在缺陷的位置。應(yīng)用ECDA的結(jié)果能提高管道完整性 的置信度，提高管道的安全性。 分為4個(gè)階段：預(yù)評(píng) 價(jià)、間接檢測(cè)（非開挖檢測(cè)）、直接檢測(cè)、再評(píng)價(jià)（確定適用性與下一次評(píng)價(jià) 周期） 1、外防腐層檢測(cè)的意義（管道非開挖檢測(cè)） 天然氣、煤氣埋地管道腐蝕與防護(hù)越來越

14、引起人們的重視， 埋 地管道防腐層因施工建設(shè)出現(xiàn)的破損、剝離、脫落等原因，以 及未補(bǔ)口或補(bǔ)口質(zhì)量較差，將造成管道的腐蝕、穿孔、泄漏， 給企業(yè)帶來嚴(yán)重的財(cái)產(chǎn)損失。為解決和防范類似的事件發(fā)生， 許多管道技術(shù)公司經(jīng)多年的研究，結(jié)合國(guó)外檢測(cè)腐蝕規(guī)范 (NACE)的方法，有效地解決了埋地管道在非開挖狀況下，對(duì)防 腐層狀況進(jìn)行評(píng)估和破損點(diǎn)定位，并有效定性分析破損點(diǎn)性質(zhì) 與破損點(diǎn)大小，為管道的維修提供了科學(xué)的依據(jù)。 埋地鋼制管道的腐蝕防護(hù)系統(tǒng)是外防腐層加陰極保護(hù)， 防護(hù) 效果的好壞與管道的安全運(yùn)行密切相關(guān)。為了增加管道運(yùn)行 的安全系數(shù)，減少潛在的隱患，按照國(guó)際慣例必須對(duì)新建及 在線運(yùn)行的管道定期實(shí)施防護(hù)狀況

15、檢測(cè)，即進(jìn)行防腐層和陰 極保護(hù)狀況檢測(cè)。 1.1 埋地管道外防腐層檢測(cè)的目的 確定管道具體走向和埋深 對(duì)新敷設(shè)管道防腐層施工質(zhì)量進(jìn)行等級(jí)劃分及定量評(píng)估 對(duì)管道陰極保護(hù)系統(tǒng)效果進(jìn)行評(píng)估，含電位分布檢測(cè)與有效性 評(píng)判 建立一套完整的管道防腐層、陰極保護(hù)檢測(cè)資料，為業(yè)主提供 正確有效的科學(xué)決策依據(jù) 1.2 檢測(cè)數(shù)據(jù)報(bào)告內(nèi)容 通過防護(hù)狀況的檢測(cè)，可以為業(yè)主提供詳盡的數(shù)據(jù)報(bào)告， 對(duì)整條管線的防腐層破損點(diǎn)定位并確定其面積的大小，并對(duì)全 線的防腐層絕緣性能量化，確定管道陰極保護(hù)系統(tǒng)的實(shí)效性， 為管道業(yè)主科學(xué)慣例和維護(hù)管道提供有價(jià)值的第一手資料，為 決策層提供科學(xué)依據(jù)。 檢測(cè)數(shù)據(jù)包括： 管道埋深、管道坐標(biāo)、防

16、腐層絕緣電阻率、 管地電位(on/off)防腐層缺陷定位及缺陷面積大小的確定等。 1.3 防腐層檢測(cè)采用的方法 AC CURRENT ATTENTUATION(電流衰減法)測(cè)量技術(shù) ，常用儀器有 RD400-PCM、C-SCAN Pearson（SL系列儀器） DCVG(直流電位梯度)技術(shù) CIPS(近間距電位測(cè)試)技術(shù) 2、外腐蝕檢測(cè)評(píng)價(jià)技術(shù) 隨著國(guó)家對(duì)管道安全運(yùn)行的重視，各管道業(yè)主加強(qiáng)了對(duì)管道的科學(xué)管理，逐漸開展了管道的檢測(cè)工作。 目前許多地方管網(wǎng)、集輸管網(wǎng)和城市燃?xì)夤芫W(wǎng)，由于目前技術(shù)的局限性，都將外腐蝕檢測(cè)和評(píng)價(jià)作為保障 生產(chǎn)運(yùn)行的重要手段之一，得出目前管道運(yùn)行的最新狀況。 通過外腐蝕檢

17、測(cè)得到的是綜合評(píng)價(jià)內(nèi)容。因此，檢測(cè)數(shù)據(jù)的 后處理是一個(gè)綜合的評(píng)價(jià)技術(shù)，其包括了多種技術(shù)，管材性 能、土壤特性、防腐層情況、防腐層腐蝕缺陷、管體缺陷、 管體剩余強(qiáng)度、剩余強(qiáng)度計(jì)算評(píng)估、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估 2.1 完整性檢測(cè)評(píng)價(jià)報(bào)告的技術(shù)內(nèi)容 腐蝕環(huán)境調(diào)查與檢測(cè) 陰極保護(hù)狀況檢測(cè) 防腐層狀況非開挖與開挖檢測(cè) 外壁腐蝕狀況檢測(cè) 內(nèi)壁腐蝕及防護(hù)狀況監(jiān)測(cè) 焊縫和關(guān)鍵部位無損探傷 管道材料理化性能測(cè)試，失效分析 管道剩余強(qiáng)度評(píng)價(jià)和壽命預(yù)測(cè)（可通過外防腐層檢測(cè)所取 得的數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)） 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估 2.2 2.2 土壤腐蝕性檢測(cè) 土壤剖面描述 土壤腐蝕電流密度與土壤平均腐蝕速度檢測(cè) 土壤理化性質(zhì)測(cè)試 土壤腐蝕性評(píng)價(jià) 2

18、.3 2.3 陰極保護(hù)狀況檢測(cè) 標(biāo)準(zhǔn)管地電位測(cè)試 陰極保護(hù)保護(hù)率、運(yùn)行率，保護(hù)度統(tǒng)計(jì) 陰極保護(hù)參數(shù)測(cè)試 干擾電位測(cè)試 IR降檢測(cè) DCVG/CIPS 陰極保護(hù)狀況檢測(cè) 陰極保護(hù)有效性評(píng)價(jià) SY/T6063-94 埋地管道防腐絕緣層電阻率現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量技術(shù) SY/T0023-97 埋地鋼制管道陰極保護(hù)參數(shù)測(cè)試方法 2.4 2.4 防腐層地面檢測(cè) PCM防腐層地面檢測(cè)檢漏 CIPS防腐層地面檢測(cè)檢漏 皮爾遜法、密間隔電位測(cè)試法等防腐層地 面檢測(cè)方法 防腐層有效性評(píng)價(jià) 依據(jù) SY/T0023-97 標(biāo)準(zhǔn)：埋地管道陰極保護(hù)參數(shù)測(cè)試方法 依據(jù) SYJ0036-2000 標(biāo)準(zhǔn)：埋地鋼制管道強(qiáng)制電流陰極保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)

19、范 依據(jù) SY/T0063-1999標(biāo)準(zhǔn)： 管道防腐層檢漏試驗(yàn)方法 2.5 2.5 防腐層狀況檢測(cè) 防腐層外觀檢測(cè) 防腐層厚度檢測(cè) 防腐層粘接力檢測(cè) 電火花檢測(cè) 防腐層性能指標(biāo)檢測(cè) 根據(jù)SY/T 00650074 管道防腐層高溫陰極剝離、環(huán)狀彎曲、襯片材料 試驗(yàn)方法、耐沖擊試驗(yàn)方法、防腐層厚度無損檢測(cè)等 2.6 2.6 外壁腐蝕狀況檢測(cè) 表面檢測(cè) 腐蝕產(chǎn)物分析 腐蝕類型分析,(細(xì)菌型腐蝕,PH值腐蝕) 腐蝕類型確定 腐蝕坑檢測(cè)及腐蝕面積測(cè)量（可采用導(dǎo)波檢測(cè)技術(shù)與脈沖渦流檢測(cè)技術(shù)） 2.7 2.7 內(nèi)壁腐蝕及防護(hù)狀況檢測(cè) 管內(nèi)輸送天然氣氣質(zhì)分析 天然氣腐蝕性分析 管道內(nèi)壁腐蝕及防護(hù)狀況相關(guān)參數(shù)統(tǒng)

20、計(jì) 管道壁厚測(cè)量 管道內(nèi)壁腐蝕狀況現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè) 安裝腐蝕與沖蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 管道腐蝕與磨蝕監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)分析及內(nèi)腐蝕控制技術(shù)研究 內(nèi)壁腐蝕產(chǎn)物分析 依據(jù)SY/T 0078-93 管道內(nèi)腐蝕控制標(biāo)準(zhǔn) 2.8 2.8 焊縫和關(guān)鍵部位無損探傷 射線無損探傷 超聲波無損探傷 磁粉探傷 管道硬度檢測(cè) SY4065-93 石油天然氣鋼制管道對(duì)接焊縫超聲探傷質(zhì)量分級(jí) SY4056-93 石油天然氣鋼制管道對(duì)接焊縫射線照相及質(zhì)量分級(jí) 2.9 2.9 管道材料理化性能測(cè)試、失效分析 化學(xué)成分分析 拉伸性能測(cè)試 斷裂韌性確定 夏比沖擊性能測(cè)試 硬度測(cè)試 管道運(yùn)行失效分析 SY/T6328 石油天然氣工業(yè)-套管、油管、輸送管道材

21、料計(jì)算和試驗(yàn)。 2.10 2.10 管道剩余強(qiáng)度評(píng)價(jià)和壽命預(yù)測(cè) 平面型缺陷剩余強(qiáng)度評(píng)價(jià) 體積型缺陷剩余強(qiáng)度評(píng)價(jià) 國(guó)際ASMEB31.G，RESTRENG，LPC， IPRS-2001，RP-F101標(biāo)準(zhǔn)安全評(píng)價(jià)。 城市、集輸管網(wǎng)和長(zhǎng)輸管道的升壓可行性評(píng)價(jià)。 管道運(yùn)行安全評(píng)價(jià)，包括管道的砸壓、變形等 可通過外防腐層檢測(cè)和內(nèi)檢測(cè)取得的數(shù)據(jù) 評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè) 根據(jù)國(guó)際ASMEB31.G、DNV RP-F101等標(biāo)準(zhǔn)、以及SY/T6151-95 鋼制管道管體 腐蝕評(píng)價(jià)方法，SY/T6477-2000 含缺陷油氣管道剩余強(qiáng)度評(píng)價(jià)方法。 3. 管道外腐蝕綜合評(píng)價(jià) 上述分析中，外腐蝕層檢測(cè)的綜合評(píng)價(jià)包括對(duì)管道經(jīng)過

22、地區(qū)環(huán) 境、管道腐蝕防護(hù)系統(tǒng)、管體腐蝕狀況、管道焊接缺陷等的檢 測(cè)，以及對(duì)腐蝕防護(hù)系統(tǒng)有效性評(píng)價(jià)、管道剩余強(qiáng)度評(píng)價(jià)、剩 余壽命評(píng)價(jià)、超標(biāo)缺陷的安全評(píng)定、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，以及管道安全 狀況等級(jí)綜合評(píng)定等。從而獲得當(dāng)前管道狀況的科學(xué)評(píng)價(jià)。 管道安全評(píng)價(jià)技術(shù)與實(shí)踐管道安全評(píng)價(jià)技術(shù)與實(shí)踐 第三部分 第一章： 管道的力學(xué)模型 第二章： 含缺陷管道承壓能力 第三章： 含缺陷管道失效評(píng)定 第一章第一章 管道的力學(xué)模型管道的力學(xué)模型 1、管道載荷分析、管道載荷分析 按載荷的性質(zhì)分：靜載荷、動(dòng)載荷 按載荷的來源分：固有載荷、使用載荷、安裝載荷和偶然載荷 1.1 管道的固有載荷管道的固有載荷() 對(duì)于埋地管道來說，固有

23、載荷包括管子自重、管內(nèi)輸送介質(zhì)重量、管子防腐層重以及回填土載荷等 1.2 管道的固有載荷管道的固有載荷() 埋地管道土壓力分布相當(dāng)復(fù)雜，必須綜合考慮管道與土壤的物理力學(xué)參數(shù)，以及埋地管道和管溝的邊界幾 何形狀、施工方式等因素 溝埋式管道受力示意圖溝埋式管道受力示意圖 H 地面 B D0 z dzh h v+dv 上埋式管道受力示意圖上埋式管道受力示意圖 原地面 D0 z dzh h v+dv H v a b c d 沉降后的地面 1.3 管道的使用載荷管道的使用載荷 埋地管道的使用載荷，包括管道工作壓力、管道溫度作用力以及土壤的摩擦力等埋地管道的使用載荷，包括管道工作壓力、管道溫度作用力以及土

24、壤的摩擦力等 1.4 地面的活載荷地面的活載荷 管道位于道路、鐵路或其它場(chǎng)地土下，必須考慮地面上可能出現(xiàn)的車輛載荷，火車載荷或其它臨時(shí)堆放載管道位于道路、鐵路或其它場(chǎng)地土下，必須考慮地面上可能出現(xiàn)的車輛載荷，火車載荷或其它臨時(shí)堆放載 荷荷 單輪壓力分布圖單輪壓力分布圖 PP H q ba 單輪情況，路面活載作用在管道上的壓力單輪情況，路面活載作用在管道上的壓力 00 452452HtgbHtg P q l 汽車載荷主要技術(shù)指標(biāo)汽車載荷主要技術(shù)指標(biāo) 一排輪子情況，路面活載作用在管道上的壓力一排輪子情況，路面活載作用在管道上的壓力 00 4528 .123 .1452 4 HtgbHtg P q

25、l 按彈性半無限體法分析路面活載荷按彈性半無限體法分析路面活載荷 2 5 22 3 2 3 rH PH q l 1.5 載荷組合載荷組合 埋地管道載荷組合 穿越河流管道載荷組合 穿越公路管道載荷組合 埋地管道載荷組合埋地管道載荷組合 管道結(jié)構(gòu)自重載荷 管內(nèi)輸送介質(zhì)載荷 管道防腐材料載荷 管子的工作壓力 管道溫度作用力 回填土載荷 土壤摩阻力 穿越河流管道載荷組合穿越河流管道載荷組合 管道結(jié)構(gòu)自重載荷 管內(nèi)輸送介質(zhì)載荷 管道防腐材料載荷 管子的工作壓力 管道溫度作用力 回填土載荷 土壤摩阻力 靜水壓力 河床局部下沉的附加力 穿越公路管道載荷組合穿越公路管道載荷組合 管道結(jié)構(gòu)自重載荷 管內(nèi)輸送介質(zhì)

26、載荷 管道防腐材料載荷 管子的工作壓力 管道溫度作用力 回填土載荷 土壤摩阻力 路面活載荷 2 2、 管道沉陷（降）應(yīng)力計(jì)算 y o K 沉陷系數(shù)與地基的物理性質(zhì)、壓力持續(xù)時(shí)間、 結(jié)構(gòu)的水平尺寸等因素有關(guān)。 管道的沉陷應(yīng)力 3、管道地震應(yīng)力、管道地震應(yīng)力 管與土體之間的相互作用模式管與土體之間的相互作用模式 土彈簧 土彈簧 管道位移 f 管道軸向變形模式管道軸向變形模式 U1g(x) U1p(x) 管土間的軸向應(yīng)變和管道中的應(yīng)力管土間的軸向應(yīng)變和管道中的應(yīng)力 11max 11 11 cos cos AE xAE xA 管道彎曲變形模式管道彎曲變形模式 U1g(x) U2p(x) 管道幾何變形管

27、道幾何變形 2 1 縱向管 橫向管 A1 1 管道受力圖管道受力圖 M s2 橫向管 s1 s2 s1 M Fmax fm 縱向管 u1g(x) 地震應(yīng)力計(jì)算方程組地震應(yīng)力計(jì)算方程組 2 11 2 2 112 1 2 2 112 2 1 2 2 1 2 1 EIEJ Rk FE Lf FE LS A M EIEJ Rk k FE L FE Lf FE LS A EIEJ Rk k S mmm sm mmms 4、管道斷層應(yīng)力 埋地管道承受斷層運(yùn)動(dòng)時(shí)的外形示意圖埋地管道承受斷層運(yùn)動(dòng)時(shí)的外形示意圖 第二章第二章 含缺陷管道承壓能力含缺陷管道承壓能力 作用載荷作用載荷 只受內(nèi)壓作用 內(nèi)壓與縱向壓應(yīng)力

28、共同作用 適用的缺陷適用的缺陷 母材的內(nèi)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 為了修理而磨損缺陷所形成的金屬損失 許用應(yīng)力法許用應(yīng)力法 此方法著重考慮到有關(guān)缺陷深度尺寸和材料性質(zhì)的不確定性，使用概率修正方程來確定腐蝕管道的許用操 作壓力。這些方程是按照載荷和阻力系數(shù)設(shè)計(jì)（LRFD)方法得到的 分安全系數(shù)法分安全系數(shù)法 此方法是建立在許用應(yīng)力設(shè)計(jì)(ASD)法之上的，計(jì)算了腐蝕缺陷管道的失效壓力（承載能力），此失效壓力 需乘以一單個(gè)安全系數(shù) 單個(gè)缺陷許用壓力公式單個(gè)缺陷許用壓力公式 )/( 1 )/(1( )( 2 * * Q td td tD tSMTS p

29、 d d mcorr 單個(gè)缺陷尺寸單個(gè)缺陷尺寸 軸 A d l t d t t Ac 相互作用的缺陷尺寸相互作用的缺陷尺寸 軸 缺陷1 缺陷2 sl2l1 d1 d2 合成缺陷內(nèi)重疊的外部缺陷和內(nèi)部缺陷在單個(gè)投影線合成缺陷內(nèi)重疊的外部缺陷和內(nèi)部缺陷在單個(gè)投影線 上的投影上的投影 投影線 通過投影線的部分 d2 d1 li 組合相互作用的缺陷組合相互作用的缺陷 lnm lnsnln+1sm-1 lm dn dn+1 dm 復(fù)雜形狀缺陷劃分為理想扁平缺陷和理想凹槽復(fù)雜形狀缺陷劃分為理想扁平缺陷和理想凹槽 si li dj te de,jdj dpatch ltotal 當(dāng)前深度增量dj 復(fù)雜形狀中

30、理想扁平缺陷和理想凹槽的定義復(fù)雜形狀中理想扁平缺陷和理想凹槽的定義 dj 當(dāng)前深度增量dj t 扁平缺陷 凹槽缺陷 第三章第三章 含缺陷管道失效評(píng)定含缺陷管道失效評(píng)定 研究目的研究目的 分析含缺陷管道的安全程度 評(píng)價(jià)管道完整性和安全裕度對(duì)于管道的安全運(yùn)行具有重要的實(shí)際工程意義 評(píng)價(jià)方法的發(fā)展評(píng)價(jià)方法的發(fā)展 1976年發(fā)表“含缺陷結(jié)構(gòu)的完整性評(píng)定”的R/H/R6報(bào)告 1977年第一次修訂 1980年第二次修訂 1986年第三次修訂推出新R6失效評(píng)定曲線 管道完整性評(píng)定方法管道完整性評(píng)定方法 新R6方法是目前國(guó)際上較為先進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)，能夠判別含缺陷結(jié)構(gòu)的潛在失效模式，以及能進(jìn)行結(jié)構(gòu)的脆性斷 裂、彈塑性

31、斷裂和塑性失穩(wěn)分析 失效評(píng)定曲線失效評(píng)定曲線 結(jié)構(gòu)完整性的評(píng)定是通過失效評(píng)定圖得以進(jìn)行的。失效評(píng)定圖的建立則是失效評(píng)定圖技術(shù)的關(guān)鍵之一。 失效評(píng)定曲線一般形式失效評(píng)定曲線一般形式 Lr 0 Lr max Kr Kr=f(Lr) A B 評(píng)定點(diǎn)的計(jì)算評(píng)定點(diǎn)的計(jì)算 對(duì)于通用曲線待評(píng)定點(diǎn)的坐標(biāo)用(Lr、Kr)表示 Lr是失效評(píng)定圖的橫坐標(biāo)，表示有裂紋的結(jié)構(gòu)接近塑性屈服程度的度量 Kr是失效評(píng)定圖的縱坐標(biāo)，表示接近斷裂失效程度的度量 管道的完整性評(píng)定管道的完整性評(píng)定 將評(píng)定點(diǎn)標(biāo)在適合的失效評(píng)定圖上 評(píng)定點(diǎn)在曲線以外，結(jié)構(gòu)不安全 評(píng)定點(diǎn)在曲線以內(nèi)，結(jié)構(gòu)安全 安全系數(shù)安全系數(shù)(F.S.) OA OB SF

32、. 安全裕度安全裕度(M.S.) 1.).(.SFSM 第四部分第四部分 含缺陷管道剩余壽命分析含缺陷管道剩余壽命分析 1. 影響管道壽命的因素 管道運(yùn)行壓力的疲勞影響 氣質(zhì)對(duì)管道材料的腐蝕影響 土壤對(duì)管道的外腐蝕影響 人為因素影響 2. 引起疲勞破壞的原因 管道調(diào)峰壓力變化的影響，產(chǎn)生壓力波動(dòng)。 調(diào)峰壓力變化的小幅日波動(dòng)、月、年大幅波動(dòng)引起含裂紋管道的疲勞破壞。 末站壓力、首站壓力變化幅值的不同，管段材料的疲勞影響不同。 3. 疲勞破壞疲勞破壞 具有初始裂紋或缺陷的構(gòu)件，即使這些初裂紋或缺陷未達(dá)到失穩(wěn)擴(kuò)展的臨界尺寸，但在交變應(yīng)力作用下， 將會(huì)逐漸擴(kuò)展，導(dǎo)致疲勞破壞。 缺陷疲勞微觀擴(kuò)展模型 3

33、.1 Pairs經(jīng)驗(yàn)公式經(jīng)驗(yàn)公式 n Kc dN da 3.2 剩余壽命的計(jì)算公式剩余壽命的計(jì)算公式 c a a n Kc da N 0 4. 變幅情況下管道疲勞壽命的預(yù)測(cè)變幅情況下管道疲勞壽命的預(yù)測(cè) 對(duì)于天然氣、煤氣管道，并非只存在一種壓力變化，一種是管道正常運(yùn)行時(shí)，另一種是管道在檢修或其它意 外情況時(shí)，停止輸送. 4.1 所有載荷應(yīng)力強(qiáng)度因子范圍的幾何平均值所有載荷應(yīng)力強(qiáng)度因子范圍的幾何平均值 i ii rms N NK K 2 5. 壽命分析的局限性 管道的壽命分析，由于影響因素和不可預(yù)見因素較多，該種方法可給出壽命的一般范圍，供管道運(yùn)行和維護(hù) 提出建議。 第五部分第五部分 技術(shù)思路總結(jié)

34、技術(shù)思路總結(jié) 技術(shù)思路技術(shù)思路 評(píng)價(jià)的實(shí)例： 2003年對(duì)廣東省珠海市64KM的城市LPG管網(wǎng)進(jìn)行外腐蝕檢測(cè) 以及無損檢測(cè)，對(duì)發(fā)現(xiàn)的超標(biāo)缺陷進(jìn)行了安全評(píng)定，選擇有代 表性的管件進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)與爆破試驗(yàn)。使投資近億年的管 道得以安全運(yùn)行。 天津市燃?xì)饧瘓F(tuán)公司高壓燃?xì)夤艿拦芫€普查、外腐蝕檢測(cè)、安 全評(píng)價(jià)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估 。以國(guó)外管道外腐蝕檢測(cè)以及管道完整性管 理等標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，利用國(guó)家“九五”和“十五”科技攻關(guān)成果 開展工作。是國(guó)內(nèi)首次在城市高壓燃?xì)夤艿郎线M(jìn)行的最為全面 的管道外腐蝕檢測(cè)與安全評(píng)定工作 可承擔(dān)安全評(píng)價(jià)的具體內(nèi)容包括 油氣管道及設(shè)備的內(nèi)部缺陷檢測(cè)及評(píng)價(jià) 油氣管道腐蝕監(jiān)測(cè)與腐蝕評(píng)價(jià) 腐蝕監(jiān)測(cè)

35、方案 管道年度生產(chǎn)運(yùn)行方案中強(qiáng)度的安全評(píng)價(jià) 對(duì)管道沖（腐）蝕磨損壁厚的承壓能力評(píng)價(jià) 管道重載車輛的長(zhǎng)期作用引起管道的承壓能力評(píng)價(jià) 管道地震因素引起的強(qiáng)度破壞、失穩(wěn)影響評(píng)價(jià) 管道地質(zhì)運(yùn)動(dòng)及斷層引起的管道強(qiáng)度破壞的評(píng)價(jià) 管道沉陷、位移引起的管道強(qiáng)度，以及對(duì)焊接位置的影響評(píng)價(jià) 焊接管道的殘余應(yīng)力影響評(píng)價(jià) 穿跨越河流管道的強(qiáng)度安全評(píng)價(jià)。 管道表面機(jī)械損傷而引起管道的凹陷強(qiáng)度 提出管道維修決策的合理化方案 無損探傷獲得管道中存在的裂紋信息，可進(jìn) 行的缺陷評(píng)價(jià) 埋地防腐層檢測(cè)，對(duì)管道的外腐蝕缺陷進(jìn)行的缺陷評(píng)價(jià) 對(duì)管道智能內(nèi)檢測(cè)技術(shù)獲得的管道金屬損失的數(shù)據(jù)進(jìn)行安全評(píng)價(jià)和壽命預(yù)測(cè) 管道操作運(yùn)行工況下腐蝕疲勞進(jìn)行壽命分析 通過管道氣質(zhì)、腐蝕檢測(cè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)進(jìn)行壽命分析 建立腐蝕機(jī)理的模型進(jìn)行壽命預(yù)測(cè)分析 總結(jié)總結(jié) 對(duì)天然氣、煤氣管道進(jìn)行科學(xué)的、有理論根據(jù)的安全評(píng)價(jià)是非常 必要的，并在評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，及時(shí)對(duì)管道作出維修決策，及時(shí)預(yù) 防事故的發(fā)生，將事故消滅在萌芽之中，這對(duì)于管道科學(xué)的管理 和安全運(yùn)行意義重大。 上述分析方法和技術(shù)思路代表了當(dāng)今世界安全評(píng)價(jià)的最新進(jìn)展。 有能力進(jìn)行該項(xiàng)目的評(píng)價(jià)研究工作。 有關(guān)腐蝕檢測(cè)技術(shù)有關(guān)腐蝕檢測(cè)技術(shù) 在線檢測(cè)（內(nèi)檢測(cè)）、壓力試驗(yàn)、直接評(píng)價(jià)（外腐蝕直接評(píng)價(jià)