中國石油華北油田分公司對外合作部

由于管材制造缺陷、腐蝕和第三方破壞等原因，油氣管道泄漏事故時有發(fā)生[1]。完整性評價是通過預(yù)防管道運(yùn)行中的腐蝕風(fēng)險提高管道安全性的方法。管道完整性評估包括基線評價、試壓評價、缺陷適用性評價、復(fù)雜地段管道評價、管道運(yùn)行安全評價、外腐蝕直接評價（ECDA）、內(nèi)腐蝕直接評價（ICDA）、應(yīng)力腐蝕開裂直接評價（SCCDA）等技術(shù)[2]。采用先進(jìn)、適用的完整性評價技術(shù)，識別管道缺陷并及時修復(fù)，保證管道系統(tǒng)安全性和可靠性，是管道管理者的重要任務(wù)[3]。目前管道完整性評價技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)較為系統(tǒng)、全面，但在實(shí)際應(yīng)用過程中，管道企業(yè)根據(jù)管道實(shí)際特點(diǎn)，選擇適宜的完整性評價方法時，還缺少相應(yīng)的指導(dǎo)原則和依據(jù)[4]。我國長輸管道已全面實(shí)施完整性管理程序，應(yīng)建立一套適合我國國情、科學(xué)合理的完整性評價方法選擇準(zhǔn)則。

1 完整性評價標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

美國是世界上最早針對危險液體管道和輸氣管道實(shí)施完整性管理的國家[5]，完整性核心技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為ASME B31.8S—2014《氣體管道完整性管理系統(tǒng)》和API Std 1160—2013《危險液體管道完整性管理規(guī)范》。其完整性評價方法包括直接評價（外腐蝕直接評價、內(nèi)腐蝕直接評價、應(yīng)力腐蝕開裂直接評價）、內(nèi)檢測和壓力試驗(yàn)，制定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)見表1。

近年來我國管道行業(yè)通過自主研發(fā)和采標(biāo)，制定了直接評價、內(nèi)檢測和壓力試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

（1）直接評價法：行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 0087—2018《鋼質(zhì)管道及儲罐腐蝕評價標(biāo)準(zhǔn)》。

表1 美國完整性評價方法現(xiàn)用標(biāo)準(zhǔn)Tab.1 Existing integrity assessment method standards of USA

（2）內(nèi)檢測：國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 27699—2011《鋼質(zhì)管道內(nèi)檢測技術(shù)規(guī)范》；行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 6825—2011《管道內(nèi)檢測系統(tǒng)的鑒定》，修改采標(biāo)舊版API 1163—2005（MOD）；行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 6889—2012《管道內(nèi)檢測》，修改采標(biāo)舊版NACE RP0102—2010（MOD）；行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 6597—2014《油氣管道內(nèi)檢測技術(shù)規(guī)范》。

（3）壓力試驗(yàn)：國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 16805—2009《液體石油管道壓力試驗(yàn)》，修改采標(biāo)舊版API RP 1110—1997（MOD）；GB 50251—2015《輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》和GB 50253—2014《輸油管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定新建管道壓力試驗(yàn)要求；行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 5922—2012《天然氣管道運(yùn)行規(guī)范》規(guī)定在役管道壓力試驗(yàn)要求。

2 完整性評價方法選擇原則

2.1 NACE SP0113—2013簡介

美國標(biāo)準(zhǔn)NACE SP0113—2013《管道完整性評價方法選擇/Pipeline Integrity Method Selection》規(guī)定了氣體和危險液體管道完整性評價方法選擇指南，也為管道運(yùn)營商選擇適用于管道實(shí)際狀況的完整性評價方法提供了靈活的依據(jù)。該標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)總結(jié)了直接評價、內(nèi)檢測和壓力試驗(yàn)的優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍，其重要創(chuàng)新是提出了首次評價和二次評價時技術(shù)決策應(yīng)考慮的風(fēng)險因素，以及后續(xù)評價中使用首次評價所使用技術(shù)或者使用其他評價技術(shù)的注意事項(xiàng)。限于篇幅，僅列出NACE SP0113中完整性評價方法選擇的指導(dǎo)原則，以供參考。

2.2 首次完整性評價方法選擇原則

選擇直接評價、內(nèi)檢測或壓力試驗(yàn)，應(yīng)了解每種技術(shù)在管道運(yùn)行維護(hù)中的優(yōu)勢和限制條件。決策管道首次完整性評價采用何種技術(shù)應(yīng)考慮下列因素：

（1）運(yùn)行壓力與管材標(biāo)準(zhǔn)屈服強(qiáng)度的比值。管理者應(yīng)確定管道最小破裂壓力的限值，隨著運(yùn)行壓力與管道標(biāo)準(zhǔn)屈服強(qiáng)度比值增加，管道破裂失效可能性和失效后果都會增加。如運(yùn)行壓力高于該值，優(yōu)先采用內(nèi)檢測法。

（2）管段長度與管徑。對于較長的管段，使用壓力試驗(yàn)或者直接評價的成本更高，例如壓力試驗(yàn)需要管道停輸、清管，可能造成收入損失，而直接評價法需要多處開挖和相關(guān)修復(fù)成本，因此內(nèi)檢測是首選技術(shù)。對于小口徑管道，壓力試驗(yàn)是最佳選擇，內(nèi)檢測或直接評價作為備選方法。小口徑管道壓力試驗(yàn)注意事項(xiàng)包括管線是否可隨時停止使用，管段長度、試驗(yàn)介質(zhì)可用性以及安全性和環(huán)境問題。

（3）清管通過性。清管通過性指滿足清管器從起點(diǎn)運(yùn)行到終點(diǎn)不發(fā)生堵塞，主要考慮下列管道特性：①內(nèi)檢測器可通過管道直徑或者變管徑的尺寸范圍；②管道清潔度，可能發(fā)生堵塞的管段；③管道運(yùn)行壓力，以規(guī)定速度驅(qū)動清管器，清管器運(yùn)行速度控制在1～3 m/s；④彎曲半徑小于1.5D的管件；⑤管道干線閥門（壓力調(diào)節(jié)閥、截斷閥）應(yīng)為全通徑球閥；⑥在無清管器擋條情況下，所有大于50%D的三通可以通過清管器；⑦清管器收發(fā)球筒的尺寸和長度，安裝收發(fā)球筒或者臨時收發(fā)球筒進(jìn)行清管作業(yè)。

（4）屏蔽。外腐蝕直接評價不適用于檢測介電常數(shù)很高的涂層剝離的情況，會造成屏蔽，可應(yīng)用直流電壓梯度法或者電流衰減法。

（5）腐蝕風(fēng)險。存在嚴(yán)重腐蝕風(fēng)險的管道，內(nèi)檢測可給出剩余壁厚和缺陷特征信息，比直接評價或壓力試驗(yàn)更為理想。

（6）管道路權(quán)帶可接近性和開挖數(shù)量。應(yīng)采用直接評價法對管道通行權(quán)進(jìn)行評估，確定不能進(jìn)行地面檢測的管道位置，或者不能對檢測結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證的情形，例如深埋管線、長套管穿越管線、水道管線等。

（7）嚴(yán)重干擾腐蝕檢測的風(fēng)險。直流、交流或雜散電流會妨礙外腐蝕檢測技術(shù)的應(yīng)用，所以存在嚴(yán)重干擾腐蝕檢測風(fēng)險的管段不能應(yīng)用直接評價法，應(yīng)采用內(nèi)檢測或者壓力試驗(yàn)。

（8）焊縫風(fēng)險。如管段中含低頻電阻焊接的環(huán)焊縫，應(yīng)選擇評價焊縫完整性和腐蝕異常的方法，如管段已發(fā)生焊縫失效，或者5年內(nèi)存在管道運(yùn)行壓力超過最大允許運(yùn)行壓力的情形，應(yīng)選擇多種評價焊縫完整性和腐蝕異常的方法。優(yōu)先選擇壓力試驗(yàn)，在1.25倍最大允許運(yùn)行壓力下進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)，如不能進(jìn)行壓力試驗(yàn)，內(nèi)檢測作為備選方法。

（9）經(jīng)濟(jì)成本。針對較短管段，實(shí)施全部開挖、直接評價或者壓力試驗(yàn)，相對于內(nèi)檢測更具有經(jīng)濟(jì)性。城市中心、人口密集區(qū)或者難以接近開挖的管段難以實(shí)施直接評價，應(yīng)用壓力試驗(yàn)和內(nèi)檢測方法更具經(jīng)濟(jì)性。

2.3 后續(xù)完整性評價方法選擇原則

一般確定的首次完整性評價方法的依據(jù)準(zhǔn)則可用于后續(xù)定期評價。應(yīng)考慮首次完整性評價后的變化條件，以及不同評價方法的優(yōu)點(diǎn)，獲取不同類型的數(shù)據(jù)，以便更好地控制腐蝕。例如首次采用內(nèi)檢測，第二次評價可采用直接評價，確定首次評價的金屬損失是否處于有效腐蝕防護(hù)水平。決策二次評價使用的完整性評價方法應(yīng)考慮的因素有：

（1）首次評價結(jié)論。經(jīng)過內(nèi)檢測或直接評價的管段，應(yīng)進(jìn)行直接檢查進(jìn)行驗(yàn)證，直接檢查結(jié)果用于提升首次評價的置信度。如管道通過內(nèi)檢測，應(yīng)給出管道清潔度評估結(jié)論，再次應(yīng)用內(nèi)檢測時管道清潔度可能會影響內(nèi)檢測器磨損、收集數(shù)據(jù)的完整性以及影響清管器運(yùn)行穩(wěn)定性。

（2）不同完整性評價方法在二次評價的可行性：①二次評價中使用外腐蝕直接評價，如果減緩方案是成功的，則后續(xù)評價中要求的開挖數(shù)量降低，重新檢驗(yàn)的開挖成本也降低，即直接評價是成本最低的再評價方法。如果首次評價使用內(nèi)檢測方法，二次評價選擇外腐蝕直接評價的優(yōu)勢在于可以對陰極保護(hù)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，以便更好地預(yù)測長期腐蝕趨勢。②如果首次評價使用內(nèi)檢測，二次評價使用內(nèi)檢測，管道清管后清潔度提高，內(nèi)檢測成本顯著降低。如果首次評價使用直接評價，后續(xù)評價改為采用內(nèi)檢測?？蓪煞N評價方法數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，以便確定和預(yù)測已經(jīng)發(fā)生的腐蝕和未來發(fā)生腐蝕的趨勢。③如果首次評價使用外腐蝕直接評價檢測法證明存在屏蔽，管線可能產(chǎn)生大范圍腐蝕，采用內(nèi)檢測是重新實(shí)施首次評價和再評價的最佳選擇。④如果首次評價使用壓力試驗(yàn)，二次評價中使用直接評價或者內(nèi)檢測，可提供管道監(jiān)控和減緩措施可行性的信息；二次仍可繼續(xù)使用壓力試驗(yàn)，可驗(yàn)證失效點(diǎn)未出現(xiàn)異常。如首次采用直接評價或者內(nèi)檢測，采用壓力試驗(yàn)作為后續(xù)評價，可驗(yàn)證失效點(diǎn)未出現(xiàn)異常。⑤連續(xù)使用內(nèi)檢測可給出各個位置隨時間的累積壁厚損失，如整合地面測量和內(nèi)檢測數(shù)據(jù)，測量陰極保護(hù)有效性也是完整性管理的重要組成部分。

（3）管道操作規(guī)程、規(guī)范和法規(guī)變更。管道完整性管理一項(xiàng)重要內(nèi)容是評價管道是否符合最新的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。二次評價前應(yīng)確定首次評價的法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范是否變更，以選擇符合實(shí)際情況的完整性評價方法。

（4）兩次定期評價之間發(fā)生的重大事件。選擇評價方法應(yīng)考慮兩次定期評價之間發(fā)生的重大事件。如果發(fā)生泄漏或者破裂，應(yīng)評估再檢測間隔。重大事件包括下列情形：①新的風(fēng)險因素、風(fēng)險等級增加，或者穩(wěn)定風(fēng)險變成不穩(wěn)定風(fēng)險，例如內(nèi)腐蝕和應(yīng)力腐蝕開裂造成的管道失效，低頻電阻焊接的環(huán)焊縫開裂造成油氣泄漏等。②首次評價后，管道發(fā)生腐蝕泄漏（實(shí)際腐蝕速率高于預(yù)計(jì)腐蝕速率）。二次評價前應(yīng)分析評價方法是否正確，是否能準(zhǔn)確檢測到導(dǎo)致失效的缺陷種類或者尺寸，必要時更換評價方法。③首次評價后管道運(yùn)行壓力變化或者換管，以往由于壓力不足或者管道變形問題，無法清管的管道，應(yīng)對清管可行性進(jìn)行再次評審。

（5）后評價和減緩措施。管道完整性評價的后評價階段以及直接評價法和內(nèi)檢測法都應(yīng)確定首次評價的適用性。針對首次評價結(jié)果采取的減緩或者修復(fù)措施，可能影響二次評價方法的選擇。首次評價后的減緩措施可能影響后續(xù)評價的有效性，例如存在陰極保護(hù)屏蔽條件下，補(bǔ)充或增加陰極保護(hù)電源也不能提供充分的腐蝕防護(hù)。

（6）根本原因分析。根本原因分析應(yīng)給出在特定位置發(fā)生腐蝕的原因，例如由于涂層或巖石屏蔽引起的腐蝕損失，當(dāng)外腐蝕直接評價法無法檢測時應(yīng)將內(nèi)檢測作為備選評價方法。

3 完整性評價標(biāo)準(zhǔn)存在的問題

目前管道完整性評價技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)較完善，主要問題是缺少完整性評價方法的決策依據(jù)和選擇原則。如何根據(jù)管道實(shí)際特點(diǎn)，以及成本、停輸、清管等因素，選擇適宜的完整性評價方法，管道企業(yè)做法不一致，不利于我國長輸管道完整性管理的統(tǒng)一化和規(guī)范化[6]。國家標(biāo)準(zhǔn)GB 32167—2015《油氣輸送管道完整性管理規(guī)范》規(guī)定了完整性評價方法和技術(shù)要求，但未系統(tǒng)總結(jié)各種完整性評價方法的特點(diǎn)、優(yōu)缺點(diǎn)、適用性及選用原則，具體表現(xiàn)在：

（1）針對完整性評價方法選擇多為指導(dǎo)性原則。例如宜優(yōu)先選擇基于內(nèi)檢測數(shù)據(jù)的適用性評價方法進(jìn)行完整性評價。如管道不具備內(nèi)檢測條件，宜改造管道使其具備內(nèi)檢測條件。對不能改造或不能清管的管道，可采用壓力試驗(yàn)或直接評價等其他完整性評價方法。

（2）缺少二次完整性評價方法選擇要求，特別是與首次完整性評價方法不同時的影響，缺少相關(guān)規(guī)定。例如宜根據(jù)管道缺陷特征或可能新出現(xiàn)的缺陷，選擇不同的檢測評價技術(shù)或多種技術(shù)方法組合。

（3）我國的內(nèi)檢測標(biāo)準(zhǔn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 6825—2011 《管道內(nèi)檢測系統(tǒng)的鑒定》 和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 6889—2012《管道內(nèi)檢測》均來源于美國的相關(guān)舊版標(biāo)準(zhǔn)。

4 對策和分析

4.1 直接評價技術(shù)

直接評價是對管道防腐層狀況進(jìn)行檢測和評價的技術(shù)，特別適用于因管壁內(nèi)環(huán)境差、雜質(zhì)積液多、蠟沉積嚴(yán)重等清管困難，無法進(jìn)行內(nèi)檢測的管道，以及不能停輸進(jìn)行壓力試驗(yàn)的管道[7]。但水平定向鉆穿越管段和套管穿越鐵路、公路管段實(shí)施腐蝕檢測技術(shù)較困難，且存在交直流干擾管段和防腐層剝離管段，電磁法的檢測效果都不好，以上情況應(yīng)考慮選擇其他外評價方法[8]。

4.2 壓力試驗(yàn)

相對新建管道，在役管道試壓難度大，需要進(jìn)行停輸、介質(zhì)置換清除、清管、干燥等，還需考慮經(jīng)濟(jì)性和安全因素[9]。美國油氣管道聯(lián)邦法規(guī)49CFR 195規(guī)定可根據(jù)風(fēng)險水平選擇其他檢測方法代替壓力試驗(yàn)，風(fēng)險水平較低的地區(qū)可選擇內(nèi)檢測或超聲內(nèi)檢測代替壓力試驗(yàn)，高風(fēng)險地區(qū)必須進(jìn)行液體試壓。

對于腐蝕嚴(yán)重的管道，壓力試驗(yàn)是驗(yàn)證管道承壓能力的首選方式[10]。國家標(biāo)準(zhǔn)GB 32167規(guī)定服役超過40年的管道，宜按照運(yùn)行壓力1.1倍試壓，管道試驗(yàn)壓力不超過設(shè)計(jì)壓力。

相對水和空氣，在役管道采用液體石油作為試壓介質(zhì)具有優(yōu)越性。國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)缺少液體石油試壓的規(guī)定，美國標(biāo)準(zhǔn)API RP 1110規(guī)定除在環(huán)境敏感區(qū)和人口聚集區(qū)，在保證嚴(yán)密監(jiān)視、通信暢通，并制定泄漏應(yīng)急預(yù)案條件下，可采用不易快速揮發(fā)的液體石油作為試壓介質(zhì)。

4.3 內(nèi)檢測

目前國內(nèi)外法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)均將內(nèi)檢測作為優(yōu)先選擇方法。目前內(nèi)檢測技術(shù)正向高精度、多功能、精細(xì)化和多樣化方向發(fā)展，國外研發(fā)機(jī)構(gòu)GE-PII、ROSEN、TDW及Enduro的內(nèi)檢測技術(shù)處于領(lǐng)先地位，已開發(fā)多種系列包括三軸高精度漏磁、電磁超聲、超聲波、聲發(fā)射的管道內(nèi)檢測器，可精確定位金屬損失、裂紋、幾何變形、陰極保護(hù)狀況、微泄漏等管體異常[11]。

5 結(jié)論和建議

（1）美國已制定外腐蝕直接評價、內(nèi)腐蝕直接評價、應(yīng)力腐蝕開裂直接評價、內(nèi)檢測和壓力試驗(yàn)等方面的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。我國通過采標(biāo)和自主制定方式，與國外管道完整性評價標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)層面基本一致，但我國現(xiàn)用的內(nèi)檢測標(biāo)準(zhǔn)來源于美國舊版內(nèi)檢測標(biāo)準(zhǔn)，在國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)性和協(xié)調(diào)性方面還需改進(jìn)。例如應(yīng)進(jìn)一步整合內(nèi)檢測標(biāo)準(zhǔn)，制定新的在役管道試壓標(biāo)準(zhǔn)，采標(biāo)SY/T 6825—2011《管道內(nèi)檢測系統(tǒng)的鑒定》和SY/T 6889—2012《管道內(nèi)檢測》應(yīng)參照在用國際標(biāo)準(zhǔn)。

（2）我國管道完整性評價標(biāo)準(zhǔn)的主要問題是缺少完整性評價方法的決策依據(jù)和選擇原則，如何根據(jù)管道實(shí)際特點(diǎn)，以及成本、停輸、清管等因素，選擇適宜的完整性評價方法，管道企業(yè)做法不一致，不利于我國長輸管道完整性管理的統(tǒng)一化和規(guī)范化。

（3）NACE SP0113—2013系統(tǒng)規(guī)定了管道完整性評價選擇方法的準(zhǔn)則和依據(jù)，以及二次評價與首次評價使用不同評價方法時的優(yōu)缺點(diǎn)和注意事項(xiàng)，綜合考慮了運(yùn)行壓力、管道長度、管徑、清管通過性、屏蔽、腐蝕風(fēng)險、路權(quán)帶狀況、干擾腐蝕、環(huán)焊縫風(fēng)險和經(jīng)濟(jì)成本等因素，具有借鑒和指導(dǎo)意義。

（4）建議修改采標(biāo)NACE SP0113—2013《管道完整性方法選擇》，制定國內(nèi)石油行標(biāo)《管道完整性評價技術(shù)選擇規(guī)范》，系統(tǒng)總結(jié)各種完整性評價方法的特點(diǎn)、適用性及選用時應(yīng)考慮的相關(guān)因素，指導(dǎo)國內(nèi)完整性評價工作的開展。