管道完整性研究

ChinaInternationalPipelineConference2016Langfang,China,April12-14th,2016

針對(duì)管道完整性的聯(lián)合研究克里夫·約翰遜(CliffJohnson)

國(guó)際管道研究協(xié)會(huì)(PRCI)總裁2016年4月12日中國(guó)國(guó)際管道大會(huì)中國(guó),廊坊國(guó)際管道研究協(xié)會(huì)(PRCI)引領(lǐng)管道研究目錄國(guó)際管道研究協(xié)會(huì)(PRCI)——全球管道研究的領(lǐng)導(dǎo)者PRCI技術(shù)研發(fā)中心(TDC)應(yīng)對(duì)全球管道挑戰(zhàn)的重點(diǎn)研究成果管道天然氣原油和石油產(chǎn)品生物燃料二氧化碳相關(guān)設(shè)施研究知識(shí)技術(shù)發(fā)布及轉(zhuǎn)讓創(chuàng)新協(xié)會(huì)創(chuàng)新思維和機(jī)遇的論壇會(huì)員平等行業(yè)驅(qū)動(dòng)研究成果的源頭國(guó)際北美歐洲南美中東亞洲澳大利亞非洲國(guó)際管道研究協(xié)會(huì)(PRCI)國(guó)際管道研究協(xié)會(huì)成員35家能源管道運(yùn)營(yíng)公司20家天然氣管道公司；8家液體管道公司7家液體/天然氣管道公司3家管道行業(yè)組織石油管道協(xié)會(huì)電力研究中心運(yùn)營(yíng)技術(shù)開(kāi)展中心35家非運(yùn)營(yíng)會(huì)員和技術(shù)工程準(zhǔn)會(huì)員澳大利亞、加拿大、中國(guó)、歐洲、日本、墨西哥、美國(guó)特別會(huì)員－澳大利亞管道行業(yè)協(xié)會(huì)(APIA)全球研究機(jī)構(gòu)41家美國(guó)公司34家非美國(guó)公司〔澳大利亞、巴西、加拿大、中國(guó)、歐洲、日本、墨西哥、沙特阿拉伯、南非〕管道運(yùn)營(yíng)公司成員(35)管道行業(yè)組織成員(3)非運(yùn)營(yíng)公司成員(7)技術(shù)工程準(zhǔn)會(huì)員(28)國(guó)際管道研究協(xié)會(huì)的愿景作為聯(lián)合能源管道研究的全球領(lǐng)導(dǎo)者，致力于提供平安、可靠、環(huán)保、高效的能源輸送方式。技術(shù)研發(fā)中心

〔TDC〕技術(shù)開(kāi)發(fā)中心-TDC牽拉試驗(yàn)場(chǎng)及缺陷樣管庫(kù)技術(shù)研發(fā)中心的不同管徑樣管分布技術(shù)研發(fā)中心按缺陷類(lèi)型劃分的樣管分布環(huán)形焊縫疲勞裂紋帶裂紋的凹陷帶溝槽的凹陷單純凹陷溝槽應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂內(nèi)部金屬損失外部金屬損失帶外部金屬損失的電阻焊柔性立管電阻焊焊縫應(yīng)對(duì)全球管道挑戰(zhàn)的重點(diǎn)研究成果全球范圍內(nèi)管道建設(shè)面臨的挑戰(zhàn)1)現(xiàn)有管道設(shè)計(jì)和施工技術(shù)，已滿(mǎn)足不了管道建設(shè)的需求2)管道沿線(xiàn)潛在的危險(xiǎn)因素，尚未得到全面有效的控制3)管道完整性、平安評(píng)估和修復(fù)技術(shù)亟需大幅度提升4)極端天氣和自然條件(低溫、地質(zhì)災(zāi)害等)下的管道施工5)深水海洋管道建設(shè)及維修研究目標(biāo)研究目標(biāo)產(chǎn)生重大成果的預(yù)期時(shí)間1研發(fā)適用于管道完整性評(píng)估的管材特性表征技術(shù)及分析流程，達(dá)到所需精準(zhǔn)程度3年2改進(jìn)在線(xiàn)檢測(cè)技術(shù),準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)危害管道完整性的缺陷、缺陷的精確量化及表征5年研究目標(biāo)研究目標(biāo)產(chǎn)生重大成果的預(yù)期時(shí)間3研發(fā)、評(píng)估、改進(jìn)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)、提高檢測(cè)人員及數(shù)據(jù)分析師確定管線(xiàn)狀態(tài)并對(duì)管線(xiàn)、設(shè)施及其外部(上方)基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行完整性評(píng)估的能力2-5年4提升“合于使用”方法的準(zhǔn)確性及實(shí)用性。確定并改進(jìn)關(guān)鍵要素,涵蓋管道系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)、施工和完整性評(píng)估的全部模型2-5年研究目標(biāo)研究目標(biāo)產(chǎn)生重大成果的預(yù)期時(shí)間5研發(fā)并驗(yàn)證修復(fù)系統(tǒng),特別是用于在役管線(xiàn)和設(shè)備的修復(fù)系統(tǒng)。確定修復(fù)系統(tǒng)的使用壽命及安全運(yùn)行范圍。4年6研發(fā)并驗(yàn)證管線(xiàn)外部侵入監(jiān)測(cè)和監(jiān)控技術(shù),加強(qiáng)對(duì)第三方活動(dòng)、地表移動(dòng)和可能影響管線(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施的干擾情況的監(jiān)查。9年研究目標(biāo)研究目標(biāo)產(chǎn)生重大成果的預(yù)期時(shí)間7研發(fā)和驗(yàn)證能檢測(cè)、定位、測(cè)量、定量及減輕碳?xì)浠衔镌谏a(chǎn)、儲(chǔ)存及運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施中的一切泄漏和排放的流程和技術(shù)。2-10年8加強(qiáng)包括泵站和壓氣站及所有儲(chǔ)存系統(tǒng)在內(nèi)的生產(chǎn)和輸送基礎(chǔ)設(shè)施全部環(huán)節(jié)的計(jì)量功能性*、準(zhǔn)確率、流體表征和交接計(jì)量的運(yùn)營(yíng)效率、靈活性和有效性。功能性*包括正常運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性和計(jì)量結(jié)果的復(fù)現(xiàn)性。2-4年設(shè)備方面的3個(gè)技術(shù)委員會(huì)(TC)壓縮機(jī)站&泵站有效減排及排放監(jiān)控站內(nèi)所有設(shè)備–發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪機(jī)和驅(qū)動(dòng)器設(shè)備的可靠性、有效性和使用壽命的延長(zhǎng)改進(jìn)燃料的燃燒效率及溫室氣體的減排和報(bào)告計(jì)量改進(jìn)交接計(jì)量的準(zhǔn)確性,降低儀表誤差及偏差對(duì)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵指標(biāo)提供技術(shù)支持降低損耗的及不明去向的氣體,并減少計(jì)量和管理的費(fèi)用支出擴(kuò)大現(xiàn)有設(shè)備的業(yè)務(wù)范圍地下儲(chǔ)藏庫(kù)枯竭油氣藏、層狀鹽床結(jié)構(gòu)及鹽穴井孔和鹽穴的完整性研究和檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)輸送能力及設(shè)備的完整性&可靠性研究4個(gè)管道技術(shù)委員會(huì)監(jiān)測(cè)、運(yùn)行和監(jiān)控管線(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)分析和損傷預(yù)防管道沿線(xiàn)的管理－環(huán)境和第三方干擾管道沿線(xiàn)的保護(hù)和監(jiān)控泄漏檢測(cè)(液體)設(shè)計(jì)材料和施工(DMC)防腐完整性及檢測(cè)設(shè)計(jì)、材料和施工DMC設(shè)計(jì)和施工材料、焊接及無(wú)損檢測(cè)結(jié)構(gòu)完整性評(píng)價(jià)可靠性設(shè)計(jì)基于應(yīng)變的設(shè)計(jì)高性能鋼管及管件快速篩選及排名標(biāo)準(zhǔn)API1111(海洋管線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn))更新應(yīng)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的設(shè)計(jì)施工水壓試驗(yàn)的替代方法高效焊接工藝常規(guī)施工及返修焊接復(fù)合材料修復(fù)系統(tǒng)自動(dòng)超聲檢測(cè)系統(tǒng)全尺寸試驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)完整性評(píng)價(jià)模型現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)及修復(fù)指南缺陷的疲勞評(píng)價(jià)HDD及穿越設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)、材料、施工(DMC)技術(shù)委員會(huì)研究方向

評(píng)估和修復(fù)腐蝕及機(jī)械損傷復(fù)合修復(fù)系統(tǒng)耐久性研究(工程編號(hào)：MATR-3-4)立項(xiàng)原因:盡管復(fù)合修復(fù)系統(tǒng)已得到廣泛應(yīng)用，但缺乏對(duì)復(fù)合修復(fù)系統(tǒng)耐久性的獨(dú)立量化評(píng)估。成果:長(zhǎng)期的科研課題,關(guān)注修復(fù)的耐久性,包括:帶壓運(yùn)行修復(fù)后管道的下溝回填修復(fù)后管道的周期性爆破試驗(yàn)?zāi)艹掷m(xù)10年之久的多種修復(fù)系統(tǒng)已有7年研究成果的報(bào)告復(fù)合修復(fù)系統(tǒng)的測(cè)試課題

MATR-3-4現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn):施工

指導(dǎo)文件:陸上管道選線(xiàn)及數(shù)據(jù)采集(CNST-2-3)立項(xiàng)原因:管道建設(shè)環(huán)境日益復(fù)雜沒(méi)有全面科學(xué)的行業(yè)指導(dǎo)文件IPLOCA(國(guó)際管道及海洋承包商協(xié)會(huì))&INGAA(美國(guó)州際天然氣協(xié)會(huì))聯(lián)合基金的重點(diǎn)科研課題成果:改進(jìn)的最正確實(shí)踐對(duì)業(yè)主、利益相關(guān)方和行業(yè)專(zhuān)家的全面指導(dǎo)作用:大幅降低了承包商和業(yè)主的本錢(qián)能預(yù)判到影響施工的因素更有依據(jù)的選線(xiàn)–減少了意外事故的發(fā)生

施工確定管道下溝應(yīng)力的指導(dǎo)文件(CNST-2-2)IPLOCA(國(guó)際管道及海洋承包商協(xié)會(huì))和INGAA(美國(guó)州際天然氣協(xié)會(huì))聯(lián)合基金的重點(diǎn)課題成果用Excel確定吊管機(jī)的間距和吊裝設(shè)備的數(shù)量作用防止了：因業(yè)主和承包商意見(jiàn)分歧而引發(fā)的工作延誤施工過(guò)程中的質(zhì)量問(wèn)題后期對(duì)管道完整性的擔(dān)憂(yōu)設(shè)計(jì)水平定向鉆穿越堅(jiān)硬巖石的可行性評(píng)估(CNST-1-3)立項(xiàng)原因非開(kāi)挖設(shè)計(jì)需要更深入具體、先進(jìn)的指導(dǎo)文件成果該工程成果被認(rèn)可為HDD領(lǐng)域的權(quán)威2015年12月PRCI發(fā)布了一份精心整理后的技術(shù)報(bào)告-“水平定向鉆穿越工程設(shè)計(jì)指南〞,其上一版本已在管道局多個(gè)工程上應(yīng)用，并作為行標(biāo)編制的根底。地質(zhì)災(zāi)害管理基于應(yīng)變的設(shè)計(jì)與評(píng)估-完整性管理(SBD-1C)立項(xiàng)原因需要一種完整性管理的方法為標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)的編制提供根底成果–對(duì)現(xiàn)有方法的整理總結(jié),包括:針對(duì)大應(yīng)變的管線(xiàn)設(shè)計(jì)大應(yīng)變的主要原因在線(xiàn)檢測(cè)工具檢測(cè)彎曲應(yīng)變的能力環(huán)焊縫缺陷的檢測(cè)與測(cè)量方法臨界極限狀態(tài)焊接

焊縫錯(cuò)邊量的評(píng)估(MATH-5-2)立項(xiàng)原因:錯(cuò)邊量影響負(fù)載能力→影響施工錯(cuò)邊量影響到焊接質(zhì)量,長(zhǎng)期來(lái)看影響到管道完整性是PHMSA(美國(guó)管道和危險(xiǎn)材料平安管理局)和NEB(加拿大國(guó)家能源局)的施工“熱門(mén)科研課題〞第一階段成果已于2015年7月通過(guò)審核對(duì)外發(fā)布:無(wú)缺陷的GMAW(熔化極氣保焊)&SMAW(焊條電弧焊)環(huán)焊縫試件FEA(有限元分析)和試驗(yàn)-對(duì)負(fù)載能力的影響對(duì)整管的FEA建模結(jié)果顯示對(duì)錯(cuò)邊量的要求可以放寬,適用更寬松的標(biāo)準(zhǔn)正在進(jìn)行進(jìn)一步的試驗(yàn)和驗(yàn)證形成的推薦意見(jiàn)可直接用來(lái)編制標(biāo)準(zhǔn)防腐防腐技術(shù)委員會(huì)研究方向

防腐技術(shù)委員會(huì)內(nèi)腐蝕外腐蝕應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂路線(xiàn)圖編制、更新內(nèi)腐蝕風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)再檢測(cè)時(shí)間間隔應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂易感性?xún)?nèi)腐蝕預(yù)防/最小化操作實(shí)踐腐蝕缺陷結(jié)構(gòu)重要性防腐層剝離的位置及評(píng)估難檢位置的腐蝕

–定位及表征在線(xiàn)檢測(cè)(ILI)工具性能研究應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂位置識(shí)別再檢測(cè)的間隔時(shí)間乙醇管線(xiàn)應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂易感性陰極保護(hù)&AC腐蝕減緩軟件已完成的防腐科研課題外腐蝕EC-1-10:應(yīng)用于可靠性評(píng)估的腐蝕增長(zhǎng)模型EC-2-5:高強(qiáng)鋼(HSS)腐蝕的評(píng)判準(zhǔn)那么內(nèi)腐蝕IC-1-6:內(nèi)腐蝕樣本收集指導(dǎo)文件外腐蝕課題EC-1-10:

研究范圍

基于可靠性(RB)和確定性的完整性管理方法,研發(fā)了能確定腐蝕增長(zhǎng)速率(CGR)、適于使用的模型和方法。外腐蝕科研課題EC-1-10:作用為重復(fù)的在線(xiàn)檢測(cè)所得到的大量與空間相關(guān)匹配的缺陷數(shù)據(jù)的分析提供了根底依據(jù)通過(guò)分層隨機(jī)的腐蝕增長(zhǎng)模型方法可估算出腐蝕增長(zhǎng)速率，用于確定性的和基于可靠性的完整性評(píng)價(jià)。整體的貝葉斯分析框架例如未知的模型參數(shù)模型金屬損失概率后期模型參數(shù)實(shí)際金屬損失預(yù)期的未來(lái)金屬損失證據(jù)重復(fù)的在線(xiàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)前期外腐蝕課題EC-2-5:研究范圍老管線(xiàn)和高強(qiáng)鋼缺陷嚴(yán)重性原那么的整合讓腐蝕管理無(wú)縫對(duì)接適用到所有鋼級(jí)填補(bǔ)空白：按鋼級(jí)和標(biāo)準(zhǔn)的可行性量化了平安等級(jí)更新數(shù)據(jù)庫(kù)并分析其趨勢(shì)(PRCI/PHMSA的工作〕評(píng)估數(shù)據(jù)庫(kù)的可行性和適用性平底及機(jī)加工缺陷與實(shí)際腐蝕的比照；環(huán)形試驗(yàn)和壓力容器腐蝕試驗(yàn)的比照通過(guò)選擇有限元分析(FEA)評(píng)估缺陷形狀和肩部尺寸的影響及屈強(qiáng)比的作用完成存在3個(gè)缺陷、全尺寸樣本的試驗(yàn)

外腐蝕課題EC-2-5:作用量化了廣泛應(yīng)用于X70以下鋼級(jí)的1級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中控制腐蝕嚴(yán)重程度的系數(shù)所起的作用;通過(guò)B31G&M-B31G標(biāo)準(zhǔn)的逐步改進(jìn),減少了模型的不一致性,對(duì)管線(xiàn)的維護(hù)起到了指導(dǎo)作用,最大程度地降低了風(fēng)險(xiǎn)，提高了平安效益。需要對(duì)膨脹系數(shù)、形狀系數(shù)、流動(dòng)應(yīng)力和參考應(yīng)力的作用做進(jìn)一步的研究(工程：EC-2-7)內(nèi)腐蝕課題:

IC-1-6研究范圍管道的液體和固體樣本容易因處理不當(dāng)而發(fā)生成分變化了解取樣及處理參數(shù)對(duì)樣本變化的影響可幫助操作人員:改進(jìn)取樣方法提高搜集數(shù)據(jù)的信心提高應(yīng)對(duì)內(nèi)腐蝕完整性威脅的能力內(nèi)腐蝕課題IC-1-6:作用給操作人員提供了可用來(lái)檢查和優(yōu)化取樣程序的清單在樣本的儲(chǔ)存條件或操作規(guī)程達(dá)不到理想狀態(tài)時(shí)如何處理研究報(bào)告幫助操作人員:認(rèn)識(shí)到樣本變化對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響方案和執(zhí)行更有效的取樣和測(cè)試程序從取樣程序中獲得更可靠的分析數(shù)據(jù)提高應(yīng)對(duì)內(nèi)部腐蝕完整性威脅的能力完整性

&檢測(cè)完整性及檢測(cè)技術(shù)委員會(huì)完整性管理運(yùn)行效率及泄漏檢測(cè)難檢測(cè)區(qū)域腐蝕位置確實(shí)定改進(jìn)氣體流動(dòng)的內(nèi)防腐層管道內(nèi)部的無(wú)損檢測(cè)在線(xiàn)檢測(cè)管道外進(jìn)行的無(wú)損檢測(cè)傳感技術(shù)應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂裂紋海洋管線(xiàn)污染物:源頭及去除液體管線(xiàn)中的微小泄漏檢測(cè)完整性&檢測(cè)技術(shù)委員會(huì)研究方向研究目標(biāo)為管道完整性的驗(yàn)證提供更好的工具,通過(guò)更先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)減少管道事故對(duì)檢測(cè)人員的價(jià)值驗(yàn)證在線(xiàn)檢測(cè)的實(shí)際效果,符合PHMSA完整性審核程序更好地理解管道的風(fēng)險(xiǎn)管理應(yīng)NTSB(<美>全國(guó)運(yùn)輸平安委員會(huì))的要求，對(duì)在線(xiàn)檢測(cè)的性能和規(guī)程進(jìn)行了評(píng)價(jià)，提高了NTSB對(duì)檢測(cè)工具的信任度。在線(xiàn)檢測(cè)技術(shù)的改進(jìn)(NDE-4)41NDE-4E–在線(xiàn)檢測(cè)裂紋工具的可靠性建立了裂紋在線(xiàn)檢測(cè)和開(kāi)挖信息的數(shù)據(jù)庫(kù),評(píng)價(jià)不同在線(xiàn)檢測(cè)技術(shù)在檢測(cè)和缺陷尺寸定量上的可靠性，評(píng)估了5種裂紋檢測(cè)工具。5種在線(xiàn)檢測(cè)工具都能滿(mǎn)足供給商給出的規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)課題將于2016年第4季度完成對(duì)檢測(cè)人員的價(jià)值:提升了檢測(cè)人員甄別何種缺陷應(yīng)優(yōu)先處理的能力NDE-4F–研發(fā)最先進(jìn)的拉伸試驗(yàn)測(cè)試設(shè)備(PHMSA)24寸、16寸和12寸管道牽拉設(shè)備的安裝和試運(yùn)行完成了對(duì)兩個(gè)檢測(cè)公司設(shè)備的盲測(cè)2016年第3季度將完成進(jìn)一步的試驗(yàn)對(duì)操作人員的價(jià)值:按操作規(guī)程驗(yàn)證了在線(xiàn)檢測(cè)工具的性能;試驗(yàn)設(shè)備向會(huì)員和行業(yè)開(kāi)放NDE-4科研工程的核心課題42NDE-4-1MFL(漏磁檢測(cè))在線(xiàn)檢測(cè)工具對(duì)靠近管道的金屬物體檢測(cè)能力的性能評(píng)定2016年1月課題啟動(dòng)NDE-4-2新的在線(xiàn)檢測(cè)液體環(huán)道2016年1月課題啟動(dòng)會(huì)員的杰出奉獻(xiàn):雪佛龍公司分擔(dān)了本錢(qián),提供了大量的實(shí)物支持NDE-4-3漏磁檢測(cè)(MFL)技術(shù)在支管連接處負(fù)載條件下檢測(cè)有效性的評(píng)估2016年1月課題已啟動(dòng)NDE-4-5在線(xiàn)檢測(cè)技術(shù)對(duì)腐蝕特征檢測(cè)規(guī)程的分析-真實(shí)VS人工/機(jī)械加工會(huì)員的杰出奉獻(xiàn):Colonial公司分擔(dān)了大量本錢(qián)NDE-4

2016年新課題43研究目標(biāo)各種溝內(nèi)檢測(cè)工具的性能和應(yīng)用，對(duì)管道完整性的影響,技術(shù)研發(fā)中心(TDC)為研究課題保存真實(shí)服役期的樣管對(duì)檢測(cè)人員的價(jià)值充分發(fā)揮無(wú)損檢測(cè)(NDE)工具的性能以到達(dá)預(yù)期檢測(cè)效果檢測(cè)人員應(yīng)用完整性管理的一致性指導(dǎo)文件支持了關(guān)鍵課題–ERW(電阻焊)/裂紋控制、機(jī)械損傷、在線(xiàn)檢測(cè)在真實(shí)的樣管上實(shí)踐-完善