長輸管道檢驗使用評價準(zhǔn)則分析

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摘要：基于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求和企業(yè)實際做法探討了合于使用評價準(zhǔn)則在長輸管道全面檢驗應(yīng)用中存在的落實難問題，對國外油氣管道缺陷評估方法進(jìn)行研究，指出合于使用評價過程是基于斷裂力學(xué)知識對管道本體進(jìn)行的力學(xué)計算，長輸管道定期檢驗周期應(yīng)該依據(jù)全面檢驗結(jié)果進(jìn)行判定，合于使用評價不應(yīng)作為定期檢驗的強制檢驗類別，應(yīng)參照TSGD7003—2010《壓力管道定期檢驗規(guī)則———長輸（油氣）管道》模式，將合于使用評價準(zhǔn)則作為全面檢驗發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重缺陷時進(jìn)行缺陷評定的判別方式。

關(guān)鍵詞：油氣管道；全面檢驗；定期檢驗；缺陷評估；合于使用評價

長輸管道是繼公路、鐵路、水路和航空之后的第五大運輸方式，主要承擔(dān)油氣商品介質(zhì)在產(chǎn)地、儲存庫及使用單位之間的輸送。2013年山東省青島市“11•22”中石化東黃輸油管道泄漏爆炸造成62人死亡、136人受傷，直接經(jīng)濟損失75172萬元［1］，國務(wù)院和國家質(zhì)檢總局高度重視并出臺文件要求加強長輸油氣管道的安全工作。長輸油氣管道企業(yè)也因此紛紛申請全面檢驗。文中結(jié)合長輸管道相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對依據(jù)TSGD7003—2010《壓力管道定期檢驗規(guī)則———長輸（油氣）管道》［2］（以下簡稱《定檢規(guī)》）執(zhí)行全面檢驗及落實合于使用評價的合理性進(jìn)行探討。

1合于使用評價在長輸管道全面檢驗中的應(yīng)用

1．1全面檢驗的地位與作用。［3－5］全面檢驗是特種設(shè)備檢驗機構(gòu)按照一定的時間周期，在受檢設(shè)備停機時對在用壓力容器的安全狀況進(jìn)行的符合性驗證活動，適用于壓力容器、工業(yè)管道、鍋爐類承壓設(shè)備的定期檢驗。比較成熟的容器和鍋爐均是通過全面檢驗確定檢驗周期的，實施定期檢驗相對晚的工業(yè)管道定期檢驗也是通過全面檢驗確周期的。1．2實際檢驗與檢驗周期矛盾。按《定檢規(guī)》規(guī)定，長輸管道定期檢驗分為年度檢查、全面檢驗和合于使用評價。其中全面檢驗的檢驗周期需要通過進(jìn)一步實施合于使用評價來確定，所以合于使用評價實際上被強制性包含在全面檢驗中。這種強制性包含關(guān)系與檢驗實踐、長輸管線及企業(yè)慣用做法等實際情況存在一定的矛盾。首先，在實際檢驗工作中全面檢驗檢出的缺陷大多為防腐層破損、陰極保護(hù)缺失、標(biāo)示樁和警示樁丟失、露管、違規(guī)穿越和跨越等現(xiàn)象。同時，長輸管道直管段基本上不存在較大應(yīng)力（除了泵、閥站等部位可能會有疲勞應(yīng)力以外），因此實施合于使用評價的必要性很小。其次，合于使用評價是在一定條件下開展的材料適用性評價，包括對管道進(jìn)行的應(yīng)力分析計算、對危害管道結(jié)構(gòu)缺陷進(jìn)行的剩余強度評估與超標(biāo)缺陷安全評定，以及對危害管道安全的主要潛在危險因素進(jìn)行的管道剩余壽命預(yù)測等多項復(fù)雜技術(shù)工作，因其實施費用高，企業(yè)在發(fā)現(xiàn)管體缺陷時通常會直接更換管道或者補焊管道，這種情況下完全沒有必要再實施合于使用評價。最后，從合于使用評價基礎(chǔ)理論和國家目前減輕企業(yè)負(fù)擔(dān)的大局考慮，將合于使用評價作為全面檢驗的必須檢驗項目也是不合理的。1．3合于使用評價介紹。按照API579－1／ASMEFFS－1—2016《Fitness－for－service》［3］，合于使用評價是指進(jìn)行安全性評價時對含有缺陷的結(jié)構(gòu)或者設(shè)備是否適合繼續(xù)使用、如何繼續(xù)使用等狀況進(jìn)行的定量評價，包括對結(jié)構(gòu)中的缺陷進(jìn)行定量檢測，按照嚴(yán)格的理論分析做出評定，確定缺陷是否危害結(jié)構(gòu)的安全性，并對缺陷的形成、擴展和結(jié)構(gòu)的失效過程以及失效后果等做出定量的判斷。根據(jù)合于使用評價報告，對評價對象進(jìn)行區(qū)別對待，主要包括以下4種情況：①對不會給安全生產(chǎn)造成危害的缺陷將允許存在。②對結(jié)構(gòu)雖不造成威脅，但可能會進(jìn)一步擴展的缺陷，需要進(jìn)行壽命預(yù)測，并且允許在監(jiān)控下使用。③若含有缺陷的結(jié)構(gòu)在降低使用等級后能達(dá)到安全可靠性要求，則可考慮降級使用。④對所含缺陷已對安全可靠性構(gòu)成威脅的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，必須立即采取相應(yīng)措施，或翻修或停止使用。1．4合于使用評價應(yīng)用現(xiàn)狀。TSG21—2016《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》規(guī)定，對在定期檢驗過程中發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重缺陷可能導(dǎo)致停止使用的壓力容器應(yīng)該進(jìn)行合于使用評價。GB／T19624—2004《在用含缺陷壓力容器安全評定》［4］明確規(guī)定其適用范圍為鋼制含超標(biāo)缺陷，同時也認(rèn)為鍋爐和管道在進(jìn)行安全評定時可參考使用合于使用評價。文獻(xiàn)［5－9］基于合于使用評價討論了采用R6方法對金屬本體缺陷進(jìn)行評定，將脆斷評定與塑性失效評定相結(jié)合，用失效評定圖（FAD）標(biāo)識管道材料的失效狀態(tài)，即認(rèn)為R6方法考慮了材料的應(yīng)力應(yīng)變特性及裂紋擴展行為，其對油氣管道脆性斷裂和塑性失穩(wěn)2種情況的失效方式的綜合分析，更接近于長輸油氣管道的損傷模式的實際情況。綜上可知，目前合于使用評價在承壓類設(shè)備缺陷評定上得到了廣泛的應(yīng)用，對于延長設(shè)備（管道）的使用壽命起到了至關(guān)重要的作用。

2合于使用評價在油氣管道缺陷評估中的應(yīng)用

王旭東等［10］論述了國內(nèi)外油氣管道在服役過程中可能由于安裝不當(dāng)、地質(zhì)環(huán)境變化、有害介質(zhì)腐蝕和海水沖蝕等產(chǎn)生的各種損傷和缺陷，詳細(xì)介紹了國外油氣管道焊接、腐蝕、機械損傷等缺陷評估的主要方法，評述了這些方法的適用條件和評價流程，認(rèn)為可采用美國石油學(xué)會制定的API1104（第2005版）《管道及其相關(guān)設(shè)施的焊接》［11］、英國標(biāo)準(zhǔn)委員會（BSI）頒布的BS7910—2005《金屬結(jié)構(gòu)中缺陷驗收評定方法導(dǎo)則》［12］及英國中央電力局R／H／R6方法［13］進(jìn)行焊接缺陷的評定。腐蝕缺陷則采用ASMEB31G—2012、英國燃?xì)夤竞团餐壣绾献髦贫ǖ腄NVRP－F101—2004《腐蝕管道評估的推薦作法》［14］進(jìn)行評價。上述標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)為機械損傷往往引發(fā)應(yīng)力和應(yīng)變，且其損傷模式和失效模式與腐蝕缺陷類似，因此按照腐蝕性缺陷評定方法進(jìn)行機械損傷缺陷評定。這些國外標(biāo)準(zhǔn)中合于使用評價的實施均是采用斷裂力學(xué)等相關(guān)力學(xué)知識對超標(biāo)缺陷進(jìn)行分析，以本體斷裂力學(xué)、材料力學(xué)、彈塑性力學(xué)和可靠性系統(tǒng)工程為基礎(chǔ)，在允許設(shè)備本體存在缺陷的同時，從經(jīng)濟角度考慮，分析已存在的缺陷對結(jié)構(gòu)完整性的影響，保證設(shè)備在該缺陷下能夠安全運行，是一種要求極高的方法。這種方法對于長輸管道而言，首先要進(jìn)行應(yīng)力分析。應(yīng)力分析主要針對內(nèi)壓力、重力、風(fēng)、地震、壓力脈動、沖擊等外力荷載和熱膨脹的存在而產(chǎn)生的應(yīng)力。熱膨脹是管道應(yīng)力分析要解決的最常見和最主要的問題。長輸管道埋在凍土層以下，溫度基本恒定，因此除壓縮機及泵、閥進(jìn)口處管道外，均不需要進(jìn)行應(yīng)力分析。其次要進(jìn)行強度、壽命及材料的適用性評價。管體出現(xiàn)超標(biāo)缺陷時才需要進(jìn)行評價，目前國內(nèi)長輸管道檢驗基本上采用的是外檢測法，主要側(cè)重于外腐蝕系統(tǒng)檢測。此外，結(jié)合實際檢驗經(jīng)驗，若定期檢驗過程中發(fā)現(xiàn)管壁缺陷較為嚴(yán)重，企業(yè)一般采用更換或補焊等方式。綜上，采用合于使用評價方法確定長輸油氣管道檢驗周期的方法是不符合實際應(yīng)用的。

3建議

《質(zhì)檢總局辦公廳關(guān)于壓力管道氣瓶安全監(jiān)察工作有關(guān)問題的通知》（質(zhì)檢辦特［2015］675號）［15］取消了合于使用評價的資質(zhì)要求，《關(guān)于承壓特種設(shè)備安全監(jiān)察工作有關(guān)問題意見的通知》（質(zhì)檢辦特函［2017］（1336）號）［16］也規(guī)定，原則上只進(jìn)行油氣管道內(nèi)檢測或外檢測不能視為完成定期檢驗，但考慮到國內(nèi)管道建設(shè)的實際情況，允許檢驗機構(gòu)在考慮管道損傷模式的前提下，選用適用的外檢測方法進(jìn)行定期檢驗工作。因此，建議《定檢規(guī)》修訂過程中，結(jié)合實際檢驗情況作以下考慮：①按照壓力容器和壓力管道定期檢驗?zāi)Ｊ剑瑢⒎ǘz驗項目分為年度檢查和全面檢驗，檢驗周期依據(jù)全面檢驗給出，年度檢查可以由企業(yè)或由有相應(yīng)資質(zhì)的檢驗機構(gòu)實施。②對于管體的體積型缺陷，依據(jù)設(shè)計圖樣給出的腐蝕裕量和設(shè)計壽命，采用強度校核的方法，計算后確定檢驗周期。③對于面缺陷，若出現(xiàn)在外壁，則應(yīng)打磨消除后，按照體積型缺陷的方式進(jìn)行評定。反之，則進(jìn)行合于使用評價。④長輸油氣管道的合于使用評價應(yīng)采用壓力容器定期檢驗的方式，即作為定期檢驗過程中發(fā)現(xiàn)超標(biāo)缺陷處理的一種解決途徑，而非法定檢驗項目。

作者:姚小靜 韓偉 李俊婷 韓明 岳明 單位:山東省特種設(shè)備檢驗研究院有限公司