2.4 水壓試驗
水壓試驗(也稱為流體靜力學壓力試驗)是確保管道完整性運行的有效方法之一,能夠檢查出隨時間變化的缺陷,如普遍腐蝕、腐蝕疲勞和疲勞裂紋等。該方法能夠發現鋼管內部腐蝕、外部腐蝕、疲勞裂紋、損傷、制造與施工質量不佳等多種危害管道安全的問題,并且只需要開挖對管道完整性有確定性風險的部位,施工工程量有限,因而使用范圍廣泛。但是試驗時必須注意以下幾個關鍵問題:①必須停止待測管道供氣。②為確保試驗用液體介質(例如水)在管內流動,待測管道應封閉成環。③經驗表明,隨著試驗壓力升高,典型的管材缺陷開始生長。如果該缺陷接近失效極限,即使停止試驗或保持壓力值不變,延性剪切作用仍會繼續,且作用大于該缺陷造成的管道失效。當管道位于失效邊緣時,剪切作用會給管道造成非常嚴重的損傷,在后面的壓力試驗中(即使壓力值小于前一次試驗值)導致管道失效[6],因而必須確定合理的試驗壓力。
2.5 直接評價
直接評價(Direct Assessment,DA)是分析歷史數據、地上測量結果,確定特定缺陷造成的風險部位的過程。優點是不影響正常供氣,不需要對管道做預先處理。缺點是使用范圍有限,如果缺乏詳細資料,要進行有針對性的開挖工程,獲取可靠的數據。
針對不同問題,直接評價又分為內部腐蝕直接評價、外部腐蝕直接評價、應力腐蝕直接評價。其中,內部腐蝕直接評價(Internal Corrosion Direct Assessment,ICDA)針對的是短期內可能存在濕氣及游離水的輸送干氣的鋼質管道。該方法假設積水最多的部位最容易發生內部腐蝕。所以,首先對積蓄電解液的部位做詳細檢查,認為該點的剩余強度就是系統剩余強度的最小值。如果該處沒有發生腐蝕,那么認為其它部位更不可能發生腐蝕。因此,關鍵之處是發現管道內部可能發生水原始積聚的部位。外部腐蝕直接評價(External Corrosion Direct Assessment,ECDA)則是基于間接分析的結果,更準確定位外部腐蝕的位置。由于實地開挖觀察腐蝕情況開銷大,通常根據管道現狀決定開挖點的位置和數量[7]。應力腐蝕直接評價(Stress Corrosion Cracking Direct Assessment,SCCDA)的目的是明確管道系統是否容易發生應力腐蝕裂紋,裂縫是否嚴重和繼續生長。與管道內部、外部腐蝕相比,應力腐蝕缺陷直接導致的事故所占份額很小,失效機理復雜,研究對象主要集中在有外部腐蝕缺陷的管道應力腐蝕缺陷[8]。但是,科技進步將使其逐漸發展成為獨立性、操作性更強的評價方法。
3 結論及建議
綜上所述,完整性管理的關鍵是完善的基線評價方案,合理的整合數據和高級的數學模型。該技術以整個燃氣輸配系統的可靠性評價和風險評估為前提,三者構成一個完整的體系,若跨越前兩個階段而直接采用在線檢測等技術,則未必能實現預期效果。
面對現代城市燃氣輸配管網系統向大容量、大規模、長輸送距離、多壓力級制等方向發展的趨勢,為逐步建立和完善燃氣管網的安全評價和管理體系,筆者提出以下幾點建議供參考:
(1)制定和完善我國城市燃氣管道行業安全評價管理的強制性行業規范。
(2)建立安全評價數據庫及數據管理規范。一個完備的管道安全評價數據庫不僅為系統的可靠性評價、腐蝕情況預測、風險評價、剩余強度計算、剩余壽命評估、檢測與維修提供基礎數據和必要依據。而且,能夠按照不同要求進行數據調用、查詢等統計分析工作,以數據或圖形等多種形式給出結果,最終達到對在役管道的動態管理。存儲有關位置信息、商業分布、人口分布等空間信息和極大量數據時,可以引入數據倉庫技術[9]。
(3)現有數據的來源渠道、存儲方式各不相同,應建立本行業數據流通交換機制,重視數據整合。
(4)建立數據庫與其他系統的對接通信機制??萍及l展和管理者對數據的客觀需要,使數據管理方式跳躍式地從紙介存儲向地理信息系統 (Geographic Information System,GIS)發展,如美國管道安全局(Office of Pipeline Safety,OPS)的項目——全國管道地圖系統(National Pipeline Mapping System)就體現了這一趨勢[10]。除此以外,把管道安全評價數據庫和公司人員調配等企業管理資源數據庫對接,便于高層管理者或特定部門同時獲取高關聯度的人力資源、設備運行記錄和公司經營防御性信息,對實現可靠、高效的電子文件管理系統(Electronic Document Management System,EDMS)、企業資產管理(Enterprise Asset Management,EAM)有不可替代的作用。
(5)加強相關的課題研究。例如非埋地管線的安全評價技術,管道系統經濟性問題,管線服役期動態可靠性及其維修理論,管道防腐覆蓋層的有效保護壽命和緩蝕劑的有效保護壽命預測,用模糊總和評判原理建立管道失效嚴重度多層次模糊綜合評判模型,用人工神經網絡技術建立管道的疲勞壽命仿真模型等。
(6)研制開發具有較高靈敏度,能夠探測到微小泄漏量但不發生錯誤警報的檢測設備,實現國產化。
(7)開發管道安全評估軟件包,全面進行強制性推廣,支持評估工作。一方面,可以在全面了解、深刻理解現有軟件后,針對其缺點進行修改和完善;另一方面,在有效的項目管理之下,結合專家經驗,技術人員可以重組數據流,結合實際需要自行開發程序,將表面上毫無關聯的數據轉化為具有實用價值的信息。
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