管道风险管理技术.ppt

油气田在役油气管道油气田在役油气管道 风险管理与预警技术风险管理与预警技术 林林 守守 江江 天津市嘉信技术工程公司天津市嘉信技术工程公司 Tianjin Genius Technology & Engineering Co.Tianjin Genius Technology & Engineering Co. 油气管道风险评价管理技术交流油气管道风险评价管理技术交流 一一. . 管道管道风险风险管理中管理中的相关概念的相关概念 根据中外学者的观点，根据中外学者的观点，风险风险可定义为损失的不确定性、可定义为损失的不确定性、 人为活动消极后果发生的可能性。风险同人们有目的的行人为活动消极后果发生的可能性。风险同人们有目的的行 为、活动有关，当人们从事各种活动与期望发生不利的偏为、活动有关，当人们从事各种活动与期望发生不利的偏 差时，人们就会认为该项活动有风险。客观条件的不确定差时，人们就会认为该项活动有风险。客观条件的不确定 性是风险的重要成因，这种不确定性既包括主观对客观事性是风险的重要成因，这种不确定性既包括主观对客观事 物运行规律认识的不完全确定，也包括事物本身存在的客物运行规律认识的不完全确定，也包括事物本身存在的客 观不确定。观不确定。 管道风险既包括风险发生的不确定性（或概率），也包管道风险既包括风险发生的不确定性（或概率），也包 括风险导致的后果的严重程度。括风险导致的后果的严重程度。 1. 1. 管道风险（管道风险（RiskRisk） 2. 2. 管道的风险评价（管道的风险评价（Risk AssessmentRisk Assessment） 管道的风险评价技术是管道的风险评价技术是 3 0 3 0 多年来发展起来的管道安全评多年来发展起来的管道安全评 价技术，是指应用各种风险分析技术，用定性、定量或二者相价技术，是指应用各种风险分析技术，用定性、定量或二者相 结合的方式综合度量风险对项目实现既定目标的影响程度，考结合的方式综合度量风险对项目实现既定目标的影响程度，考 虑所有风险综合起来的整体风险以及项目对风险的承受能力。虑所有风险综合起来的整体风险以及项目对风险的承受能力。 管道风险评价的目的是管道风险评价的目的是: : 综合管道上各种失效风险发生综合管道上各种失效风险发生 的概率，对可能的风险进行评价，根据得到的风险值，综合考的概率，对可能的风险进行评价，根据得到的风险值，综合考 虑各种风险的后果，取得经济投入与可能的失效后果的损失之虑各种风险的后果，取得经济投入与可能的失效后果的损失之 间的平衡，做出存在的风险是否可以接受，为投入的控制和缓间的平衡，做出存在的风险是否可以接受，为投入的控制和缓 解风险方案的决策提供依据。解风险方案的决策提供依据。 3. 3. 管道的风险管理（管道的风险管理（Risk ManagementRisk Management） 管道风险管理是指在管线运营及维护环节中，为预管道风险管理是指在管线运营及维护环节中，为预 防事故的发生及降低风险的水平而进行的计划、协调、控防事故的发生及降低风险的水平而进行的计划、协调、控 制、监督和组织工作。制、监督和组织工作。 完整的管道风险管理过程包括完整的管道风险管理过程包括 风险识别、风险评价风险识别、风险评价 、风险控制与应对、风险监控四个部分，是一个闭合系统、风险控制与应对、风险监控四个部分，是一个闭合系统 。对风险进行识别、评价、提出风险控制与应对方案后，。对风险进行识别、评价、提出风险控制与应对方案后， 随着风险应对计划的实施，风险会出现许多变化，应对变随着风险应对计划的实施，风险会出现许多变化，应对变 化及时反馈，进行新的风险估计和评价，从而调整风险应化及时反馈，进行新的风险估计和评价，从而调整风险应 对计划并实施新的风险控制计划。对计划并实施新的风险控制计划。 4. 4. 基于风险的管道检测（基于风险的管道检测（RBIRBI） 基于风险的检测（基于风险的检测（Risk-based Risk-based InspectionInspection），是将检测重），是将检测重 点放在高风险和高后果的管段上，而把适当的力量放在低点放在高风险和高后果的管段上，而把适当的力量放在低 风险部分。在给定的检测条件下，基于风险的检测更有利风险部分。在给定的检测条件下，基于风险的检测更有利 于降低管道风险。于降低管道风险。 美国美国 APIAPI 已颁布了已颁布了API API RP RP 580 580 标准。管道检包括内标准。管道检包括内 检测和外检测技术。检测和外检测技术。GE/PIIGE/PII、TWITWI等对不同类型的管道缺陷等对不同类型的管道缺陷 ，开发出多种智能内检测设备和技术。在不具备内检条件，开发出多种智能内检测设备和技术。在不具备内检条件 时，可以选用外检测技术（又称直接评价时，可以选用外检测技术（又称直接评价DADA技术），包括技术），包括 PCMPCM、DCVGDCVG、CIPSCIPS等技术，以及开挖后，对管体缺陷进等技术，以及开挖后，对管体缺陷进 行检测的超声、射线等无损检测技术。行检测的超声、射线等无损检测技术。 管道检测技术：管道检测技术：常用方法、配合使用常用方法、配合使用 皮尔逊皮尔逊/ /人体电容法人体电容法 杂散电流干扰检测杂散电流干扰检测 5. 5. 完整性管理完整性管理 应用标准：应用标准：ASME B31.8S-2004 ASME B31.8S-2004 输气管道完整性管理标准输气管道完整性管理标准 API 1160-2001 API 1160-2001 危险液体管道系统完整性的管理危险液体管道系统完整性的管理 完整性管理完整性管理( (Integrity Management, IMIntegrity Management, IM) )技术面向管道技术面向管道 全生命期，覆盖设计、建设、运行等三个阶段。全生命期，覆盖设计、建设、运行等三个阶段。IMIM是指：是指： 管道运行单位对管道的潜在风险因素不断地进行识别和评管道运行单位对管道的潜在风险因素不断地进行识别和评 价，并依据评价结果采取相应的风险控制和减缓对策，将价，并依据评价结果采取相应的风险控制和减缓对策，将 风险始终控制在一个合理和可以接受的水平。风险始终控制在一个合理和可以接受的水平。 从实用的角度，完整性管理所采用的关键技术包括失效从实用的角度，完整性管理所采用的关键技术包括失效 分析及失效案例库的建立、风险评价技术、管道检测技术分析及失效案例库的建立、风险评价技术、管道检测技术 、适用性评价技术、机械设备故障诊断技术、地质灾害评、适用性评价技术、机械设备故障诊断技术、地质灾害评 估技术、地理信息系统（估技术、地理信息系统（GISGIS）的建立等。）的建立等。 完整性管理的实施流程完整性管理的实施流程 6. 6. 管道适用性评价（管道适用性评价（FFSFFS） 适用性评价适用性评价( (F Fitness itness For For ServiceService) )是对含有缺陷的管道是对含有缺陷的管道 是否继续使用以及如何使用的定量评价，对有缺陷管道的是否继续使用以及如何使用的定量评价，对有缺陷管道的 未来发展、管道的检测周期以及维修周期等重要参数做出未来发展、管道的检测周期以及维修周期等重要参数做出 定量评价。管道的适用性评价包含了多个工程范畴：应力定量评价。管道的适用性评价包含了多个工程范畴：应力 分析、材料工程、无损探伤、剩余强度、寿命预测、概率分析、材料工程、无损探伤、剩余强度、寿命预测、概率 分析等方面。分析等方面。FFSFFS是近年来发展起来的一项新技术。是近年来发展起来的一项新技术。 20072007年年APIAPI联合联合ASMEASME修改完善原有标准修改完善原有标准, ,发布了发布了 API579-1API579-1和和ASME ASME FFS-1FFS-1。通过适用性评价，允许在一定条。通过适用性评价，允许在一定条 件下使用带缺陷的管道，可延长管道使用寿命，减少更新件下使用带缺陷的管道，可延长管道使用寿命，减少更新 数量，提高投资效益。数量，提高投资效益。 外腐蚀直接评价（外腐蚀直接评价（ECDAECDA） 内腐蚀直接评价（内腐蚀直接评价（ICDAICDA） 应力腐蚀直接评价（应力腐蚀直接评价（ SCCDASCCDA） 7. 7. 管道腐蚀的直接评价（管道腐蚀的直接评价（DADA） 管道腐蚀是威胁管道完整性的主要因素之一，有效地管道腐蚀是威胁管道完整性的主要因素之一，有效地 控制腐蚀是建立在有效的检测手段可准确的评价方法之上控制腐蚀是建立在有效的检测手段可准确的评价方法之上 的。直接评价（的。直接评价（Direct Direct AssessmentAssessment）是对不能进行内检测）是对不能进行内检测 或以外腐蚀为主的管道，通过间接检测手段采集数据，评或以外腐蚀为主的管道，通过间接检测手段采集数据，评 价管道的各种腐蚀，进而得出管道完整性信息是十分有效价管道的各种腐蚀，进而得出管道完整性信息是十分有效 的。管道的腐蚀直接评价是一个周而复始的循环过程。一的。管道的腐蚀直接评价是一个周而复始的循环过程。一 般包含四个步骤：预评价、间接检测、直接检查和后评价般包含四个步骤：预评价、间接检测、直接检查和后评价 的过程。的过程。 8. 8. 外腐蚀直接评价（外腐蚀直接评价（ECDAECDA） ECDAECDA- -Pipeline External Corrosion Direct AssessmentPipeline External Corrosion Direct Assessment 国际标准国际标准：NACE SP 0502-2008 国内标准国内标准：SY/T0087.1-2006 钢制管道及储罐腐蚀钢制管道及储罐腐蚀 评价标准评价标准- -埋地钢质管道外腐蚀直接评价埋地钢质管道外腐蚀直接评价 对于埋地钢质管道而言，对于埋地钢质管道而言，ECDAECDA评价方法是管道完整评价方法是管道完整 性评价方法中最为重要的组成部分。相比之下，性评价方法中最为重要的组成部分。相比之下，ECDAECDA评评 价方法一般采用常规检测手段易于获得管道的腐蚀相关数价方法一般采用常规检测手段易于获得管道的腐蚀相关数 据，其评价结果具有较大参考价值。具有成本低、对管道据，其评价结果具有较大参考价值。具有成本低、对管道 条件要求不高，易于实施等优点。条件要求不高，易于实施等优点。 二二. . 在役油气管道风险管理在役油气管道风险管理 技术发展趋势技术发展趋势 1. 1. 国外技术的发展历史和现状国外技术的发展历史和现状 19701970年代开始年代开始 应对腐蚀威胁、延长使用寿命、减低维应对腐蚀威胁、延长使用寿命、减低维 护费用，开始了油气长输管道风险评价的研究和实践。护费用，开始了油气长输管道风险评价的研究和实践。 19851985年年 美国美国 发表发表 风险调查指南风险调查指南 19921992年年 WKMWKM总裁总裁 米尔鲍尔米尔鲍尔 发表发表管道风险管理手册管道风险管理手册 20042004年年 管道风险管理手册管道风险管理手册出版第三版出版第三版 加拿大从上世纪加拿大从上世纪 90 90 年代初开始油气管道风险评价和风年代初开始油气管道风险评价和风 险管理技术方面的研究工作。险管理技术方面的研究工作。 英国煤气公司英国煤气公司 开发开发 Trans PipeTrans Pipe软件包软件包 英国英国TWITWI公司开发公司开发 RISKWISERISKWISETM TM、 、LIFEWISELIFEWISETM TM以及 以及PIPEWISEPIPEWISETM TM 1. 1. 国外技术的发展历史和现状国外技术的发展历史和现状 国外将风险分析应用到管线维修和管理过程中已经取得国外将风险分析应用到管线维修和管理过程中已经取得 了巨大的经济效益和社会效益。如美国了巨大的经济效益和社会效益。如美国AmocoAmoco管道公司管道公司19871987 年以来采用风险评价技术管理所属的油气管道和储罐，已使年以来采用风险评价技术管理所属的油气管道和储罐，已使 年泄漏率由年泄漏率由19871987年的工业平均泄漏率的年的工业平均泄漏率的2.52.5倍降到了倍降到了19941994年工年工 业平均泄漏率的业平均泄漏率的1.51.5倍；同时，使该管道公司每次发生泄漏的倍；同时，使该管道公司每次发生泄漏的 支出降低到支出降低到19931993年工业平均数的年工业平均数的50%50%，从而使管道公司在，从而使管道公司在 19931993年取得了创纪录的利润水平。年取得了创纪录的利润水平。 从技术的发展过程上看，国外管道风险评价技术的研究从技术的发展过程上看，国外管道风险评价技术的研究 三个阶段，即：定性评价、半定量评价、定量评价。三个阶段，即：定性评价、半定量评价、定量评价。 1. 1. 国外技术的发展历史和现状国外技术的发展历史和现状 1 1）定性评价阶段定性评价阶段（Qualitative Risk AnalysisQualitative Risk Analysis） 其主要作用是找出管道系统存在有哪些失效危险，诱发其主要作用是找出管道系统存在有哪些失效危险，诱发 事故的各种因素以及这些因素产生的影响程度，在何种条事故的各种因素以及这些因素产生的影响程度，在何种条 件下会导致管道失效，最终提出控制的措施。件下会导致管道失效，最终提出控制的措施。 特点：不必建立精确的数学模型和计算方法，评价的精特点：不必建立精确的数学模型和计算方法，评价的精 确性主要取决于专家经验的全面性、划分影响因素的细致确性主要取决于专家经验的全面性、划分影响因素的细致 性、层次性等。性、层次性等。 方法：风险检查表（方法：风险检查表（CLCL) )，预先危害性分析（，预先危害性分析（PHAPHA) )， 危险和操作性分析（危险和操作性分析（HAZOPHAZOP) )，故障树分析法（，故障树分析法（FTAFTA）等。等。 操作简单，实用性强，但是评价结果带有很强的主观性。操作简单，实用性强，但是评价结果带有很强的主观性。 应用时间：上世纪七十年代中后期至九十年代前期。应用时间：上世纪七十年代中后期至九十年代前期。 1. 1. 国外技术的发展历史和现状国外技术的发展历史和现状 1. 1. 国外技术的发展历史和现状国外技术的发展历史和现状 1. 1. 国外技术的发展历史和现状国外技术的发展历史和现状 2. 2. 国内技术的发展现状国内技术的发展现状 管道风险评价研究工作起步较晚。管道风险评价研究工作起步较晚。19951995年引入管道风险年引入管道风险 指数评分模型。此后，风险分析和评价在安全性评价中的应指数评分模型。此后，风险分析和评价在安全性评价中的应 用研究才开始得到部分油田企业和科技人员的重视。用研究才开始得到部分油田企业和科技人员的重视。 19951995年年1212月四川石油管理局根据四川天然气管线的实际月四川石油管理局根据四川天然气管线的实际 情况提出了管线风险检测和评价的整改程序；西南石油学院情况提出了管线风险检测和评价的整改程序；西南石油学院 于于19941994年开始针对管道局所属鲁宁线了安全性和剩余寿命评年开始针对管道局所属鲁宁线了安全性和剩余寿命评 价，初步引用了风险技术，价，初步引用了风险技术，20002000年研制开发了输气管线风险年研制开发了输气管线风险 评价软件。评价软件。 故障树分析方法在我国研究较多，但由于油气管道故障故障树分析方法在我国研究较多，但由于油气管道故障 树构造复杂，由于缺乏历史数据积累，造成事件概率无法精树构造复杂，由于缺乏历史数据积累，造成事件概率无法精 确得知，限制了应用。确得知，限制了应用。 2. 2. 国内技术的发展现状国内技术的发展现状 目前应用最多的仍是肯特风险指数评价模型。目前应用最多的仍是肯特风险指数评价模型。20012001年年 乌鲁木齐市天然气管道工程便是肯特指数评价模型对整条乌鲁木齐市天然气管道工程便是肯特指数评价模型对整条 管道风险的一次完整运用。管道风险的一次完整运用。 西气东输管道实施完整性管理于西气东输管道实施完整性管理于20052005年开始实施。在年开始实施。在 地质灾害风险、第三方风险评估、腐蚀控制及地质灾害监地质灾害风险、第三方风险评估、腐蚀控制及地质灾害监 测等方面取得了很多成果。我国还处于初期的发展阶段。测等方面取得了很多成果。我国还处于初期的发展阶段。 与国外的差距主要表现在：与国外的差距主要表现在： 1 1）风险评价技术基本上均处于半定量水平上，主要采用的）风险评价技术基本上均处于半定量水平上，主要采用的 是肯特指数评价模型，评价项目和依据是专家的判断，是肯特指数评价模型，评价项目和依据是专家的判断， 评价的精确性取决于经验的全面性、划分影响因素的细评价的精确性取决于经验的全面性、划分影响因素的细 致性、层次性以及权值分配的合理性。致性、层次性以及权值分配的合理性。 2. 2. 国内技术的发展现状国内技术的发展现状 2 2）长期以来，我国管道工业的发展缺乏大量基础研究、统）长期以来，我国管道工业的发展缺乏大量基础研究、统 计资料和实测数据支持，近些年才建立起管道信息数据计资料和实测数据支持，近些年才建立起管道信息数据 库，但是数据采集和完善积累需要一个相当长的时间。库，但是数据采集和完善积累需要一个相当长的时间。 3 3）评价方法本身的定量化水平不高，对于众多模糊性的因）评价方法本身的定量化水平不高，对于众多模糊性的因 素和评价信息认识和处理准确性不足，造成评价结果与素和评价信息认识和处理准确性不足，造成评价结果与 客观实际间存在很大偏差。客观实际间存在很大偏差。 国内管道风险管理的技术方面的文献多集中在长输油国内管道风险管理的技术方面的文献多集中在长输油 气管道，有关油气田管道风险的较少。国内部分油气田气管道，有关油气田管道风险的较少。国内部分油气田 ，如塔里木油田开展了以腐蚀监测为主的油气管道风险，如塔里木油田开展了以腐蚀监测为主的油气管道风险 监测工作，并开始开发相关的管理系统和软件。监测工作，并开始开发相关的管理系统和软件。 3. 3. 相关标准情况相关标准情况 美国管道完整性和腐蚀控制、检测和评价的主要标准有：美国管道完整性和腐蚀控制、检测和评价的主要标准有： API579-1/API579-2007 Fitness-for-ServiceAPI579-1/API579-2007 Fitness-for-Service标准（标准（SecondSecond） ASME B31G-1991(R2004) Managing System Integrity of Gas PipelinesASME B31G-1991(R2004) Managing System Integrity of Gas Pipelines API Std 1160 Managing System Integrity for Hazardous Liquid PipelinesAPI Std 1160 Managing System Integrity for Hazardous Liquid Pipelines NACE SP0106-2006 Internal Corrosion Control in PipelinesNACE SP0106-2006 Internal Corrosion Control in Pipelines NACE SP0169-2007 Control of External Corrosion on Underground or NACE SP0169-2007 Control of External Corrosion on Underground or Submerged Metallic Piping Systems Submerged Metallic Piping Systems NACE SP0204-2008NACE SP0204-2008（SCCSCCDADA）、）、SP 0206-2006 SP 0206-2006 （ICDAICDA） NACE SP 0502-2008 NACE SP 0502-2008 （ECDAECDA）Pipeline External Corrosion Direct Pipeline External Corrosion Direct Assessment Methodology Assessment Methodology NACE SP0208-2008 Internal Corrosion Direct AssessmentNACE SP0208-2008 Internal Corrosion Direct Assessment Methodology for Liquid Petroleum Pipelines Methodology for Liquid Petroleum Pipelines 3. 3. 相关标准情况相关标准情况 近年来我国加快了管道规程和标准的步伐，目前管线检近年来我国加快了管道规程和标准的步伐，目前管线检 测评价的标准有：测评价的标准有： SY/T 0087.1-2006SY/T 0087.1-2006钢制管道及储罐腐蚀评价标准钢制管道及储罐腐蚀评价标准外腐蚀直接评价外腐蚀直接评价 SY/T 6151-1995 SY/T 6151-1995 钢质管道管体腐蚀损伤评价方法钢质管道管体腐蚀损伤评价方法； SY/T 6186-2007 SY/T 6186-2007 石油天然气管道安全规程石油天然气管道安全规程 GB/T 19285-2003GB/T 19285-2003埋地钢质管道腐蚀防护工程检验埋地钢质管道腐蚀防护工程检验 GB/T 21246-2007GB/T 21246-2007埋地钢质管道阴极保护参数测量方法埋地钢质管道阴极保护参数测量方法 SY/T 6477-2000 SY/T 6477-2000 含缺陷油气输送管道剩余强度评价方法含缺陷油气输送管道剩余强度评价方法- -体积型缺陷体积型缺陷 关于管道完整性的管理标准：关于管道完整性的管理标准： SY/T 6648-2006 SY/T 6648-2006 危险液体管道的完整性管理危险液体管道的完整性管理 SY/T 6621-2005 SY/T 6621-2005 输气管道系统完整性管理输气管道系统完整性管理 4. 4. 油气管道安全管理和风险评价技术的发展趋势油气管道安全管理和风险评价技术的发展趋势 1 1）相关标准日趋完善。）相关标准日趋完善。 国外国外API SAPI SP P 579-1/ASME FFS-1 2007 579-1/ASME FFS-1 2007、ASME B31.8S-ASME B31.8S- 20042004、NACE SP0502-2008 NACE SP0502-2008 等一批国际新标准之后，我国管等一批国际新标准之后，我国管 道行业的相关标准得到了很快的发展。道行业的相关标准得到了很快的发展。 SY/T 6621-2005 SY/T 6621-2005 输气管道系统完整性管理、输气管道系统完整性管理、 SY/T 6648-2006 SY/T 6648-2006 危险液体管道的完整性管理、危险液体管道的完整性管理、 SY/T 0087.1-2006 SY/T 0087.1-2006 埋地钢制管道外腐蚀直接评价等。埋地钢制管道外腐蚀直接评价等。 通过制定和执行这些规范，如在西气东输管道的完整性管理实通过制定和执行这些规范，如在西气东输管道的完整性管理实 践，大大提升了我国管道行业运行管理、风险评价的技术水平。践，大大提升了我国管道行业运行管理、风险评价的技术水平。 4. 4. 油气管道安全管理和风险评价技术的发展趋势油气管道安全管理和风险评价技术的发展趋势 2 2）智能化内检测技术、）智能化内检测技术、DADA技术使评价结果更为准确技术使评价结果更为准确 将不同检测技术的结合，有力地推进内检测技术的进步。将不同检测技术的结合，有力地推进内检测技术的进步。 内检测器向高清晰度、内检测器向高清晰度、GPSGPS和和GISGIS技术一体化高智能方向发展技术一体化高智能方向发展 。结合漏磁通法与超声波法的管内智能检测装置，应用效果良。结合漏磁通法与超声波法的管内智能检测装置，应用效果良 好。好。 采用超声技术和基于光学原理的无损检测技术能较容易地采用超声技术和基于光学原理的无损检测技术能较容易地 实现管壁缺陷的直观显示。三维图像直观显示缺陷在内检测上实现管壁缺陷的直观显示。三维图像直观显示缺陷在内检测上 的应用，使得检测结果更全面、更清晰、更准确。的应用，使得检测结果更全面、更清晰、更准确。 外检测方法结合多种检测技术，应用适用性判据，可实现外检测方法结合多种检测技术，应用适用性判据，可实现 针对不能进行内检测的管道进行腐蚀直接评价，根据检测结果针对不能进行内检测的管道进行腐蚀直接评价，根据检测结果 进行缺陷评价，制定缺陷维修方案进行缺陷评价，制定缺陷维修方案, ,提高管道完整性的管理水平提高管道完整性的管理水平 ，为管道的安全运行提供了最有力的保证。，为管道的安全运行提供了最有力的保证。 4. 4. 油气管道安全管理和风险评价技术的发展趋势油气管道安全管理和风险评价技术的发展趋势 3 3）GISGIS 等信息技术的应用，可对更加复杂系统进行管理等信息技术的应用，可对更加复杂系统进行管理 GISGIS系统与完整性管理相结合，极大地提高了管道可视化系统与完整性管理相结合，极大地提高了管道可视化 管理能力。评价数据库包括施工年限、涂层类型、运行期检测管理能力。评价数据库包括施工年限、涂层类型、运行期检测 数据及基线检测数据等，通过将各类空间数据（地形、地貌、数据及基线检测数据等，通过将各类空间数据（地形、地貌、 建筑、道路、管线等）以及描述空间特征的属性数据通过计算建筑、道路、管线等）以及描述空间特征的属性数据通过计算 机进行输入、存贮、查询、统计、分析、输出的一门综合性空机进行输入、存贮、查询、统计、分析、输出的一门综合性空 间信息系统。同时，基于企业网络、数据库管理，运用图形图间信息系统。同时，基于企业网络、数据库管理，运用图形图 像学、多媒体技术等最新科技成果，能共享多部门之间的数据像学、多媒体技术等最新科技成果，能共享多部门之间的数据 ，对多时态的空间信息能做出生动、直观的描述，并能运用各，对多时态的空间信息能做出生动、直观的描述，并能运用各 种数学手段进行辅助决策，极大地提高管道安全运营的能力。种数学手段进行辅助决策，极大地提高管道安全运营的能力。 4. 4. 油气管道安全管理和风险评价技术的发展趋势油气管道安全管理和风险评价技术的发展趋势 4. 4. 油气管道安全管理和风险评价技术的发展趋势油气管道安全管理和风险评价技术的发展趋势 三三. . 在役油气管道风险管理在役油气管道风险管理 技术简介技术简介 1. 1. 在役油气管道的风险管理技术在役油气管道的风险管理技术 完整的风险管理全过程应包括风险识别、风险评价、风险完整的风险管理全过程应包括风险识别、风险评价、风险 控制与应对、风险监控四个部分，而且整个风险全过程应是一控制与应对、风险监控四个部分，而且整个风险全过程应是一 个闭合系统，即对风险进行识别、评价、提出风险控制与应对个闭合系统，即对风险进行识别、评价、提出风险控制与应对 方案后，随着风险应对计划的实施，风险会出现许多变化，这方案后，随着风险应对计划的实施，风险会出现许多变化，这 些变化的信息应及时反馈，风险管理者才能及时地重新对新情些变化的信息应及时反馈，风险管理者才能及时地重新对新情 况进行风险估计和评价，从而调整风险应对计划并实施新的风况进行风险估计和评价，从而调整风险应对计划并实施新的风 险应对计划，只有这样循环往复，保持风险管理过程的动态性险应对计划，只有这样循环往复，保持风险管理过程的动态性 才能达到风险管理的预期目的。才能达到风险管理的预期目的。 2.2. 管线系统风险的量化分析法管线系统风险的量化分析法 定量风险评价是对设施或作业活动中发生事故的概率和后定量风险评价是对设施或作业活动中发生事故的概率和后 果进行分析和定量计算，将计算出的风险值与风险管理标准相果进行分析和定量计算，将计算出的风险值与风险管理标准相 比较，判断风险是否可接受，并提出控制风险的措施建议。比较，判断风险是否可接受，并提出控制风险的措施建议。 定量风险评价主要回定量风险评价主要回 答四个问题：即评价答四个问题：即评价 对象可能会出现什么对象可能会出现什么 问题，意外事件发生问题，意外事件发生 的概率有多大，后果的概率有多大，后果 会怎么样，该意外事会怎么样，该意外事 件的风险是否可以接件的风险是否可以接 受。受。 2.2. 管线风险的量化分析法管线风险的量化分析法- -风险值的计算模型风险值的计算模型 单项事故的风险值：单项事故的风险值：设以设以R R i i 为第为第i i种事故的风险值，种事故的风险值，P P i i 为第为第i i种事种事 故出现的概率（或频率）；故出现的概率（或频率）；C C i i 为第为第 i i 种事故的后果损失，则：种事故的后果损失，则： R R i i = P = P i i C C i i （i =1 ,2, 7i =1 ,2, 7） 对于油气管线来说，事故通常可分成：外腐蚀、内腐蚀、第三方破坏对于油气管线来说，事故通常可分成：外腐蚀、内腐蚀、第三方破坏 、土壤移动、设计（材料）因素、系统安全因素及应力腐蚀裂缝等、土壤移动、设计（材料）因素、系统安全因素及应力腐蚀裂缝等7 7 类。类。 某段管段的某项事故的风险值：某段管段的某项事故的风险值：设整个管线系统共划分成设整个管线系统共划分成mm段段 ，而第，而第j j段管段的第段管段的第i i项事故的风险值为项事故的风险值为R R ij ij ，则：，则： R R ij ij = P = P ij ij C C ij ij P Pij ij 为第 为第j j段管段的第段管段的第i i项事故的概率；项事故的概率； C Cij ij 则为该段出现第 则为该段出现第i i项事故后的后果损失项事故后的后果损失 。 整个管线系统的总风险值：整个管线系统的总风险值：设以设以R R s s 代表此总风险值。当管线共代表此总风险值。当管线共 划分成划分成mm管段时，则：管段时，则： 2.2. 管线风险的量化分析法管线风险的量化分析法- -风险可接受标准风险可接受标准 国际上，常用的风险可接受标准有国际上，常用的风险可接受标准有 风险矩阵和最低合理可行原则风险矩阵和最低合理可行原则 ( (ALARPALARP 原则原则) ) 。 在定量风险评价中，在定量风险评价中，ALARPALARP 原则原则 设定了风险容许上限和下限，将风设定了风险容许上限和下限，将风 险分为三个等级。位于上限之上的险分为三个等级。位于上限之上的 风险，不能接受；位于下限之下的风险，不能接受；位于下限之下的 风险，可以接受；中间称为风险，可以接受；中间称为 ALARP ALARP 区域，应在经济、可行的区域，应在经济、可行的 前提下采取措施尽可能地降低这一前提下采取措施尽可能地降低这一 区域的风险水平。区域的风险水平。 3.3. 肯特风险评价模型肯特风险评价模型- -模型的基本假设模型的基本假设 独立性独立性 - - 模型中影响管道风险的各个因素是各自独立的，模型中影响管道风险的各个因素是各自独立的， 每个因素各自独立影响管道风险，总风险评分为各每个因素各自独立影响管道风险，总风险评分为各 独立因素评分的总和。独立因素评分的总和。 最坏状况最坏状况 - - 用肯特风险评价模型评价管道风险时，用肯特风险评价模型评价管道风险时， 应以最坏状况为基准。应以最坏状况为基准。 相对性相对性 - - 评价模型评价分数是一个相对概念。如某段管道评价模型评价分数是一个相对概念。如某段管道 评价风险数高于其他管段，则表明其安全性相对高评价风险数高于其他管段，则表明其安全性相对高 。 主观性假设主观性假设- -评价模型评分的方法及分值是人为制定的，主评价模型评分的方法及分值是人为制定的，主 观色彩不可避免。观色彩不可避免。 分数限定假设分数限定假设- -风险评价模型中各项目所限定的分数最高值风险评价模型中各项目所限定的分数最高值 反映了该项目在风险评价中所占位置的重要性。反映了该项目在风险评价中所占位置的重要性。 3.3. 肯特风险评价模型肯特风险评价模型- -模型评价步骤和基本框架模型评价步骤和基本框架 肯特指数评价模型将风险评价指标分为腐蚀、第三肯特指数评价模型将风险评价指标分为腐蚀、第三 方破坏、操作不当和设计因素四个方面共方破坏、操作不当和设计因素四个方面共6060多个变量，多个变量， 通对管道运行期间发生事故的统计，可以对管道的风险通对管道运行期间发生事故的统计，可以对管道的风险 概率和后果进行定量的评价。概率和后果进行定量的评价。 同时，模型中的风险变量不是一成不变的，设计者同时，模型中的风险变量不是一成不变的，设计者 强调应用者可以也应该根据应用环境的实际，对模型中强调应用者可以也应该根据应用环境的实际，对模型中 的考虑风险因素及分配的权重做出必要的调整。以适应的考虑风险因素及分配的权重做出必要的调整。以适应 评价对象的特定环境。评价对象的特定环境。 3.3. 肯特风险评价模型肯特风险评价模型- -评价模型的风险因素评价模型的风险因素 3.3. 肯特风险评价模型肯特风险评价模型- -评价模型的风险因素评价模型的风险因素 4.4. 管道的适用性评价技术管道的适用性评价技术 管道发生腐蚀后，其管道剩余强度、剩余寿命、可靠性以管道发生腐蚀后，其管道剩余强度、剩余寿命、可靠性以 及安全性等发生了何种变化，在保证管道安全可靠性的同时，及安全性等发生了何种变化，在保证管道安全可靠性的同时， 如何经济安全地运行，需要进行含缺陷管道作适用性评价。它如何经济安全地运行，需要进行含缺陷管道作适用性评价。它 是在管道腐蚀影响分析（腐蚀机理、腐蚀程度、腐蚀速率和缺是在管道腐蚀影响分析（腐蚀机理、腐蚀程度、腐蚀速率和缺 陷尺寸确定）基础上以剩余强度计算的方式进行的。陷尺寸确定）基础上以剩余强度计算的方式进行的。 1 1）管道实用性评价的技术方法）管道实用性评价的技术方法 对含有缺陷管道是否继续使用，以及如何继续使用、检对含有缺陷管道是否继续使用，以及如何继续使用、检 测及维修周期做出定量的评价。评价内容主要包括：管道失效测及维修周期做出定量的评价。评价内容主要包括：管道失效 分析、管道的剩余强度评价、剩余寿命预测、可靠性分析以及分析、管道的剩余强度评价、剩余寿命预测、可靠性分析以及 风险管理等四大部分，是以现代断裂力学、弹塑性力学和可靠风险管理等四大部分，是以现代断裂力学、弹塑性力学和可靠 性理论为基础的严密而科学的评价方法。性理论为基础的严密而科学的评价方法。 4.4. 管道的适用性评价技术管道的适用性评价技术 2 2） 适用性评价的实施结果适用性评价的实施结果 包括定量检测管道的缺陷，依据严格的理论分析判定缺陷对包括定量检测管道的缺陷，依据严格的理论分析判定缺陷对 安全可靠性的影响程度，对缺陷的形成、扩展及构件的失效过程安全可靠性的影响程度，对缺陷的形成、扩展及构件的失效过程 、后果等做出判断。最后可按、后果等做出判断。最后可按4 4种情况分别处理：种情况分别处理： （1 1）对安全生产不造成危害的缺陷允许存在；）对安全生产不造成危害的缺陷允许存在； （2 2）对安全性虽不造成危害，但会进一步发展的缺陷要进行寿命）对安全性虽不造成危害，但会进一步发展的缺陷要进行寿命 预测，并允许在监控下使用；预测，并允许在监控下使用； （3 3）若含缺陷构件降级使用时可保证安全可靠性要求，可降级使用；）若含缺陷构件降级使用时可保证安全可靠性要求，可降级使用； （4 4）含有对威胁可靠性缺陷的构件，应立即采取措施，返修或停用。）含有对威胁可靠性缺陷的构件，应立即采取措施，返修或停用。 适用性评价是对质量控制标准的必要补充和完善，在适用性评价是对质量控制标准的必要补充和完善，在 保证安全的情况下，可获得巨大的经济效益。保证安全的情况下，可获得巨大的经济效益。 4.4. 管道的适用性评价技术管道的适用性评价技术 3 3） 适用性评价的评价方法适用性评价的评价方法 （1 1）失效评价图（）失效评价图（Failure Assessment DiagramFailure Assessment Diagram）评价方法）评价方法 将评价点描于失效评估图（将评价点描于失效评估图（FADFAD）上。每一点的位置是）上。每一点的位置是 施加载荷条件、缺陷尺寸、材料性能的函数。如果评价点位施加载荷条件、缺陷尺寸、材料性能的函数。如果评价点位 于失效评价图的坐标轴和失效评价曲线所构成的区域，认为于失效评价图的坐标轴和失效评价曲线所构成的区域，认为 结构安全。反之，如果评价点落在是失效评价曲线外侧，则结构安全。反之，如果评价点落在是失效评价曲线外侧，则 结构可能不安全。采用描绘不同裂纹尺寸的一系列评价点也结构可能不安全。采用描绘不同裂纹尺寸的一系列评价点也 可用来确定极限缺陷尺寸。由这些评价点构成的曲线与失效可用来确定极限缺陷尺寸。由这些评价点构成的曲线与失效 评价曲线交截点所对应的缺陷尺寸即为结构的极限缺陷尺寸评价曲线交截点所对应的缺陷尺寸即为结构的极限缺陷尺寸 。 4.4. 管道的适用性评价技术管道的适用性评价技术 3 3） 适用性评价的评价方法适用性评价的评价方法 （2 2）概率断裂力学评价方法）概率断裂力学评价方法 概率断裂力学是断裂力学与可靠性理论的工程应用和相概率断裂力学是断裂力学与可靠性理论的工程应用和相 互渗透的结果，研究当应力、强度、缺陷尺寸及环境因互渗透的结果，研究当应力、强度、缺陷尺寸及环境因 素为随机变量时，结构在给定寿命下破坏概率和可靠度素为随机变量时，结构在给定寿命下破坏概率和可靠度 。 国际上发展的以概率断裂力学为基础的适用性评价方法有美国国际上发展的以概率断裂力学为基础的适用性评价方法有美国 空军提出的飞机结构抗疲劳开裂的耐久性评价方法，英国空军提出的飞机结构抗疲劳开裂的耐久性评价方法，英国Rolls-RoysRolls-Roys 公司用于航空发动机的数据库方法；美国西南研究院（公司用于航空发动机的数据库方法；美国西南研究院（SWRISWRI）的应）的应 力下随机结构的数值评价（力下随机结构的数值评价（NESSUSNESSUS）等等。当前适用性评价方法研）等等。当前适用性评价方法研 究的热点之一是概率断裂力学的应用。究的热点之一是概率断裂力学的应用。 4.4. 管道的适用性评价技术管道的适用性评价技术 适用性评价方法的典型流程适用性评价方法的典型流程 4.4. 管道的适用性评价技术管道的适用性评价技术 4 4） 适用性评价方法的技术进展适用性评价方法的技术进展 经济性的适用性评价方法。具有代表性的有：经济性的适用性评价方法。具有代表性的有： （1 1）19881988年年CEGB-R6CEGB-R6含有缺陷的结构完整性的评价含有缺陷的结构完整性的评价 （2 2）19901990年国际焊接协会（年国际焊接协会（IIWIIW）焊接结构适用性评价指南）焊接结构适用性评价指南 （3 3）19911991年英国年英国BSI-PD6493BSI-PD6493焊接结构缺陷可接受性评价方法焊接结构缺陷可接受性评价方法 （4 4）19951995年年ASME-B31GASME-B31G确定腐蚀管线的剩余强度的手册确定腐蚀管线的剩余强度的手册 （5 5）19951995年年ASMESection XIASMESection XI核电站构件在役检测规范核电站构件在役检测规范 （6 6）20072007年年API RP 579API RP 579炼油与石化装备适用性评价推荐做法炼油与石化装备适用性评价推荐做法 这些方法主要是针对裂纹型缺陷的安全评价方法。这些方法主要是针对裂纹型缺陷的安全评价方法。 多数采用了实效评价图（多数采用了实效评价图（Failure Assessment DiagramFailure Assessment Diagram）技术）技术 。 5.5. 管道评价技术的小结管道评价技术的小结 目前常用的评价方法为：完整性评价、风险评价、适用性评价目前常用的评价方法为：完整性评价、风险评价、适用性评价 相同点：相同点： 目的相同：都是为了保证管道的安全运行目的相同：都是为了保证管道的安全运行 流程相同：基于历史数据，找出可能的薄弱环节流程相同：基于历史数据，找出可能的薄弱环节 ，进行检测，进行检测， 再依照某一模型进行评价，得出结论。再依照某一模型进行评价，得出结论。 不同点：不同点： 应用点不同：风险针对在役管道的某个时段的所有可能的项目；应用点不同：风险针对在役管道的某个时段的所有可能的项目； 适用性针对有缺陷的在役管道，考虑运行条件；适用性针对有缺陷的在役管道，考虑运行条件； 完整性在全生命期，针对管道全面的运行环境。完整性在全生命期，针对管道全面的运行环境。 侧重点不同：侧重点不同： 风险评价侧重于管道失效概率，考虑失效的后果；风险评价侧重于管道失效概率，考虑失效的后果； 适用性侧重于管道的管体状况，以剩余强度为主；适用性侧重于管道的管体状况，以剩余强度为主； 完整性考虑全面，侧重于管道处于完整状态的完整性考虑全面，侧重于管道处于完整状态的 考虑，以保证管道的长期安全运行。考虑，以保证管道的长期安全运行。 6.6. 管道的管理技术的小结管道的管理技术的小结完整性完整性 6.6. 管道管理技术的比较管道管理技术的比较 6.6. 管道管理技术的比较管道管理技术的比较 在役管道管理的技术可分为两类：一是以完整性评价技术为核心的在役管道管理的技术可分为两类：一是以完整性评价技术为核心的 完整性管理，二是以风险评价技术为核心的风险管理。两类方法思路相完整性管理，二是以风险评价技术为核心的风险管理。两类方法思路相 同