管道完整性研究

ChinaInternationalPipelineConference2016Langfang,China,April12-14th,2016

针对管道完整性的联合研究克里夫·约翰逊(CliffJohnson)

国际管道研究协会(PRCI)总裁2016年4月12日中国国际管道大会中国,廊坊国际管道研究协会(PRCI)引领管道研究目录国际管道研究协会(PRCI)——全球管道研究的领导者PRCI技术研发中心(TDC)应对全球管道挑战的重点研究成果管道天然气原油和石油产品生物燃料二氧化碳相关设施研究知识技术发布及转让创新协会创新思维和机遇的论坛会员平等行业驱动研究成果的源头国际北美欧洲南美中东亚洲澳大利亚非洲国际管道研究协会(PRCI)国际管道研究协会成员35家能源管道运营公司20家天然气管道公司；8家液体管道公司7家液体/天然气管道公司3家管道行业组织石油管道协会电力研究中心运营技术开展中心35家非运营会员和技术工程准会员澳大利亚、加拿大、中国、欧洲、日本、墨西哥、美国特别会员－澳大利亚管道行业协会(APIA)全球研究机构41家美国公司34家非美国公司〔澳大利亚、巴西、加拿大、中国、欧洲、日本、墨西哥、沙特阿拉伯、南非〕管道运营公司成员(35)管道行业组织成员(3)非运营公司成员(7)技术工程准会员(28)国际管道研究协会的愿景作为联合能源管道研究的全球领导者，致力于提供平安、可靠、环保、高效的能源输送方式。技术研发中心

〔TDC〕技术开发中心-TDC牵拉试验场及缺陷样管库技术研发中心的不同管径样管分布技术研发中心按缺陷类型划分的样管分布环形焊缝疲劳裂纹带裂纹的凹陷带沟槽的凹陷单纯凹陷沟槽应力腐蚀开裂内部金属损失外部金属损失带外部金属损失的电阻焊柔性立管电阻焊焊缝应对全球管道挑战的重点研究成果全球范围内管道建设面临的挑战1)现有管道设计和施工技术，已满足不了管道建设的需求2)管道沿线潜在的危险因素，尚未得到全面有效的控制3)管道完整性、平安评估和修复技术亟需大幅度提升4)极端天气和自然条件(低温、地质灾害等)下的管道施工5)深水海洋管道建设及维修研究目标研究目标产生重大成果的预期时间1研发适用于管道完整性评估的管材特性表征技术及分析流程，达到所需精准程度3年2改进在线检测技术,准确地发现危害管道完整性的缺陷、缺陷的精确量化及表征5年研究目标研究目标产生重大成果的预期时间3研发、评估、改进无损检测技术、提高检测人员及数据分析师确定管线状态并对管线、设施及其外部(上方)基础设施进行完整性评估的能力2-5年4提升“合于使用”方法的准确性及实用性。确定并改进关键要素,涵盖管道系统中的设计、施工和完整性评估的全部模型2-5年研究目标研究目标产生重大成果的预期时间5研发并验证修复系统,特别是用于在役管线和设备的修复系统。确定修复系统的使用寿命及安全运行范围。4年6研发并验证管线外部侵入监测和监控技术,加强对第三方活动、地表移动和可能影响管线基础设施的干扰情况的监查。9年研究目标研究目标产生重大成果的预期时间7研发和验证能检测、定位、测量、定量及减轻碳氢化合物在生产、储存及运输基础设施中的一切泄漏和排放的流程和技术。2-10年8加强包括泵站和压气站及所有储存系统在内的生产和输送基础设施全部环节的计量功能性*、准确率、流体表征和交接计量的运营效率、灵活性和有效性。功能性*包括正常运转的可靠性和计量结果的复现性。2-4年设备方面的3个技术委员会(TC)压缩机站&泵站有效减排及排放监控站内所有设备–发动机、涡轮机和驱动器设备的可靠性、有效性和使用寿命的延长改进燃料的燃烧效率及温室气体的减排和报告计量改进交接计量的准确性,降低仪表误差及偏差对测量标准的关键指标提供技术支持降低损耗的及不明去向的气体,并减少计量和管理的费用支出扩大现有设备的业务范围地下储藏库枯竭油气藏、层状盐床结构及盐穴井孔和盐穴的完整性研究和检测现场输送能力及设备的完整性&可靠性研究4个管道技术委员会监测、运行和监控管线风险分析和损伤预防管道沿线的管理－环境和第三方干扰管道沿线的保护和监控泄漏检测(液体)设计材料和施工(DMC)防腐完整性及检测设计、材料和施工DMC设计和施工材料、焊接及无损检测结构完整性评价可靠性设计基于应变的设计高性能钢管及管件快速筛选及排名标准API1111(海洋管线标准)更新应对地质灾害的设计施工水压试验的替代方法高效焊接工艺常规施工及返修焊接复合材料修复系统自动超声检测系统全尺寸试验数据库结构完整性评价模型现场检验及修复指南缺陷的疲劳评价HDD及穿越设计设计、材料、施工(DMC)技术委员会研究方向

评估和修复腐蚀及机械损伤复合修复系统耐久性研究(工程编号：MATR-3-4)立项原因:尽管复合修复系统已得到广泛应用，但缺乏对复合修复系统耐久性的独立量化评估。成果:长期的科研课题,关注修复的耐久性,包括:带压运行修复后管道的下沟回填修复后管道的周期性爆破试验能持续10年之久的多种修复系统已有7年研究成果的报告复合修复系统的测试课题

MATR-3-4现场试验:施工

指导文件:陆上管道选线及数据采集(CNST-2-3)立项原因:管道建设环境日益复杂没有全面科学的行业指导文件IPLOCA(国际管道及海洋承包商协会)&INGAA(美国州际天然气协会)联合基金的重点科研课题成果:改进的最正确实践对业主、利益相关方和行业专家的全面指导作用:大幅降低了承包商和业主的本钱能预判到影响施工的因素更有依据的选线–减少了意外事故的发生

施工确定管道下沟应力的指导文件(CNST-2-2)IPLOCA(国际管道及海洋承包商协会)和INGAA(美国州际天然气协会)联合基金的重点课题成果用Excel确定吊管机的间距和吊装设备的数量作用防止了：因业主和承包商意见分歧而引发的工作延误施工过程中的质量问题后期对管道完整性的担忧设计水平定向钻穿越坚硬岩石的可行性评估(CNST-1-3)立项原因非开挖设计需要更深入具体、先进的指导文件成果该工程成果被认可为HDD领域的权威2015年12月PRCI发布了一份精心整理后的技术报告-“水平定向钻穿越工程设计指南〞,其上一版本已在管道局多个工程上应用，并作为行标编制的根底。地质灾害管理基于应变的设计与评估-完整性管理(SBD-1C)立项原因需要一种完整性管理的方法为标准和标准的编制提供根底成果–对现有方法的整理总结,包括:针对大应变的管线设计大应变的主要原因在线检测工具检测弯曲应变的能力环焊缝缺陷的检测与测量方法临界极限状态焊接

焊缝错边量的评估(MATH-5-2)立项原因:错边量影响负载能力→影响施工错边量影响到焊接质量,长期来看影响到管道完整性是PHMSA(美国管道和危险材料平安管理局)和NEB(加拿大国家能源局)的施工“热门科研课题〞第一阶段成果已于2015年7月通过审核对外发布:无缺陷的GMAW(熔化极气保焊)&SMAW(焊条电弧焊)环焊缝试件FEA(有限元分析)和试验-对负载能力的影响对整管的FEA建模结果显示对错边量的要求可以放宽,适用更宽松的标准正在进行进一步的试验和验证形成的推荐意见可直接用来编制标准防腐防腐技术委员会研究方向

防腐技术委员会内腐蚀外腐蚀应力腐蚀开裂路线图编制、更新内腐蚀风险评价再检测时间间隔应力腐蚀开裂易感性内腐蚀预防/最小化操作实践腐蚀缺陷结构重要性防腐层剥离的位置及评估难检位置的腐蚀

–定位及表征在线检测(ILI)工具性能研究应力腐蚀开裂位置识别再检测的间隔时间乙醇管线应力腐蚀开裂易感性阴极保护&AC腐蚀减缓软件已完成的防腐科研课题外腐蚀EC-1-10:应用于可靠性评估的腐蚀增长模型EC-2-5:高强钢(HSS)腐蚀的评判准那么内腐蚀IC-1-6:内腐蚀样本收集指导文件外腐蚀课题EC-1-10:

研究范围

基于可靠性(RB)和确定性的完整性管理方法,研发了能确定腐蚀增长速率(CGR)、适于使用的模型和方法。外腐蚀科研课题EC-1-10:作用为重复的在线检测所得到的大量与空间相关匹配的缺陷数据的分析提供了根底依据通过分层随机的腐蚀增长模型方法可估算出腐蚀增长速率，用于确定性的和基于可靠性的完整性评价。整体的贝叶斯分析框架例如未知的模型参数模型金属损失概率后期模型参数实际金属损失预期的未来金属损失证据重复的在线检测数据前期外腐蚀课题EC-2-5:研究范围老管线和高强钢缺陷严重性原那么的整合让腐蚀管理无缝对接适用到所有钢级填补空白：按钢级和标准的可行性量化了平安等级更新数据库并分析其趋势(PRCI/PHMSA的工作〕评估数据库的可行性和适用性平底及机加工缺陷与实际腐蚀的比照；环形试验和压力容器腐蚀试验的比照通过选择有限元分析(FEA)评估缺陷形状和肩部尺寸的影响及屈强比的作用完成存在3个缺陷、全尺寸样本的试验

外腐蚀课题EC-2-5:作用量化了广泛应用于X70以下钢级的1级标准中控制腐蚀严重程度的系数所起的作用;通过B31G&M-B31G标准的逐步改进,减少了模型的不一致性,对管线的维护起到了指导作用,最大程度地降低了风险，提高了平安效益。需要对膨胀系数、形状系数、流动应力和参考应力的作用做进一步的研究(工程：EC-2-7)内腐蚀课题:

IC-1-6研究范围管道的液体和固体样本容易因处理不当而发生成分变化了解取样及处理参数对样本变化的影响可帮助操作人员:改进取样方法提高搜集数据的信心提高应对内腐蚀完整性威胁的能力内腐蚀课题IC-1-6:作用给操作人员提供了可用来检查和优化取样程序的清单在样本的储存条件或操作规程达不到理想状态时如何处理研究报告帮助操作人员:认识到样本变化对测试结果的影响方案和执行更有效的取样和测试程序从取样程序中获得更可靠的分析数据提高应对内部腐蚀完整性威胁的能力完整性

&检测完整性及检测技术委员会完整性管理运行效率及泄漏检测难检测区域腐蚀位置确实定改进气体流动的内防腐层管道内部的无损检测在线检测管道外进行的无损检测传感技术应力腐蚀开裂裂纹海洋管线污染物:源头及去除液体管线中的微小泄漏检测完整性&检测技术委员会研究方向研究目标为管道完整性的验证提供更好的工具,通过更先进的检测技术减少管道事故对检测人员的价值验证在线检测的实际效果,符合PHMSA完整性审核程序更好地理解管道的风险管理应NTSB(<美>全国运输平安委员会)的要求，对在线检测的性能和规程进行了评价，提高了NTSB对检测工具的信任度。在线检测技术的改进(NDE-4)41NDE-4E–在线检测裂纹工具的可靠性建立了裂纹在线检测和开挖信息的数据库,评价不同在线检测技术在检测和缺陷尺寸定量上的可靠性，评估了5种裂纹检测工具。5种在线检测工具都能满足供给商给出的规程标准课题将于2016年第4季度完成对检测人员的价值:提升了检测人员甄别何种缺陷应优先处理的能力NDE-4F–研发最先进的拉伸试验测试设备(PHMSA)24寸、16寸和12寸管道牵拉设备的安装和试运行完成了对两个检测公司设备的盲测2016年第3季度将完成进一步的试验对操作人员的价值:按操作规程验证了在线检测工具的性能;试验设备向会员和行业开放NDE-4科研工程的核心课题42NDE-4-1MFL(漏磁检测)在线检测工具对靠近管道的金属物体检测能力的性能评定2016年1月课题启动NDE-4-2新的在线检测液体环道2016年1月课题启动会员的杰出奉献:雪佛龙公司分担了本钱,提供了大量的实物支持NDE-4-3漏磁检测(MFL)技术在支管连接处负载条件下检测有效性的评估2016年1月课题已启动NDE-4-5在线检测技术对腐蚀特征检测规程的分析-真实VS人工/机械加工会员的杰出奉献:Colonial公司分担了大量本钱NDE-4

2016年新课题43研究目标各种沟内检测工具的性能和应用，对管道完整性的影响,技术研发中心(TDC)为研究课题保存真实服役期的样管对检测人员的价值充分发挥无损检测(NDE)工具的性能以到达预期检测效果检测人员应用完整性管理的一致性指导文件支持了关键课题–ERW(电阻焊)/裂纹控制、机械损伤、在线检测在真实的样管上实践-完善