油气管道安全评价综合数据库的建设

　　摘要：20世纪90年代末，美国开始数字化GIS(地理信息系统)数据库建设，借此对天然气管道及配气管网进行管理。数据库包含全部的地理空间信息，数据包括美国陆上和海上运行着的天然气管道、有害液体介质管道和液化天然气设施的位置地理数据以及相关属性。建议尽早对我国油气管道安全进行立法，同时构建国家范围的油气管道安全性评价综合数据库，确保我国油气管道的安全运营。

　　关键词：管道安全；GIS技术；管道数据库

　　1 引言

　　随着管道工业自动化的发展，地理信息系统(GIS)在长输管道中得到了日益广泛的应用。它融合了管道原有的SCADA系统自控功能，美国、挪威、丹麦等国家的管道普遍使用GIS技术。目前该技术已实现地理信息、数据采集、传输、储存和制图统一作业，可为管道的勘测、设计、施工、投产运行、管理监测、肪腐等各阶段提供资料。丹麦HNG公司多年来一直利用GIS技术对其天然气管道及配气管网进行管理，可实现数据记录、设备查询、管道信息、泄漏记录、信息发送、智能扫描、配气优化、日常管理等功能。HNG公司的GIS系统在WindowsNT平台上运行，图形应用程序是在Intergraph环境下开发的，关系数据库Informix作为数据库，基本测绘图形的应用程序建立在MGE基础上，管道记录和查询的应用程序是以Pramme为基础。

　　2 安全性评价综合数据库

　　20世纪90年代末，美国运输部管道安全办公室开始全数字化GIS数据库建设，称为“国家管道地图系统”(NPMS)。NPMS是一个全表征的GIS数据库，它包含全部的地理空间信息，数据包括美国陆上和海上运行着的天然气管道、有害液体介质管道和液化天然气设施的位置地理数据以及相关属性，地理位置的精度为152 m。由管道经营者提供其管道和LNG设施的数据，然后再由国家智囊团负责从中提炼、加工和建设一个国家管道数据库。这样管道安全办公室就可以在可能发生地震、洪水和其它自然灾害的重点地段，确定危险环境中管道的风险，标出敏感地区管道的位置，一旦发生事故，管道安全局就能迅速从数据库中提取数据，向联邦或州管理机构提供详细的资料。管道完整性管理数据库的建设内容如下。

　　2．1基本物理数据

　　(1)制造日期和制造商。问题可能与钢管的制造年限有关。例如，1970年以前低频电阻焊管(ERW)。历史问题可能与各制造商有关。

　　(2)管径、钢级和壁厚。用于确定应力及破裂所影响的面积和操作应力。

　　(3)钢管特性(工厂测试报告)。钢材的物理和化学特性、钢管粗糙度、屈服强度和抗拉特性等都是要考虑的因素。

　　(4)涂敷类型。某些涂层更倾向于出现剥离或应力腐蚀开裂。

　　(5)焊缝。问题可能与钢管制造工艺有关。例如，ERW管可能倾向于出现选择性焊缝腐蚀。

　　(6)施工和安装埋深数据。埋深大可减小开挖或磨蚀损坏的可能性。

　　(7)现场补口和修补。某些涂敷优于其他。例如，胶带可能会造成阴保屏蔽问题。

　　(8)静水压力试验。首次静水压力试验用于发现材料和施工的缺陷。

　　(9)施工后在线检测(ILI)。可以将首次ILI数据与随后ILI获得的数据进行比较，确定有无变化和潜在的问题。

　　(10)安装日期。在一定的时期内，工作做法和程序趋向于类似。

　　(11)弯管方法。例如，皱折弯头可能会产生与应力集中相关的问题。

　　(12)承包商名称。从一个项目到另一个项目，一个承包商的工作做法和工序可能类似。

　　(13)土壤及其回填类型：石块可以造成管道或涂层损坏，腐蚀开裂也与土壤及回填土壤的类型相关。

　　(14)焊接检测和焊接工序。无损测试焊接的百分率和焊接不合格的百分率是评价管道完整性的一个重要因素。焊接缺陷可能与焊接程序有关。

　　2．2腐蚀控制数据

　　(1)细菌取样。已知某些类型的细菌会产生腐蚀。

　　(2)安装日期。对于1971年以前建设的管道，一开始没有安装阴极保护系统，管道施工几年后才安装。

　　(3)干扰问题。管道完整性可能受到的干扰影响为：①其他设施上的阴极保护系统；②来自列车、采矿设备和其他来源的直流电(DC)和电压；③来自输电系统的交流电(AC)和电压。

　　(4)内腐蚀检测。检测结果用于确定与内腐蚀相关的各种风险。

　　(5)阴极保护读数变化。电压读数高表示涂层损坏，电压读数低表示保护不当，无法解释的读数表示有问题。

　　(6)阴极保护类型。阴保类型会影响评估工具的类型。例如，在无数个牺牲阳极直接固定在管道上的管段，采用瞬时数据进行短间距测量(CIS)就不可行。

　　2．3操作数据

　　(1)气体成份。气体中含氧、含H2S或高含量CO。可影响内腐蚀速度。富气可影响开裂长度。

　　(2)操作压力历史数据。可确定应力等级。压力循环会导致疲劳及增加应力腐蚀开裂的敏感性。

　　(3)操作温度。操作温度高可损坏管道涂层。断裂韧度小的管子在低温下易脆。温度还可影响管道液体介质和水合物的形成。温度上升可影响应力腐蚀开裂敏感性。

　　(4)管道输送介质。管道内的液体介质将增加内腐蚀和冲蚀的可能性。应注意检测和维护气体质量，进行清管，消除死角。

　　2．4泄漏和破裂数据

　　(1)破裂数据。如果破裂造成的后果是相等的，那么，管道破裂率高的管段优先级要高于破裂率低的管段。如果导致破裂的条件是已知的，那么，经营者就能为其他管段寻找类似的条件，并给予这些管段更高的优先级。

　　(2)泄漏数据。如果泄漏造成的后果相等，那么，管道泄漏率高的管段优先级要高于泄漏率低的管段。确定诸如材料缺陷、涂层损坏、屏蔽、细菌和开挖破坏等泄漏原因是评估管段完整性和采取适当措施的关键因素。

　　(3)维修方法。采用的维修方法可影响管段的风险评估，特别是临时维修。

　　2．5 开挖活动

　　(1)地区等级信息。管道所处的地区等级和管道附近有公众的地区将影响破裂的后果。

　　(2)电话报警制度。电话报警是否有效会影响开挖损坏的相关风险。

　　(3)管道线路的侵犯。侵犯行为涉及重型设备开挖或穿越管道。施工活动的水平和性质会影响风险评估。

　　2．6以前的评估数据

　　(1)钟形坑开挖检测。提供具体位置数据。

　　(2)在线检测。提供与管道状况相关的信息资料。

　　(3)施工后静水压力测试。测试时能消除临界缺陷，但测试可能会导致次临界缺陷的增长。测试期间的破裂分析可为被测试管段和类似管段提供评估数据。

　　(4)补充勘测。可以用诸如短间距测量(CIS)和直流电压梯度勘测设备评估涂层完整性。

　　3 结语

　　管道运输作为一种新兴的运输手段，目前呈现蓬勃的发展势头。据统计，我国目前管道干线总长达2×104 km。然而，我国目前城镇经济建设与管道设施安全运行的矛盾日益突出，修筑建筑物、种植深根植物或取土、采石、堆放大宗物资等事故隐患频繁出现，致使油气管道安全运行的形势非常严峻。建议尽早对我国油气管道安全进行立法，同时构建国家范围的油气管道安全性评价综合数据库，确保我国油气管道的安全运营。