长输管道检验使用评价准则分析

摘要：基于相关标准规范要求和企业实际做法探讨了合于使用评价准则在长输管道全面检验应用中存在的落实难问题，对国外油气管道缺陷评估方法进行研究，指出合于使用评价过程是基于断裂力学知识对管道本体进行的力学计算，长输管道定期检验周期应该依据全面检验结果进行判定，合于使用评价不应作为定期检验的强制检验类别，应参照TSGD7003—2010《压力管道定期检验规则———长输（油气）管道》模式，将合于使用评价准则作为全面检验发现严重缺陷时进行缺陷评定的判别方式。

关键词：油气管道；全面检验；定期检验；缺陷评估；合于使用评价

长输管道是继公路、铁路、水路和航空之后的第五大运输方式，主要承担油气商品介质在产地、储存库及使用单位之间的输送。2013年山东省青岛市“11•22”中石化东黄输油管道泄漏爆炸造成62人死亡、136人受伤，直接经济损失75172万元［1］，国务院和国家质检总局高度重视并出台文件要求加强长输油气管道的安全工作。长输油气管道企业也因此纷纷申请全面检验。文中结合长输管道相关标准，对依据TSGD7003—2010《压力管道定期检验规则———长输（油气）管道》［2］（以下简称《定检规》）执行全面检验及落实合于使用评价的合理性进行探讨。

1合于使用评价在长输管道全面检验中的应用

1．1全面检验的地位与作用。［3－5］全面检验是特种设备检验机构按照一定的时间周期，在受检设备停机时对在用压力容器的安全状况进行的符合性验证活动，适用于压力容器、工业管道、锅炉类承压设备的定期检验。比较成熟的容器和锅炉均是通过全面检验确定检验周期的，实施定期检验相对晚的工业管道定期检验也是通过全面检验确周期的。1．2实际检验与检验周期矛盾。按《定检规》规定，长输管道定期检验分为年度检查、全面检验和合于使用评价。其中全面检验的检验周期需要通过进一步实施合于使用评价来确定，所以合于使用评价实际上被强制性包含在全面检验中。这种强制性包含关系与检验实践、长输管线及企业惯用做法等实际情况存在一定的矛盾。首先，在实际检验工作中全面检验检出的缺陷大多为防腐层破损、阴极保护缺失、标示桩和警示桩丢失、露管、违规穿越和跨越等现象。同时，长输管道直管段基本上不存在较大应力（除了泵、阀站等部位可能会有疲劳应力以外），因此实施合于使用评价的必要性很小。其次，合于使用评价是在一定条件下开展的材料适用性评价，包括对管道进行的应力分析计算、对危害管道结构缺陷进行的剩余强度评估与超标缺陷安全评定，以及对危害管道安全的主要潜在危险因素进行的管道剩余寿命预测等多项复杂技术工作，因其实施费用高，企业在发现管体缺陷时通常会直接更换管道或者补焊管道，这种情况下完全没有必要再实施合于使用评价。最后，从合于使用评价基础理论和国家目前减轻企业负担的大局考虑，将合于使用评价作为全面检验的必须检验项目也是不合理的。1．3合于使用评价介绍。按照API579－1／ASMEFFS－1—2016《Fitness－for－service》［3］，合于使用评价是指进行安全性评价时对含有缺陷的结构或者设备是否适合继续使用、如何继续使用等状况进行的定量评价，包括对结构中的缺陷进行定量检测，按照严格的理论分析做出评定，确定缺陷是否危害结构的安全性，并对缺陷的形成、扩展和结构的失效过程以及失效后果等做出定量的判断。根据合于使用评价报告，对评价对象进行区别对待，主要包括以下4种情况：①对不会给安全生产造成危害的缺陷将允许存在。②对结构虽不造成威胁，但可能会进一步扩展的缺陷，需要进行寿命预测，并且允许在监控下使用。③若含有缺陷的结构在降低使用等级后能达到安全可靠性要求，则可考虑降级使用。④对所含缺陷已对安全可靠性构成威胁的结构或构件，必须立即采取相应措施，或翻修或停止使用。1．4合于使用评价应用现状。TSG21—2016《固定式压力容器安全技术监察规程》规定，对在定期检验过程中发现严重缺陷可能导致停止使用的压力容器应该进行合于使用评价。GB／T19624—2004《在用含缺陷压力容器安全评定》［4］明确规定其适用范围为钢制含超标缺陷，同时也认为锅炉和管道在进行安全评定时可参考使用合于使用评价。文献［5－9］基于合于使用评价讨论了采用R6方法对金属本体缺陷进行评定，将脆断评定与塑性失效评定相结合，用失效评定图（FAD）标识管道材料的失效状态，即认为R6方法考虑了材料的应力应变特性及裂纹扩展行为，其对油气管道脆性断裂和塑性失稳2种情况的失效方式的综合分析，更接近于长输油气管道的损伤模式的实际情况。综上可知，目前合于使用评价在承压类设备缺陷评定上得到了广泛的应用，对于延长设备（管道）的使用寿命起到了至关重要的作用。

2合于使用评价在油气管道缺陷评估中的应用

王旭东等［10］论述了国内外油气管道在服役过程中可能由于安装不当、地质环境变化、有害介质腐蚀和海水冲蚀等产生的各种损伤和缺陷，详细介绍了国外油气管道焊接、腐蚀、机械损伤等缺陷评估的主要方法，评述了这些方法的适用条件和评价流程，认为可采用美国石油学会制定的API1104（第2005版）《管道及其相关设施的焊接》［11］、英国标准委员会（BSI）颁布的BS7910—2005《金属结构中缺陷验收评定方法导则》［12］及英国中央电力局R／H／R6方法［13］进行焊接缺陷的评定。腐蚀缺陷则采用ASMEB31G—2012、英国燃气公司和挪威船级社合作制定的DNVRP－F101—2004《腐蚀管道评估的推荐作法》［14］进行评价。上述标准认为机械损伤往往引发应力和应变，且其损伤模式和失效模式与腐蚀缺陷类似，因此按照腐蚀性缺陷评定方法进行机械损伤缺陷评定。这些国外标准中合于使用评价的实施均是采用断裂力学等相关力学知识对超标缺陷进行分析，以本体断裂力学、材料力学、弹塑性力学和可靠性系统工程为基础，在允许设备本体存在缺陷的同时，从经济角度考虑，分析已存在的缺陷对结构完整性的影响，保证设备在该缺陷下能够安全运行，是一种要求极高的方法。这种方法对于长输管道而言，首先要进行应力分析。应力分析主要针对内压力、重力、风、地震、压力脉动、冲击等外力荷载和热膨胀的存在而产生的应力。热膨胀是管道应力分析要解决的最常见和最主要的问题。长输管道埋在冻土层以下，温度基本恒定，因此除压缩机及泵、阀进口处管道外，均不需要进行应力分析。其次要进行强度、寿命及材料的适用性评价。管体出现超标缺陷时才需要进行评价，目前国内长输管道检验基本上采用的是外检测法，主要侧重于外腐蚀系统检测。此外，结合实际检验经验，若定期检验过程中发现管壁缺陷较为严重，企业一般采用更换或补焊等方式。综上，采用合于使用评价方法确定长输油气管道检验周期的方法是不符合实际应用的。

3建议

《质检总局办公厅关于压力管道气瓶安全监察工作有关问题的通知》（质检办特［2015］675号）［15］取消了合于使用评价的资质要求，《关于承压特种设备安全监察工作有关问题意见的通知》（质检办特函［2017］（1336）号）［16］也规定，原则上只进行油气管道内检测或外检测不能视为完成定期检验，但考虑到国内管道建设的实际情况，允许检验机构在考虑管道损伤模式的前提下，选用适用的外检测方法进行定期检验工作。因此，建议《定检规》修订过程中，结合实际检验情况作以下考虑：①按照压力容器和压力管道定期检验模式，将法定检验项目分为年度检查和全面检验，检验周期依据全面检验给出，年度检查可以由企业或由有相应资质的检验机构实施。②对于管体的体积型缺陷，依据设计图样给出的腐蚀裕量和设计寿命，采用强度校核的方法，计算后确定检验周期。③对于面缺陷，若出现在外壁，则应打磨消除后，按照体积型缺陷的方式进行评定。反之，则进行合于使用评价。④长输油气管道的合于使用评价应采用压力容器定期检验的方式，即作为定期检验过程中发现超标缺陷处理的一种解决途径，而非法定检验项目。

作者:姚小静 韩伟 李俊婷 韩明 岳明 单位:山东省特种设备检验研究院有限公司