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基于风险评价的压力管道检验技术研究进展与评价

更新时间:2009-03-28

随着我国产业的升级优化,质量强国战略的不断推进,以及社会对生产安全的逐渐重视,传统的压力管道检验技术和规则已经不能满足当前压力管道的使用要求。因此,对压力管道检验技术进行更进一步的研究和开发,寻找更科学有效的检验技术和方法,保证压力管道的安全运行具有重要意义。

1 基于风险评价的压力管道检验技术

压力管道输送的介质具有易燃、易爆、高压、有毒等特点,因此,压力管道系统的运行非常复杂。为了降低压力管道泄漏、爆炸等事故的发生率,国内外对压力管道的检验、监测、评价等方面展开了研究。

目前,压力管道检验、管理、安全评估等主要依据的是风险评价技术。风险评价又称为危险评估,是从20世纪30年代的保险、金融和投资等行业开始发展,20世纪60年代逐渐开始应用在工业安全生产领域的一种理论。风险评价是根据对各类系统发生事故的概率、后果严重程度等进行定性或定量分析为手段,以寻找最小事故率、最低损失和最安全投资等为目标,对系统进行的评价技术方法。

二战以后,世界各国长输油气管道步入老龄化阶段,压力管道事故频出,危险性增加,投资费用也逐年增大。为解决这一困扰,美国等国家先后进行了基于风险评价的压力管道检验技术研究。例如,20世纪70年代初,美国的国际管道研究委员会首先针对压力管道事故,分析总结了22种失效因素[1];美国Battelle Columbus研究院于1985年发表《风险调查指南》;1992年,Muhlbauer编著了《管道风险管理手册》[2],目前已更新至第三版;在2002年美国石油学会正式出版了基于风险监测的指导性文件《Risk-based Inspection API580》。加拿大于1994年成立了管道风险评价指导委员会(PRASC),旨在促进风险评价技术在工业管道中的应用。欧盟为了保障输送危险物质的管道的安全性,针对现有法案缺乏管道安全管理系统的问题,将进行完善以符合“Seveso II”体系关于安全管理系统的要求[3]

2 国内外压力管道检验技术概况

国外对压力管道风险管理技术研究自20世纪70年代开始,研究方向主要是基于风险评价理论,目前已有预测理论公式和算法进行建模预测和优化;或者提出新的概率计算和预测方法等。

Ahammed[4]首先对腐蚀压力管道剩余强度预测进行了研究。针对当管道腐蚀区域未得到修复时,在高压条件下,时间越长,腐蚀量越大,管道强度逐渐减小,承载能力下降的特点,Ahammed通过对灵敏度分析,使用一个简单的腐蚀模型来计算剩余寿命。此外,Ahammed提出了一种由正态或非正态概率分布表示的计算方法。该方法采用断裂力学作为模型,对管道长期腐蚀区域扩大速率的线性进行了理想化分析。同时,考虑到由于在极限状态函数中存在非线性和非正态变量,因此采用了二级阶次二阶迭代法来进行可靠性分析[5]

针对现有工业标准对腐蚀管道的完整性评价是基于半经验性爆破能力公式,精度不高的问题,Klever等[6]通过采用塑形理论和连续介质力学模型,研究了管道内部局部腐蚀区域的不稳定性。Caleyo等[7]提出了一种具有活性腐蚀缺陷的压力管道的剩余寿命估计方法,该方法通过对腐蚀缺陷尺寸的估计,应用蒙特卡罗积分法和极限状态函数(LSF)的一级泰勒级数展开法,来估计腐蚀缺陷随时间变化而变化的失效概率,该方法可以为使用高分辨率磁通量泄漏检测工具进行管道检测的操作提供理论指导。

在工程应用上,我国大型企业在用压力管道也开始逐步采用风险评价法进行管理和检测。例如,合肥通用机械研究所与法国 BV 公司合作,将基于RBI技术的监测软件 RB.eye 应用于茂名石化公司乙烯裂解装置和炼油加氢裂化装置的检测中[25]。齐鲁石化公司胜利炼油厂和镇海炼化厂引进了TISCHUK 公司的 RBI 软件 T-OCA,应用在常减压装置和管道的监测和管理中[26]。2000年西南石油学院和中国石油西南油气田分公司联合研制开发的“输气管线风险评价软件”,在重庆矿达卧输气管道成功地进行全线的风险分析与评价[27]。在中国石油天然气集团公司2002年重点技术开发项目的支持下,在借鉴PIRAMID技术基础上,开发了适合我国管线特点的TGRC-RISK管道定量风险评价软件,利用该软件可以对油气长输管线进行风险定量评价,很好地完成管线系统的风险排序[28]

[21] 丁敏. 海洋平台压力管道导波检测与失效分析[D]. 兰州:兰州理工大学, 2012.

在理论和实验研究的基础上,国外各大油气管道公司和石化企业也成功的在压力管道风险评价的实际应用项目中取得了成功。美国APL公司从1987年开始采用专家评分法风险评价技术管理油气管道,截至1994年,该公司已成功使所管理管道泄漏量减少了40%[14]。美国NGPL公司应用风险评价技术,对老化管道进行维修识别评估,取得了良好的效果[15]。加拿大NOVA公司通过对管道的尺寸、管材、设计施工资料、油(气)的物理化学特性、运行历史记录以及沿线的地形、地貌、环境等参数进行评估,开发出相关评估软件,保证了管道的安全运行。ARCO阿拉斯加公司开发了一种评估腐蚀管道的方法,该方法在ASME/ANSI B31G标准的基础上进行了改进,不仅可以评估腐蚀管的剩余强度,而且能对大面积的金属损失、某些焊缝的腐蚀、非连续凹坑组织和在局部范围内对周向腐蚀的影响进行评价[16]

3 国内压力管道检验技术进展

我国基于风险评价的压力管道检验技术发展起步较晚,1995年,潘家华教授在《油气储运》上介绍了管道风险评价技术,标志着管道风险评价技术正式引入我国。经过数十年的努力,当前我国基于风险评价的压力管道检验技术也取得了较大的突破。张华兵[17]基于国内外管道失效数据库,提出了基于平均失效频率修正的天然气管道失效频率计算模型与方法。该方法以综合管道失效频率与失效后果分析模型为手段,提出了管道定点个人风险计算模型,开发了相关的计算软件,并以我国某管道为例进行了工程评价应用。李建华[18]利用故障树分析方法,尝试建立基于破裂和穿透2种失效形式的长输油气管道故障树,对管道定量风险进行分析,并应用模糊数学理论和灰色理论对故障树模型进行处理,解决了缺乏足够的现场数据及实验数据的问题。黄洪程[19]通过采用GIS技术,在研究分析地下管道主要失效模式的基础上,研究开发了地下管道安全管理信息系统,能基本满足地下管道管理部门综合查询和维护要求。储小燕[20]在基于工业管道风险评价的基础上,运用RBI技术及ORBIT软件分析嘉庆裂化装置管道系统的安全风险,并确定出腐蚀减薄是管系的主要失效模式。丁敏[21]运用故障树分析法和超声导波技术相结合,对海洋平台压力管道进行风险评估。刘展等[22]利用解析分层法,对管道风险因素权重进行分析计算,为有针对性的确定管道运行中的维护、维修及检验等措施提供了依据,减少了主观因素的影响。赵建平等[23]认为引起液化气埋地压力管道失效的因素不仅多而且具有模糊性,提出可以采用模糊综合评价的方法对液化气埋地管道的失效可能性和失效后果进行分析,进而以风险矩阵的方式表征了液化气埋地管道的运行风险。蔺永诚等[24]针对石油工业管道和油气输送管道上可能存在的各种缺陷类型,基于BSI PD 6493-95、R/H/R6-98和SAPV-99等权威评定规范,开发了含缺陷压力管系断裂失效风险分析软件(SAPP-2002)。该软件具有能充分考虑缺陷尺寸、工况载荷、断裂韧性和机械强度等参数的不确定性条件,预测管道系统中每个独立缺陷的安全概率和整个管道系统的失效概率的优点。

Cronin等[8]提出利用权值直接确定法(WDD)预测失效压力,该方法能很好的解释几何缺陷和任何与之相邻缺陷的相互作用。WDD方法已通过40次爆裂试验的验证,结果表明,该方法比目前公认的腐蚀缺陷评估程序更为精确。Jo 等[9]开发出一种简化的高压天然气管道爆裂预测方程式,该方程式考虑了管径、工作压力和管道长度与受影响面积的大小,具有高效、简洁等特点。Henselwood等[10]基于矩阵,开发了一种对高压蒸汽管道系统进行评估的模型,且该模型考虑了相邻元素内的管道的相互影响,便于寻找风险峰值和所在区域。

4 基于风险评价的压力管道检验技术总结与评价

纵观发展历程,风险评价主要分为定性法、半定量法和定量法等3类。定性法主要依据经验,对工艺、设备和环境等因素进行定性的评价。该方法简易直观,但是由于依据经验,所以具有较大的局限性。定量法则是以系统的事故发生概率来评价其危险程度的方法,失效树分析法、事件树分析方法等都属于定量法。和定性法相比,定量法不基于经验而是基于大量数据,具有准确可靠的优点。但是,由于基于大量数据,所以该方法通常需要耗费大量的人力物力。

如前文所述,当前国内外主要采取的是半定量法对管道风险进行评价。半定量管道风险评价介于定性法和定量法之间,其主要以系统中的危险源作为评价对象,将发生事故的概率、事故的严重程度、影响等因素指标化,辅以一定的权重系数,最终构成数学模型以评价系统。

本文利用案例分析的方法,以海尔520活动、天猫618“天选之子”以及支付宝国庆“中国锦鲤”活动为例,对近一段时间逐渐兴起的锦鲤式营销进行分析,总结出其相关的运营机制,并归纳出其存在的优势。通过分析可知,锦鲤式营销是对微博、微信等网络营销手段的微创新,主要是利用人们的锦鲤情结以及微博传播速度快、范围广等特点,增加了企业的曝光量。随着移动互联网以及网络营销手段的进步,具有可复制性、可推广性的锦鲤式营销会更多的被企业采纳及运用。

对于半定量风险评价法,目前国内外学者、科研机构和企业重点关注和研究的是各影响因素的权重如何确定和取舍。对于权重的确定方法,目前主要有基于数据库统计和基于专家估计2种。前者由于受到数据库采集、整理等方面的限制,以及对老龄化管道数据的匮乏,具有一定的客观局限性。所以,目前业内应用较广的是专家估计权重法。但是专家估计法主要依据专家经验和理论来确定权重,主观性较强。因此,许多学者也在致力于提高专家估计的准确性,例如:周剑峰等[29]提出了一种基于时间序列相似性分析的管道风险评估权重设置方法,将管道失效因素类别与事故后果的关系通过历史事故统计数据形成的时间序列相似性程度来确定;余建星等[30]对输油管道风险评估方法中风险分析因素的权重调整进行了研究,提出了“数学概率统计”和“专家意见”相结合的权重调整分配方法,解决了指数评分法在不同地理信息环境下的权重调整问题。

正是由于统计检验方法很多,课堂上有必要阐明两个问题:(1)什么是统计量或检验?(2)统计量通常都适用于哪些问题?

虽然当前国内外对基于风险评价的压力管道检验技术的研究和应用取得了较多成果,但是依旧存在着局限性和不足之处。首先,基于风险评价的压力管道检验技术需要采集大量数据和诸多专家评价论证进行权重确定,以及购买评估软件等,都需要大量的人力物力和资金支持,这对于我国中小企业是难以接受和可行的。其次,当前我国中小企业在用压力管道的检验主要依靠国家质检总局下属的各省特种设备检验机构和单位进行定期检验,而检验依据则是《在用工业管道定期检验规程》。该规程中对适用范围内的在用工业管道的全面检验项目和要求做出了详细规定。但是,该规程中对部分检验项目并没有进行具体说明而是进行抽检,造成检验过程中抽检样本的选择容易受到检验人员经验等主观因素的影响。

(5)当用户需要对电子数据进行下载或查询访问操作时,系统根据用户请求、用户授权请求,将用户信息与需要访问的数据建立对应的映射关系,然后用户便可以进行操作。

综上所述,如何将基于风险评价的压力管道检验技术应用于压力管道检验中,使其更符合我国国情,使检验工作更具有科学性和经济性,使科研成果理论能更好地应用在实际检验工作中,是今后压力管道检验工作的一个重点研究方向。

参考文献

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20世纪90年代以后,欧盟提出了生活垃圾全程管理战略,注重垃圾减量和资源再利用。①将减少或避免垃圾产生置于优先目标,包括改进商品设计,改革包装材料,减少包装;②尽可能直接回收和资源再生利用,包括对可生物降解有机物进行堆肥和厌氧消化处理;③尽可能对可燃物进行焚烧处理,并回收和再利用余热;④最终对剩余垃圾进行填埋处理。德国严格遵守此原则,在此基础上进行分类管理,每一类别的垃圾量均有完善的数据统计,甚至包括垃圾处理产生的二次垃圾量,实现了对垃圾进行从源头到末端的全过程统筹分类管理。

从计算结果可以看出,在采用新的结构和连接方式后,套管法兰安装部位的应力分布和抽真空期间的变形量都得到了明显的改善,套管底座箱盖所受应力最大值由116.77MPa降低为73.049MPa,其最大变形量可由1.6403mm缩小为0.36561mm,属于安全变形量。

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[17] 张华兵. 基于失效库的在役天然气长输管道定量风险评价技术研究[D]. 北京:中国地质大学, 2013.

对异常数据进行关联分析,实现“智慧审查”。在保障数据安全的情况下,积极整合人大代表政协委员名单及财政供养人员、水费电费、城乡低保、渔业油补、耕地补贴、土地流转、涉农项目、残疾补助、工商登记等信息,并纳入平台管理,建立身份证关联算法模型、异常数据分析模型、关系网数据分析模型三项算法模型,准确发现问题线索,提高纪律审查工作智慧化水平。

[18] 李建华. 基于故障树分析的长输管道定量风险评价方法研究[D]. 兰州:兰州理工大学, 2008.

(1)增压器轴承磨损,转子油碰擦现象检修和更换轴承(2)压气机、涡轮的进气管路玷污、阻塞或漏气清洗进气道、外壳、洁净叶轮,拧紧接合螺母,夹杂箍等柴油机运转时有不正常的杂声。

[19] 黄洪程. 基于GIS的地下管道安全管理系统的研究[D]. 杭州:浙江工业大学, 2003.

[20] 储小燕. 工业管道的风险评价与完整性评定[D]. 南京:南京工业大学, 2005.

Dziubiński等[11]提出了一种危险物质在长管道运输过程中风险评估的方法。该方法通过量化技术对与所选危险源相关的风险进行详细的分析,将个人和社会风险考虑在内,以确定管道故障的基本原因及其可能的后果。该方法已应用在对波兰长途输油管道的完整性风险分析上。Amirat等[12]认为管道失效是由于腐蚀和残余应力综合作用造成的,将大管径管内残余应力分布与腐蚀模型相结合,对地下管道的残余应力作用进行了可靠性评估。Lee等[13]针对原有石化企业风险评估方法的局限性,提出了一种增强的基于RBI方案的检验方法,开发了包括材料管理数据库在内的RBI程序,以充分整合不同材料的特性,目前已成功应用于评估乙烯设施中的主要设备的风险。

前段时间,河北福嫂家政服务有限公司在该基地举行了京津冀家政服务员输出双选对接会。来自平山县南甸镇的郝卫卫,凭借其做月嫂积累的经验和底气,毅然报名参加对接会,并成功进京当了一名家政服务人员。现在,郝卫卫的月工资高达9800元。

[22] 刘展, 王智平, 俞树荣, 等. 基于解析分层法的压力管道风险分析技术研究——压力管道风险管理理论及其关键技术研究(2)[J]. 石油化工设备, 2007, 36(6):1-4.

[23] 赵建平, 缪春生, 孙涛. 液化气埋地压力管道风险评价方法[J]. 南京工业大学学报(自科版), 2004, 26(2):18-23.

教师可能长期教授某门实验课,对仪器的操作使用及实验步骤、流程非常熟悉,讲课时可以信手拈来,但写脚本前必须再熟悉一遍,才能更准确。

[24] 蔺永诚, 谢禹钧, 王晓华, 等. 在役压力管道断裂失效风险分析软件的开发[J]. 油气储运, 2003, 22(11):5-9.

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本次调查中,13.5%的学生表示校园欺凌的行为在校园中很常见,36.3%的同学表示偶尔发生,19.6%的学生表示不知道,只有30%的学生明确表示所在的学校没有发生过校园欺凌事件。对于校园内常见的拉帮结派、搞小团体的现象,45.9%的学生明确表示反对,30.1%的学生对此持中立态度,19.6%的学生表示无所谓,明确表示支持的学生仅占4.3%。

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高山有好水,贵州高原就以“奇山秀水”而闻名天下。发展乡村旅游,需要大量的饮用水和日常生活、工作用水。水资源非常珍贵,一旦污染破坏,想要恢复非常难,且要付出很大的代价。随着生态环境的恶劣,很多地表水被污染或干涸。一些乡村旅游开发的“农家乐”,直接建在湖边、河流旁,且向河内排泄脏水,导致水源无法饮用。

评审方式:改变评审方式。吸收各行业专家,采取各行业联合评审,根据专家自身专业优势,分章节进行主审和整体内容评审相结合的方式,这样能充分发挥各专家的专长,也能更好地整合各个专家的观点。

(4)保护耕地5万亩以下的一般圩堤存在着防洪标准低、普遍堤身矮小、岸坡淘刷、堤身堤基渗漏、建筑物老化失修等问题。

 
李胜,黄福川
《能源化工》 2018年第01期
《能源化工》2018年第01期文献
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