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反渗透纯水金属软接头:提升关键管道系统的安全性与完整性
浏览: 发布日期:2018-04-16

编者按:66年前,北美天然气管道行业发起成立了管道研究协会,其理念是通过沟通合作,使全行业能够学习借鉴.新研究成果,共同解决行业面临的问题,经过半个多世纪的不懈努力和追求,已发展成为聚焦于管道完整性和安全性领域关键研究项目的全球性非营利组织------国际管道研究协会(Pipeline Research Council International,PRCI)。为了推动我国社团组织和民间力量积.投身于管道保护事业,《管道保护》杂志.地请PRCI总裁克里夫.约翰逊(Cliff  Johnson)先生撰稿,向中国读者介绍PRCI是如何发挥平台作用,与相关方合作开展创新性应用研究,致力于不断提高全球能源管道系统的管理水平。在收到克里夫先生稿件后,我们请中国石油管道分公司完整性管理中心刘建平高级工程师作了精心翻译和校对,在此一并表示衷心感谢。

 
 
 

 

 

克里夫·约翰逊

国际管道研究协会总裁

 

 

 

       克里夫·约翰逊于2010年9月加入国际管道研究协会(PRCI)担任总裁,负责管理2015年德克萨斯州休斯敦成立的新PRCI技术开发中心(TDC)。TDC是PRCI研究和部署管道行业关键解决方案的基石。克里夫约翰逊推动PRCI会员数量增长了20%。目前,PRCI覆盖了全球输送管道总里程的60%以上。

        约翰逊先生就职PRCI之前,在美国腐蚀工程师协会(NACE)工作了13年,在其职业生涯中曾担任多个职位。他.近的职位是担任NACE公共事务总监,负责NACE的立法工作。

       Johnson先生在德克萨斯大学奥斯汀分校林登贝恩斯约翰逊公共事务学院获得公共事务硕士学位,并在德克萨斯州谢尔曼的奥斯汀学院获得政治学学士学位。他获得了协会经理资格证(CAE),是美国协会经理协会的活跃会员。

 

国际管道研究协会(PRCI)

——提升关键管道系统的安全性与完整性

 克里夫.约翰逊

 

 

油气公司.利是图,对环境和管道安全置若罔闻! 

他们建设的管道污染了我们的饮用水! 

不要再污染我们的水源! 

管道泄漏导致河流污染! 

请停止油气开采! 

不要让管道从我家后花园通过!

 

这些都是抗议者的心声,他们对当今的石油和天然气工业提出了挑战,也推动了油气工业创造更美好的未来。但是,抗议者往往忽略了石油和天然气对人们日常生活产生的巨大作用。石油和天然气是全球经济中不可或缺的一部分,对我们的现代化生活方式有着重大影响:房屋取暖、汽车燃料、塑料制造、美容产品、制药以及衣服等等。对我本人来讲,在从事全球管道系统完整性管理工作之前,我对石油和天然气的重要作用也知之甚少。 

如果没有管道,石油和天然气这种重要商品将无法通过安全可靠的方式送达终端用户。人们常常建议采用替代油气输送方式,但其风险较管道输送要大得多。我还经常听到大家谈论替代能源,.别是风能和太阳能。人们普遍认为,替代能源将是未来能源的组成部分,众多油气生产商率先开展替代能源研究,这将提高替代能源的产量。尽管如此,但迄今为止,并没有一种稳定可靠的可替代能源,石油和天然气依然是当今世界能源消费的主角,这就是我们必须妥善维护管道基础设施的原因所在。 

目前,管道行业能够安全地将99%的石油和天然气产品输送给终端用户。但是,偶然也会发生事故,因此,油气管道行业在减少事故方面必须进一步努力,以兑现对公众以及.的承诺,这一承诺就是油气管道行业有能力保持管道始终安全输送,而不仅仅是在99%的时间。油气管道行业努力实现零事故的目标。零事故是油气管道行业的一个长期性的渐进目标,但油气管道行业必须专注这一目标并不断投入。 

北美管道基础设施的平均管龄是75年,大约是管道设计寿命的3倍(管道.初设计目标是25年)。通过良好的维护和管理,管道系统将能够至少还能再延长25-50年的寿命。美国甚至有一些地下管道建于1900年,现在依然运行良好。欧洲管道系统的管龄相对要短一些,但是年代也比较长。亚洲管网寿命则短得多,大约是25年。我们还看到亚洲管道里程增加非常快,以满足快速增长的能源需求。全球管道系统的不同管龄为管道行业提供了开展全生命周期(设计和施工—完整性和维护—退役和报废)管理实践的良机。在全生命周期的每一个阶段,致力于提高管道运输的安全性是至关重要的。 

1952年,天然气管道行业发起成立了管道研究协会(Pipeline Research Council),以解决行业面临的问题。其理念是通过通力合作,解决行业面临的问题,确保全行业能够学习借鉴研究成果。从那时起,管道研究协会逐步发展成为国际管道研究协会(Pipeline Research Council International,PRCI)——这是一个聚焦于管道完整性和安全性领域关键研究项目的全球性非营利组织。如今,PRCI在全世界已有75个成员,其中包括全世界.大的35家管道公司,他们运营着超过70%的油气输送管道系统。PRCI能够规定并实施所需的研究项目,以保证这些油气管道的安全性和完整性,这一点至关重要。

PRCI的使命是合作开展相关的创新性应用研究,不断提高全球能源管道系统的管理水平。具体目标有:

1. PRCI致力于研究项目的知识转移,重点是确保管道公司的易用性和相关性;

2. PRCI监管研究项目的执行情况,以保证研究达到目标;

3. PRCI提供了一个合作研究的平台,此平台建立了各成员单位的参与机制,有利于各项目的协作研究、统一领导和专业知识的拓展。

4. 确定,并适时制定创新、重大变革、前瞻性措施(例如:确立管道全寿命周期的可靠性,应对管道威胁,并发展成为研究方向的引领者)

5. 确保休斯敦技术开发中心(TDC)的可持续性。 

 

管道环焊缝缺陷超声波牵引试验

 

目标1

 

PRCI致力于强化将各项目研究结果面向所有成员单位甚至全行业进行知识转移。为了实现这一目标,PRCI开展了很多项目以帮助成员单位和全行业了解和应用研究结果。2016年,PRCI举办了一系列网络研讨会,以交流.终研究成果,探讨各成员如何应用这些研究成果。此后,共召开了18次研讨会,会议主题涵盖了包括外腐蚀直接评价的验证到应用人为因素提高安全性等等。通过PRCI网站https://www.prci.org/Research/Webinars.aspx可以访问所有网络研讨会信息,这些信息对会员是免费的,非会员则要支付一定的费用。大量的知识和应用案例对于确保知识转移和应用十分有益。 

PRCI的另外一个举措是发起建立了虚拟技术研发中心(VTDC)。VTDC将努力运用PRCI已开展及正在开展的各项研发计划,以便于使用的格式储存数据,以供未来使用。VTDC数据库重点关注内部检测和无损检测技术,内部检测数据与现场缺陷验证数据的对比信息将是VTDC数据库的一个重要方面。这是PRCI.次采用综合方式来理解详细的工具数据并利用这些信息来改善工具、流程和人员。PRCI过去通过研究提供了高质量的检测数据,但现在我们需要探索新的方法来继续为行业提供有用的工具和解决方案。VTDC将可以充分利用PRCI已经开展的和正在开展的各类研究项目,并以容易获取的格式存储数据,以便将来利用。 

 

目标2

 

为该组织确立统一的研究目标(Research Objectives,RO),以协助推动我们的研究方案,并确保我们解决石油和天然气管道行业面临的关键挑战。 

这些RO为PRCI成员在统一和合作研究框架下开展研究提供了指南,侧重于技术转让、成果实施以及基于关键行业驱动因素的广泛应用成果。 

以下列出的是PRCI执行委员会审批的RO,作为将要开展的研究项目的指南: 

· 开发和(或)验证能够描述管道材料.性的技术及分析流程,以达到开展管道完整性评价的良好精度。 

· 开发和改善能够可靠地检测、量化和描述可能影响管道完整性的内检测技术。 

· 开发、评价和改善无损检测技术及数据分析方法,以便能够确定条件并评估管道、设施、管道或设施外部或上方的相关基础设施的完整性。 

· 通过降低不确定性提高适用性评价方法的精度。确定、解释和改善适用性评价的关键指标,包括建立与PRCI系统任何成分的设计、施工或完整性评价相关联的适应性评价模型。 

· 开发、展示并验证在役设施的修复系统。确定修复系统的有效寿命和安全操作条件。 

· 开发、展示并验证侵入监测和巡检技术,加强对.三方活动、地面移动和可能会影响管道基础设施的干扰情况的检测。 

· 开发、展示并验证监测、定位、计量、量化和减缓泄漏的工艺流程和技术,减少碳氢化合物生产、储存和运输基础设施中的泄漏,包括泄漏和排放。 

· 提高运营效率、灵活性和可用性,包括生产和交付基础设施(包括液体泵站和天然气压缩机站以及所有存储系统)所有点的流量测量功能、准确度、流量.性和贸易交接。

 

管道针孔腐蚀漏磁牵引试验

 

目标3

 

PRCI的基石之一是我们是发展完善、通力合作的团体。确定挑战后,PRCI成员紧密合作,制定所需的解决方案解决迫在眉睫的问题。我们营造了良好的环境,让管道行业的专业人员能够发展、提高他们的技能:PRCI拥有4000多名志愿者,便于为管道安全性和完整性方面的众多世界领导者提供信息。这些关系是充分利用PRCI成员资格并加强管道安全性的关键部分。PRCI还为管道专业人员提供了许多发展其领导技能的机会。这是发展管道行业未来领导者的重要组成部分。在整个研究项目小组,技术委员会领导者或协会领导者及志愿者能够学习关于该行业和PRCI的关键技能,并加强理解。 

PRCI每年举办一次研究交流会,对我们的研究计划以及如何应用所研发的知识进行分析。研究交流会为会员及其员工提供了许多机会,让他们了解已完成的研究以及如何将其付诸实践。今年的会议将于2018年3月6日和7日在佛罗里达州的迈阿密举行。我们诚邀您参加会议。

 

目标4

 

在我们制定研究方案时,一个关键方面就是试图确定未来的关键挑战并期望在我们的研究中取得巨大飞跃。PRCI有能力开展研究,为行业带来重大变化。这一研究领域将探索下一代技术,例如,使用人工智能来运行、维护和修复管道系统,或者如何确定.低级别的泄漏并提供自我修复技术以确保缺陷不会造成损害。我们如何使用纳米机器人技术来检测和修复管道缺陷?未来的管道将采用哪些替代材料?在管道施工中如何利用智能传感器技术?PRCI必须协助该行业探索新技术,以期解决我们今天面临的挑战,但这意味着要研究如何将这些技术应用于管道行业之外的其他行业。

 

管道牵拉试验场

 

目标5

 

TDC是能源管道行业为解决其面临的关键问题而做出重大贡献而取得的成果:确保重要的全球管道系统的安全性和完整性。随着我们继续为零事故而不懈努力,TDC将在行业中发挥关键作用。TDC为该行业提供了.立的.三方网站,以充分了解当前工具的能力,并指导开发实现零事故行业目标所需的新技术。 

自2012年创建PRCI管道知识库以来,PRCI一直在逐步建立..的世界级管道样本清单,以支持技术开发。TDC目前拥有1600多个测试样本,支持管道研究的发展。TDC及其样本清单将成为了解和改进当前检测和完整性评估技术,推动管道完整性管理新技术开发的关键所在。由于该网站用于新技术的评估和开发,因此,为业界提供这样一个机构所带来的效益已经并将继续实现,为以前在役管材的集中存放提供了一个场所(其中,全球管道实时.征/缺陷对于PRCI研发方案和行业非常重要),并为行业赞助的研讨会提供了支持。 

TDC正在进行的研究包括PRCI资助的研发项目和通过行业联合倡议而由成员资助的工作或.立开展的工作。正在进行的PRCI资助的研究包括以下项目:

· 检测和判别几何异常中的金属损失、裂缝和划.的ILI系统的性能评估(MD-1-13)

使用绞车在两个24英寸拉伸测试管柱上开始测试。已经架设了两个在线检测工具,并计划在2018年1月运行另外两个工具。本研究的结果将使运营商加强对ILI系统检测和判别复杂机械损..征的能力的理解。这将有助于指导ILI技术的进一步研究并改进评估方法和算法。

· 液体应用中难以检测管道的无损检测工具的评估(NDE-1-7)

已在6英寸测试回环道中圆满完成测试,测试结果目前正在由参加试验的技术提供商进行审查。该环道为项目提供了各种流动限制和管道配置,模拟了“无法清管”的管道。NDE-3-2项目《使用高分辨率无损检测设备对难以检测的管道选定评估区域进行完整性评估》也使用相同的设置来完成类似的测试。这项研究将通过提供智能清管和其他NDE工具的量化性能评估,帮助运营商管理难以检测的管道。

· 用于液体耦合技术的PRCI ILI性能测试环道的开发(NDE-4-2)

12英寸液体测试环道的建造和试运行已经完成。通过将ERW管道样品纳入环道设计中来,初次使用环道进行ERW缝焊评估(IM-3-1)项目测试。计划于2017年12月进行更多测试。该工具可用于测试液体耦合ILI工具的性能,以检测和判别陆地和海洋管道的完整性威胁。 

· 管沟中材料.性设备和技术的验证(NDE-4-8)

TDC提供了承包商必需的管道样品和测试场地,以使用标准金相分析设施验证管道强度和韧性估算的工具或技术。这项工作将持续到2017年,.终结果将提交给监管机构,这是证明新技术是否适合在该领域使用的.后一步。 

 

管道环焊缝失效

 

虽然几乎所有PRCI项目都适用于全球市场,但确实有一些让中石油和该地区其他运营商.别感兴趣的项目。就全球而言,由于石油和天然气管道环焊缝失效后果严重,因而其完整性令人们非常担忧。这也是中石油面临的一个关键挑战。该项目的研究目标是描述和总结ILI MFL技术在检测与管道环焊缝有关的缺陷方面的适用性,并评估和验证ILI工具用于检测和确定环缝焊接缺陷大小的性能。 

研究目标是讨论MFL、EMAT、UT或其他ILI技术在管道环缝焊接缺陷方面的适用性。分析内容包括有限元建模、环焊缝余高对信号的影响以及缺陷位置/宽度/深度。牵拉试验和场地挖掘将用于类型确定和尺寸量化。将通过评估方法研究、性能测试、模拟和水压测试开展评估程序,评估结果将用于确定和评估管道环缝缺陷,并可能影响维护程序的制定。该项目是一项为期多年的项目,计划于2018年完成。 

另一个相关项目是ILI针孔腐蚀评价项目(PRCI项目NDE-1-9)。本项目的研究目的是研究漏磁技术在检测油气管道针孔缺陷方面的适用性。MFL信号可能受到针孔直径、深度、位置等因素的影响,并将通过牵拉试验进行研究,并将通过现场开挖验证和抽样分析创建批量模型。另外将从MFL轨迹、采样频率、磁场强度等方面对比检测性能。 

据报道,近来,“针孔腐蚀”和“安装盗油阀门”是导致油气管道失效的重要原因。根据.九届EGIG报告,2013年针孔缺陷的5年平均故障频率为每1000公里每年近0.105次。在2010年至2015年期间,据报告,由针孔泄漏引起的美国重大事故的次数高达131次(石油管道=101,天然气=30)。针孔可能由典型的腐蚀造成,如微生物腐蚀(MIC),或由.三方活动导致,如安装盗油阀门。 

针孔导致的泄漏已给许多管道公司造成了风险。由于很难通过监测和巡查来检测,小泄漏会导致严重后果:如果泄漏持续很长一段时间,土壤和地下水供应有可能会受到严重污染。通过提高管道针孔.征的检测率,可以大大提高中国管道的安全性。 

该研究将为运营商提供检测和管理针孔缺陷的指导方针。该项目对于中国和全球管道的完整性至关重要。该研究计划于2018年完成。

 

总结

 

PRCI在确定能源管道行业面临的问题方面发挥着领导作用,并且正在诸多领域开展研究,以解决.紧迫的挑战。PRCI希望继续扩大成员数量,邀请中国的运营商加入并开始寻找应对挑战的解决方案,从而推动行业的发展。有关PRCI的更多信息,请访问我们的网站www.prci.org。

(翻译  刘建平)

来源:《管道保护》2018年.2期(总.39期)