陈向新1  谭钰山2  张振永2

1  中国石油和化学工业联合会； 2  中石油管道工程设计研究院

管道完整性管理是以管道安全、设施完整性、运行可靠性为目标并持续改进的系统管理体系，贯穿管道全生命周期，包括设计、采购 、施工、投产、运行和废弃等各阶段。管道建设阶段作为管道全生命周期的重要一环，建设质量的优劣和所处环境条件是管道运行期管理的基础，其很大程度上决定了运行维护条件的优劣和管道能否安全平稳运行，因此认真做好建设期的风险管理、从源头上识别和消减风险至关重要。本文结合建设期完整性管理要求和近几年管道建设实例，提出管道设计、施工应重视和改进的核心问题。

1  建设期完整性管理的主要内容

管道设计、施工阶段均包括数据采集、高后果区识别（HCA）、风险评价、完整性评价和风险消减与维修维护等内容（见表1），其中影响管道安全运行和完整性管理的关键问题，应重点关注。

可行性研究阶段。通过各项评价和政府核准，选择经济合理的宏观路由。管道线路选择以现场踏勘调研取得相关数据为主。完整性管理数据收集包括可研报告、沿线环境数据、专项评价报告及评审意见等。高后果区识别包括沿线高后果区的调查和识别（含规划调查与分布预测）。风险评价包括对专项评估报告审核、危害因素识别和高后果区评价等。风险消减与维修维护主要是根据高后果区识别和风险评价的结果，对管道路由进行调整和设计防控措施。

初步设计和施工图设计阶段。随着管道的勘测数据不断完善和设计方案的逐渐细化，完整性管理的数据采集、高后果区识别、风险评价等工作需要重新循环开始，结合沿线环境数据的变化和新增高后果区情况，进行风险评价和落实调整优化设计。在初步设计阶段，管道完整性评价需要针对管道设计路由图、工艺流程图、收发球装置等进行可行性评估，以保证满足后期运行内外检测和完整性评价的需要；施工图设计阶段主要针对设计方案（包括施工期间的设计变更）进行高后果区识别和风险评价等工作。

2  建设期完整性管理的核心问题

2.1  提升设计理念和方法

目前管道设计方案比选主要是基于建设期的工程量、施工难易和投资，运行维护多采用定性描述，其维护成本和管道失效风险难以进行量化计算。同时，国内外目前多采用的基于应力的设计方法，亦不能实现管道设计、施工和运行维护的有机统一，对于采用的新工艺、新材料和新方法，同样不能说明其安全可靠度。为此，推广采用基于可靠性的管道设计方法和建立管道全生命周期费用模型，以弥补现有设计方法和经济比选的不足。

2.2  完善设计文件内容

管道完整性管理是个持续过程。一项管道工程从管道前期可行性研究到建设施工至投产，时间跨度较长，管道周边环境受到经济快速发展的影响变化较快。为保证管道的可实施性，管道路由在不同阶段需要不间断地开展数据采集、高后果区识别和风险评价及消减等工作。

目前国内管道设计在初步设计阶段均开展了管道高后果区识别、风险评价及消减等工作，但在管道可行性研究和施工图设计及施工阶段尚未推行这项工作。应结合《油气输送管道完整性管理规范》，完善相关设计文件内容与深度编制规定。

2.3  重视做好管道选线

（1）做好多方案路由比选

可行性研究阶段，对不少于3个宏观路由走向方案进行比选，择优推荐。初步设计阶段，应结合各专项评价报告和地方报批情况，进一步进行局部路由方案的比选和调整。方案比选时不应局限于单纯建设期的技术经济比较，应统筹考虑运行期的维护成本和潜在失效风险成本，即进行管道全生命周期费用比选。

（2）选定线路依法合规

油气管道与周边设施的关系涉及众多法律法规和标准规范，如《城乡规划法》《管道保护法》《饮用水水源保护区污染防治管理规定》《自然保护区条例》《公路安全保护条例》《铁路安全管理条例》《电力设施保护条例》《军事设保护法》等法律法规，以及《输气管道工程设计规范》《输油管道工程设计规范》《石油天然气工程设计防火规范》《油气输送管道穿越工程设计规范》和《铁路工程设计防火规范》等，管道设计人员应充分掌握并严格执行。

（3）与地方部门沟通协调

在设计各阶段，积极与地方各相关部门沟通和协调，如西气东输三线中段路由涉及1 198个报批部门，包括规划、国土、林业、环保、水利、文物、交通等。可行性研究阶段一般到区县级部门报批，在初步设计阶段还要延伸到乡镇报批，甚至要协调村级组织。

（4）与专项评价有效衔接

在可行性研究阶段，需要进行环评、安评、地质灾害、地震安全、水土保持、矿产压覆和文物调查等专项评价。为保证工作有序进行，避免返工，对于设计提供的路由，各专项评价宜先进行资料收集和现状调查，确定无制约性因素再开展评价工作，评价结论和建议应与设计单位进行沟通、确认，保证方案的一致性。

2.4  合理划分地区等级

近几年在役管道由于地区等级升高被迫对存在重大隐患的管段进行改线的事例屡见不鲜，应引起高度重视。应按照《输气管道工程设计规范》对地区等级划分规定，进行相关设计工作。当地区发展规划足以改变该地区现有等级时，管道设计应根据地区发展规划划分地区等级，且遵循“宜高不宜低”的原则，科学确定沿线地区等级，以便为后续发展留有充分裕量。

2.5  重视高后果区识别

《油气输送管道完整性管理规范》《输气管道工程设计规范》分别规定高后果区划分标准和。设计系数选取条件。管道设计应针对一、二级地区详细调查管道两侧各200 m范围内特定场所分布情况，对于学校、医院以及其他公共场所，应严格按照三级地区选取设计系数。

2.6  做好线路用管设计

（1）管型选择

对于大口径输油气管道宜采用埋弧焊钢管（直缝或螺旋缝），对于中口径输油气管道，宜选用埋弧焊钢管或高频焊钢管，对于小口径输油气管道，宜选用无缝钢管或高频焊钢管。

（2）强度和韧性

管道按照不同的设计系数进行壁厚计算，并通过强度、刚度和稳定性校核，进行管道韧性设计。输油管道钢管母材和管体焊缝以满足不起裂为原则，所需的韧性值相对较低；输气管道钢管母材除满足不起裂外，还要求具有止裂能力，因此其韧性值相对要高，如西气东输二线一级地区钢管母材韧性值要求为200 J。

（3）可焊性良好

管道钢管在现场要进行环焊缝的焊接施工，要求具有良好的焊接操作性能和良好的环焊缝力学性能。输气管道X70、X80等高钢级管材，自保护药芯焊丝半自动焊的环焊缝的冲击韧性波动较大，常出现不达标现象。为此，对于高钢级钢管尤其是X80钢，对其合金成分应作出严格的限定。

2.7  严格控制焊接施工

国内某研究机构对2011～2012年国内新建11 000公里管道环焊缝的8处失效原因进行了研究，研究表明：75%属于焊接施工缺陷，主要是冲击韧性不符合要求和内壁起裂；25%是由于外部荷载，如地面移动和强力组对引起。为控制管道环焊缝质量，规避环焊缝断裂风险，应做好如下几点。

（1）采用自动焊接工艺

高钢级管道的焊接施工量大，传统的自保护药芯焊丝半自动焊冲击韧性不易保证，应大力推进采用自动焊接工艺。在建的中靖联络线、陕京四线、漠大复线和中俄东线天然气管道工程，自动焊接的应用规模均超过50%。

（2）控制连头碰死口施工

管道连头碰死口时容易出现错边和斜接，同时受制于两端固定约束作用，会产生焊接残余应力，环焊缝容易发生开裂失效。因此管道连头碰死口要放在弯管两侧的直管段处，同时要求管道连头处两侧管道要预留足够的未回填长度，以便自由调整。

2.8  做好管道防腐补口

腐蚀是除外力破坏之外的管道第二大失效因素。做好管道防腐、补口的设计施工至关重要。

山区石方等地段管道宜采用3PE防腐层，沙漠等地段可采用单层熔结环氧粉末防腐层或双层熔结环氧粉末防腐层。3PE防腐层管道宜采用热熔胶型热收缩带(套)和液体聚氨酯补口。熔结环氧粉末防腐层管道宜采用熔结环氧粉末涂料静电喷涂补口，或采用无溶剂液体环氧涂料补口，也可采用热熔胶型热收缩带（套）补口。为避免传统的手工热缩带补口带来的施工质量问题，应大力推进机械化补口和干膜施工。

2.9  开展石方段变形检测

管道经过山区石方段施工时易受到磕碰，或因沟底不平或细土回填不到位，管底部分容易形成凹坑。根据统计数据，大于2%管径深度的凹坑密度在0.15～0.76个/km左右，且凹坑多位于管底5:00-7:00点钟位置。为及时开挖验证和消除超标凹坑，山区石方段的大口径管道宜在管道试压后采用智能变形检测。中缅油气管道、兰成原油管道和在建的陕四线、中俄东线天然气管道等均在建设期采用了智能变形检测，取得了较好的效果。

2.10  加强地质灾害防治

建设期的地质灾害规避和处理是管道完整性管理的一个重点。可行性研究阶段应开展管道沿线地质灾害调查、评估，为管道地质灾害的防治提出建议，并对建设项目场地适宜性做出评价。初步设计阶段要完成管道全线的地质灾害调查、勘察评价和防治工程的初步设计，并纳入工程概算。施工图设计阶段要完成管道全线的地质灾害防治工程的详细勘察和施工图设计。施工阶段要开展地质灾害防治工程施工，进一步实现线路优化、设计优化，施工采用信息法施工，预防管线施工诱发地质灾害。

2.11  做好数据采集录入

良好的地理信息平台和完善的数据采集系统是完整性管理的必备条件，管道相关数据的完整和准确直接决定管道全生命周期完整性管理的成败。基础数据的积累、完善、及时录入等，大部分在管道建设期内完成。建设期采集的数据包括管道属性数据、管道环境数据、设计文件、施工记录和评价报告等。各个阶段的参与者，应各司其责，录入完整、准确、具有时效的数据，以保障后期管道内检测数据分析和风险评估等工作。

3  结束语

做好管道建设期的完整性管理，对于提高油气管道本质安全，保障管道运行期输送安全意义重大。我们要努力学习和掌握完整性管理的精髓，摒弃“合乎规范就是好的设计”观念，将“安全第一、环保优先、以人为本、经济实用”的设计理念融入管道建设各个环节，努力建设质量一流的管道，为实现管道长期平稳、安全运行打好坚实基础。

作者：陈向新，男， 1956年生，教授级高级工程师。1983—2000年在管道设计院工作，先后担任线路室主任，院副总工程师，副院长等。参加了20余条长输管道的设计工作，其中陕京一线、陕银线、中洛复线、忠武线任设计负责人。 2000年调西气东输工作，先后担任技术处长，冀宁管道项目经理，压缩机项目经理，总经理助理等，参加了西一线建设的全过程工作。 2007年调管道建设项目经理部，任副总经理。先后参加和主持了西二线、西三线、漠大一线、二线、中缅线、陕三线等30余条管道的设计、施工、竣工投产等完整的建设管理工作。

《管道保护》2017年第5期（总第36期）