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管道完整性管理–过去,现在,未来,行业资讯在线,houshionline.com
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管道完整性管理–过去,现在,未来
2020年03月04日    阅读量:2251    新闻来源:行业资讯在线 houshionline.com  |  投稿

在加利福尼亚州圣布鲁诺市曾经是一个安静的中产阶级郊区社区变成寂静之前,美国管道行业已经进行了长达十年之久的反应,重点是组成现代大口径管道和密集管道的分子。这些能源高速公路横穿的人口稠密的地区。 

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管道的外观检查仍然是完整性管理的重要组成部分涂料在线coatingol.com

在2020年,该行业正准备扭转2010年那场悲惨的天然气输送管道破裂的局面,这场破裂造成8名居民死亡,51人受伤,同时在旧金山国际机场西两英里处摧毁或损坏了100多个房屋。 


此后,联邦调查人员发现,“在多个因果关系中,运营商总部位于旧金山的太平洋天然气和电力公司(PG&E)的完整性管理(IM)程序不足,无法检测,修复或去除有缺陷的管道。部分,”国家运输安全委员会(NTSB)于去年秋天在《联邦公报》中指出。  


据称,当时的PG&E将其IM工作基于“不完整和不准确”的管道信息,从而导致对管道段的风险评估不准确。NTSB的调查人员得出结论,因此,PG&E的IM程序“未对其管道系统的利益进行有意义的改进。”


此外,两年后的2012年12月11日,由西弗吉尼亚州西森维尔附近的哥伦比亚天然气公司运营的输气管道发生另一次破裂,当逃逸高压气体被点燃,火灾损失扩大到近1,100时,这增加了监管难题。沿管道的右脚(335 m)。没有死亡或伤亡,但在大火蔓延的宽度超过800英尺(244 m)的道路上摧毁了三所房屋。NTSB在2014年2月完成了有关哥伦比亚事件的报告。 


此后,新的联邦法规预计将成为多阶段,多年转型的开始,该变革将在未来十年内由行业实施管道安全以及监管者监督,从2019年《管道安全改进法》的实施开始大会由交通部(DOT)管道和危险材料安全管理局(PHMSA)负责执行。 


美国州际天然气协会(INGAA)和天然气技术研究所(GTI)等国家贸易和研究组织的专家预计,PHMSA 2019规则修正案将进行第二次和第三次迭代。 


石油和天然气经营者建议他们“保持清醒”,并对新方法将如何实施并受到其特定系统的影响保持敏感,所有这些都需要考虑区域政治,法规和内部运营差异。 


GTI运营技术开发(OTD)运营副总裁Mike Adamo表示,PHMSA规则下的管道类型“范围不断扩大”,其中包括许多油气管道收集基础设施,一个由27家公司组成的非营利性财团,致力于推动天然气行业的研究领域发展。阿达莫说:“公司正在尝试确定新规则将如何影响它们,以及需要进行哪些更改以遵守这些规则。” “程序,检查频率等等都会受到影响。”


阿达莫

阿达莫

随着对数据和IM的持续关注,GTI为天然气公用事业提供了行业支持的资源,在维护管道系统完整性方面面临着诸多挑战。GTI工程师认为,如果研究组织可以通过开发新的工具,方法和技术来帮助提高检查的准确性和/或降低成本,则可以提高行业安全标准。 


GTI在其网站上强调:“行业需要为关键基础架构制定以数据为导向,基于风险的决策,以解决风险并缓解问题。” ”“我们正在开发和评估技术,工具,协议,模型和培训,以帮助运营商满足管道和配电系统完整性管理要求。” 


在PHMSA中,2019年10月发布的涵盖天然气输送管道安全法规的新规则或更严格地说是技术上的修订,仅针对国会与陆上天然气输送有关的指令,特别是不涵盖集输管线和分配管道。此外,这些修订还包括NTSB建议和包括石油/天然气行业在内的各种公众意见。IM要求和其他要求由新的法规要求涵盖。 


新规则将于7月1日生效,其重点是“操作员必须采取的行动,以确认先前未经测试的天然气传输管道和缺乏某些材料或运行记录的管道的最大允许工作压力(MAOP),以及对管道的定期评估”在未指定为高危地区(HCA)的人口稠密地区。   


更改还包括报告事件,这些事件包括超过MAOP的情况,IM中作为地震危险因素的考虑因素,在线检查过程的安全性,七个日历年IM重新评估间隔的六个月宽限期以及其他相关记录保存问题。 


INGAA试图成为IM计划/审查,吸取的安全经验并与国家政策制定者互动的中心。该组织将在2020年加紧准备,以帮助其成员理解,开始对传统高压传输管道运营的每个阶段实施新的PHMSA要求。  


INGAA官员在协会网站上强调:“天然气传输运营商使用特殊的钢材,全面的测试/检查程序,最先进的技术,24/7监控和广泛的培训/鉴定程序。” 


但是,IM远远超出了日常运营和整合安全至上文化的工作范围,涉及公共安全宣传计划,应急响应计划和与第一响应者的持续工作,以及与适用的联邦和州监管机构的互动。INGAA及其成员支持“严格的安全计划和监督”,以确保安全可靠地供应天然气。 


自2011年起,在圣布鲁诺(San Bruno)之后,INGAA领导建立了行业驱动的IM增强功能,并将其称为“持续改进”计划。像CEO Don Santa这样的INGAA领导人认为,成员管道运营商在推进IM计划方面“取得了长足的进步”。  


例如,自2011年以来,控制中心所取得的进步,就成为管道运营商的耳目。这些中心使用诸如监督控制和数据采集(SCADA)系统之类的专用设备来管理国家的管道。 


INGAA的运营,安全和完整性总监CJ Osman表示,虽然PHMSA正在计划对其管道规则进行至少两个阶段的修订,但2019年的变更要求扩大现有IM程序并将其应用到更大比例的传输管道中。新要求具有更广泛的地理应用,扩展到了所谓的HCA或人口稠密的地区。 


奥斯曼

奥斯曼

由于页岩气繁荣的规模和对行业的重要性不断提高,PHMSA随后的重点将深入探讨识别和处理管道腐蚀的细节,包括IM原理和有关收集管道的联邦要求。 


奥斯曼说:“修订规则是业界一直在谈论的很长一段时间,可追溯到2011年圣布鲁诺之后。” “那时,INGAA成员致力于将IM扩展到HCA地理区域之外。几年前开始的决定使INGAA成员处于执行PHMSA规则的良好位置。 


“在PHMSA制定新规则的过程中,通过公众意见征询会,为实施不同部分设定了不同的时间表,因此预计不会在同一日期全部实施;它们将在几年中以不同的里程碑实现。” 


整个行业及其智囊团的工程师(例如,位于伊利诺伊州德斯普兰斯的GTI)都强调,新的PHMSA规则不仅扩展了即时消息,而且还将扩大记录保存以及管道材料评估的种类和范围,以及要求对管道压力或MAOP进行广泛,系统的重新确认。 


新规则为中等后果范围(MCA)提供了新的定义,超越了对HCA和工程学关键评估(ECA)的狭focus关注。“在某些情况下,运营商管道的某些部分将没有足够的历史数据,他们将不得不选择是否必须直接评估这些管道,或者是否可以通过某些工程来获取信息,这是他们的选择。意味着现在已经可以遵守。” GTI的能源输送总经理Tony Lindsay说。 


Lindsay emphasizes that GTI’s programs for helping operating companies better understand the new rules are divided among three main areas: (1) the need to reconfirm the MAOP on grandfathered or “legacy” lines that were previously exempt from pressure confirmations, (2) expanded requirements and new definitions impacting which lines fall under the rule, and (3) better definitions and clarity on what records need to be maintained. 


为了响应各个操作员,管道和地形类型需要具有正确和最先进的工具。对于最新的联邦法规和要求的IM程序而言,这一点更为重要。GTI认为自己有能力在此领域提供帮助,并定期开展许多正在进行的项目。泄漏识别和纠正,ECA的应用,钢裂纹的建模以及对材料的更好理解以及它们对不同环境的反应都是GTI手册的一部分。 


Lindsay说:“已经建立了一种模型,该模型是在破裂前钢将如何破裂,或者在各种压力下裂缝将如何传播,不同材料的强度以及与可在管道表面上测量的内容相关的其他模型。” “这些都是我们过去一直在努力的事情,并且正在发挥作用。” 


PHMSA检查员在工作。 (照片:GAO)

PHMSA检查员在工作。(照片:GAO)

根据GTI工程师的说法,监管机构现在认识到ECA是衡量管道完整性水平的另一种方法。自数十年前的联邦监管机构将1971年前的管道从PHMSA规则中豁免作为当时适用的祖父条款的一部分以来,已经写下了能源管道行业的整个现代历史。  


快进到2019年,今天的新规则旨在吸引所有这些豁免行。新规则取消了过去的豁免,包括大量的记录保存和报告,这些管道的运营商现在将必须提供这些记录。 


那些先前豁免的管道需要重新确认其MAOP,并了解以前不需要的钢管的化学成分。操作员可以执行静水压力测试或执行ECA来验证管道的最大压力。   


在更广泛的PHMSA规则下,未来的关键是自圣布鲁诺收获以来IM工作的适应性,例如能够将与大直径管道一起使用的某些相同技术应用于非常规配置的小直径管道。GTI通过“ e-mat”技术(电磁声学技术)来帮助实现这一目标,该技术可以处理直径仅为8英寸(203毫米)的管道。 


在另一个领域,GTI努力寻找方法使旧的铸铁管道再生,这些管道通常在21世纪被替换。  


GTI工程师强调,尽管2019年PHMSA规则确实真正适用于传输管道,但铸铁仍然是配电管道运营商的完整性管理问题。尽管该行业处于取代铸铁的地位,但林赛指出,该行业正在考虑未来的时间,对于任何操作员来说,最后几英里的铸铁成本可能太高或从物流上来说是不可能的。  


美国能源部(DOE)的一个高级研究项目团队希望组建一个小组,开发“内部检查和维修机器人”技术,以恢复旧的低压铸铁干线的使用寿命。 。  


根据林赛(Lindsay)的说法,能源部尚未发布竞标提案,但到2020年它可能开始生效。“ GTI可能希望与行业中的其他一些合作伙伴一起响应预期的DOE招标要求。到目前为止,拟议的项目被简单地标记为“维修”。 


新的PHMSA规则将引起两个术语“数据驱动”和“基于风险”,因为它们体现在新规则中,并且应该在最新的IM操作计划中找到。 


多年来,GTI通过与PHMSA合作,通过运营技术开发(OTD)或OTD-E投资了很多资金,以期更好地了解风险,同时寻求更有效的评估方法。  


阿达莫说:“ PHMSA似乎正在推动运营商从对风险的排名的理解,转向对风险的更加定量和最终概率更大的理解,在其中您可以为事件发生的可能性分配百分比。” “因此,操作员可以更准确地对发生的事情的上下文进行分类,并且您可以根据所花费的金钱(相对于仅更换管道长度)以最小化风险的方式进行维修。 


“所有的分发完整性管理实际上都是关于了解您的系统,了解泄漏的位置以及有关管道中材料类型的详细信息,因此它们具有大量的泄漏数据,造成泄漏的原因,然后可以进行分析。该数据来决定更换或维修。” 


当前的“大数据”趋势已经传播到IM领域,GTI开展了各种项目来完善“企业决策支持系统”(EDSS),从而允许从多个来源提取数据,并且它无疑在公用事业中越来越受欢迎,阿达莫说。公用事业分配系统IM规划以及传输/存储操作现在存在于大数据世界中。   


具有更复杂数据的先进技术用于将风险级别分配给各种配电和传输管道系统,以及整个公司组织承担的更广泛的风险。 


多年来,GTI为特定类型的设备开发了各种风险评估模型,从铸铁到塑料管,现在集中于将其建模为一个企业范围的风险决策模型。Lindsay说:“这是现在GTI大量努力的方向。” 


阿达莫说,现在的挑战是帮助标准化过去的工作并将其整合到适用于钢管的模型中,就管道制造商提供的材料测试报告(MTR)而言,这更加复杂。 


Adamo说:“您需要开发在产品的整个生命周期中都能承受的条形码。”他指出,GTI正在寻找条形码,并一直追踪到工厂的管道的精确跟踪。这是新的PHMSA规则要求的一部分。  


该组织负责人表示,数据和IM是GTI的核心重点。GTI正在开发和评估技术,工具,协议,模型和培训,以帮助运营商满足管道和配电系统完整性管理的要求,他们争夺该组织的网站。


铸铁更换  


为了帮助操作员做出监视和维修决策,并确定他们的更换计划的优先级,GTI专家开发了铸铁服务质量(FFS)模型,计算器和方法。DOT的PHMSA工作已帮助操作员表征和分级铸铁天然气管道上的石墨腐蚀缺陷。  


此FFS指南对于确保天然气供应的安全性和稳定性至关重要。在一份200页的报告中,GTI验证了工程指导,以识别和优先考虑更换计划中风险最高的管道。这是关于用于天然气分配系统的铸铁的特性,冶金和腐蚀特性的虚拟指南。 


氢混合  


GTI认为其工作可为天然气管道的安全性和可靠性提供支持。它声称已经利用这种专业知识来评估将氢注入北美天然气管道基础设施网络的影响,这一点在整个第二次世界大战后的时代都得到了研究。  


这项工作涵盖了管道中氢气含量不同时材料和组件性能兼容性的所有方面。GTI已完成了对天然气运营商财团以及美国国家可再生能源实验室(NREL)的深入氢混合研究。


GTI和其他行业资料来源丰富,可以帮助操作员应对PHMSA的新现实,涵盖从老式塑料管到储气库操作中受微生物影响的腐蚀(MIC)的各种风险评估模型。似乎不乏工具,但诀窍是为每个给定的IM应用程序找到合适的工具。  


公用事业公司和GTI正在区域合作,为天然气公用事业公司制定质量审核计划,并建立了一种机制,以集体审核其供应商的质量管理体系。该计划将代表参与的运营商进行独立且公正的评估,以提供可靠且标准化的方法来监控供应商。  


GTI使用ISO 9001,行业标准和公司特定要求审核选择的供应商。识别威胁和缓解风险始于制造过程。  


GTI的水压测试替代计划已经确定并最终验证了可以提供“等同于或优于”水压测试以获取监管认可的检查的技术。借助OTD的资金,GTI开发并部署了“关键缺陷和关键壁损”计算器,该计算器可帮助确保管道安全,并为运营商节省大量遵守新法规的成本。   


该模型允许操作员确定检查技术是否可以检测在特定压力下无法通过压力/水压测试的裂纹状缺陷和/或壁损。它帮助操作员使用工程方法ECA代替需要停机和注水的水压试验。  


在2020年代的未来几年中,行业将需要这种对更长远未来的关注,以强调其对未来的相关性和必要的实用性。到这个新的十年结束时,美国每条能源输送管道的完整性都应该是众所周知的并有据可查。  


INGAA的Osman说:“最近,人们对管道安全管理系统有了很多关注。” “通过这个角度来看管道系统可以帮助行业不断提高标准。这确实是一种“全面的”方法,用于检查您是否拥有正确的流程,正确的人员和正确的技术。所有这些都会影响到方程式。” 


油气领域是否已为应对更广泛的PHSMA规则的挑战做好充分准备?  


奥斯曼说:“是的,绝对是的,我们的数据表明我们正在取得进步。” “我们的目标非常明确-完美的可靠性和安全性记录。”


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