隨著管道工業(yè)自動化的發(fā)展，地理信息系統(tǒng)(GIS)在長輸管道中得到了日益廣泛的應(yīng)用。它融合了管道原有的SCADA系統(tǒng)自控功能，美國、挪威、丹麥等國家的管道普遍使用GIS技術(shù)。目前該技術(shù)已實現(xiàn)地理信息、數(shù)據(jù)采集、傳輸、儲存和制圖統(tǒng)一作業(yè)，可為管道的勘測、設(shè)計、施工、投產(chǎn)運行、管理監(jiān)測、肪腐等各階段提供資料。丹麥HNG公司多年來一直利用GIS技術(shù)對其天然氣管道及配氣管網(wǎng)進(jìn)行管理，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)記錄、設(shè)備查詢、管道信息、泄漏記錄、信息發(fā)送、智能掃描、配氣優(yōu)化、日常管理等功能。HNG公司的GIS系統(tǒng)在WindowsNT平臺上運行，圖形應(yīng)用程序是在Intergraph環(huán)境下開發(fā)的，關(guān)系數(shù)據(jù)庫Informix作為數(shù)據(jù)庫，基本測繪圖形的應(yīng)用程序建立在MGE基礎(chǔ)上，管道記錄和查詢的應(yīng)用程序是以Pramme為基礎(chǔ)。

　　2 安全性評價綜合數(shù)據(jù)庫

　　20世紀(jì)90年代末，美國運輸部管道安全辦公室開始全數(shù)字化GIS數(shù)據(jù)庫建設(shè)，稱為“國家管道地圖系統(tǒng)”(NPMS)。NPMS是一個全表征的GIS數(shù)據(jù)庫，它包含全部的地理空間信息，數(shù)據(jù)包括美國陸上和海上運行著的天然氣管道、有害液體介質(zhì)管道和液化天然氣設(shè)施的位置地理數(shù)據(jù)以及相關(guān)屬性，地理位置的精度為152 m。由管道經(jīng)營者提供其管道和LNG設(shè)施的數(shù)據(jù)，然后再由國家智囊團(tuán)負(fù)責(zé)從中提煉、加工和建設(shè)一個國家管道數(shù)據(jù)庫。這樣管道安全辦公室就可以在可能發(fā)生地震、洪水和其它自然災(zāi)害的重點地段，確定危險環(huán)境中管道的風(fēng)險，標(biāo)出敏感地區(qū)管道的位置，一旦發(fā)生事故，管道安全局就能迅速從數(shù)據(jù)庫中提取數(shù)據(jù)，向聯(lián)邦或州管理機(jī)構(gòu)提供詳細(xì)的資料。管道完整性管理數(shù)據(jù)庫的建設(shè)內(nèi)容如下。

　　2．1基本物理數(shù)據(jù)

　　(1)制造日期和制造商。問題可能與鋼管的制造年限有關(guān)。例如，1970年以前低頻電阻焊管(ERW)。歷史問題可能與各制造商有關(guān)。

　　(2)管徑、鋼級和壁厚。用于確定應(yīng)力及破裂所影響的面積和操作應(yīng)力。

　　(3)鋼管特性(工廠測試報告)。鋼材的物理和化學(xué)特性、鋼管粗糙度、屈服強(qiáng)度和抗拉特性等都是要考慮的因素。

　　(4)涂敷類型。某些涂層更傾向于出現(xiàn)剝離或應(yīng)力腐蝕開裂。

　　(5)焊縫。問題可能與鋼管制造工藝有關(guān)。例如，ERW管可能傾向于出現(xiàn)選擇性焊縫腐蝕。

　　(6)施工和安裝埋深數(shù)據(jù)。埋深大可減小開挖或磨蝕損壞的可能性。

　　(7)現(xiàn)場補口和修補。某些涂敷優(yōu)于其他。例如，膠帶可能會造成陰保屏蔽問題。

　　(8)靜水壓力試驗。首次靜水壓力試驗用于發(fā)現(xiàn)材料和施工的缺陷。

　　(9)施工后在線檢測(ILI)。可以將首次ILI數(shù)據(jù)與隨后ILI獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，確定有無變化和潛在的問題。

　　(10)安裝日期。在一定的時期內(nèi)，工作做法和程序趨向于類似。

　　(11)彎管方法。例如，皺折彎頭可能會產(chǎn)生與應(yīng)力集中相關(guān)的問題。

　　(12)承包商名稱。從一個項目到另一個項目，一個承包商的工作做法和工序可能類似。

　　(13)土壤及其回填類型：石塊可以造成管道或涂層損壞，腐蝕開裂也與土壤及回填土壤的類型相關(guān)。

　　(14)焊接檢測和焊接工序。無損測試焊接的百分率和焊接不合格的百分率是評價管道完整性的一個重要因素。焊接缺陷可能與焊接程序有關(guān)。

　　2．2腐蝕控制數(shù)據(jù)

　　(1)細(xì)菌取樣。已知某些類型的細(xì)菌會產(chǎn)生腐蝕。

　　(2)安裝日期。對于1971年以前建設(shè)的管道，一開始沒有安裝陰極保護(hù)系統(tǒng)，管道施工幾年后才安裝。

　　(3)干擾問題。管道完整性可能受到的干擾影響為：①其他設(shè)施上的陰極保護(hù)系統(tǒng)；②來自列車、采礦設(shè)備和其他來源的直流電(DC)和電壓；③來自輸電系統(tǒng)的交流電(AC)和電壓。

　　(4)內(nèi)腐蝕檢測。檢測結(jié)果用于確定與內(nèi)腐蝕相關(guān)的各種風(fēng)險。

　　(5)陰極保護(hù)讀數(shù)變化。電壓讀數(shù)高表示涂層損壞，電壓讀數(shù)低表示保護(hù)不當(dāng)，無法解釋的讀數(shù)表示有問題。

　　(6)陰極保護(hù)類型。陰保類型會影響評估工具的類型。例如，在無數(shù)個犧牲陽極直接固定在管道上的管段，采用瞬時數(shù)據(jù)進(jìn)行短間距測量(CIS)就不可行。

　　2．3操作數(shù)據(jù)

　　(1)氣體成份。氣體中含氧、含H2S或高含量CO?？捎绊憙?nèi)腐蝕速度。富氣可影響開裂長度。

　　(2)操作壓力歷史數(shù)據(jù)?？纱_定應(yīng)力等級。壓力循環(huán)會導(dǎo)致疲勞及增加應(yīng)力腐蝕開裂的敏感性。

　　(3)操作溫度。操作溫度高可損壞管道涂層。斷裂韌度小的管子在低溫下易脆。溫度還可影響管道液體介質(zhì)和水合物的形成。溫度上升可影響應(yīng)力腐蝕開裂敏感性。

　　(4)管道輸送介質(zhì)。管道內(nèi)的液體介質(zhì)將增加內(nèi)腐蝕和沖蝕的可能性。應(yīng)注意檢測和維護(hù)氣體質(zhì)量，進(jìn)行清管，消除死角。

　　2．4泄漏和破裂數(shù)據(jù)

　　(1)破裂數(shù)據(jù)。如果破裂造成的后果是相等的，那么，管道破裂率高的管段優(yōu)先級要高于破裂率低的管段。如果導(dǎo)致破裂的條件是已知的，那么，經(jīng)營者就能為其他管段尋找類似的條件，并給予這些管段更高的優(yōu)先級。

　　(2)泄漏數(shù)據(jù)。如果泄漏造成的后果相等，那么，管道泄漏率高的管段優(yōu)先級要高于泄漏率低的管段。確定諸如材料缺陷、涂層損壞、屏蔽、細(xì)菌和開挖破壞等泄漏原因是評估管段完整性和采取適當(dāng)措施的關(guān)鍵因素。

　　(3)維修方法。采用的維修方法可影響管段的風(fēng)險評估，特別是臨時維修。

　　2．5 開挖活動

　　(1)地區(qū)等級信息。管道所處的地區(qū)等級和管道附近有公眾的地區(qū)將影響破裂的后果。

　　(2)電話報警制度。電話報警是否有效會影響開挖損壞的相關(guān)風(fēng)險。

　　(3)管道線路的侵犯。侵犯行為涉及重型設(shè)備開挖或穿越管道。施工活動的水平和性質(zhì)會影響風(fēng)險評估。

　　2．6以前的評估數(shù)據(jù)

　　(1)鐘形坑開挖檢測。提供具體位置數(shù)據(jù)。

　　(2)在線檢測。提供與管道狀況相關(guān)的信息資料。

　　(3)施工后靜水壓力測試。測試時能消除臨界缺陷，但測試可能會導(dǎo)致次臨界缺陷的增長。測試期間的破裂分析可為被測試管段和類似管段提供評估數(shù)據(jù)。

　　(4)補充勘測?？梢杂弥T如短間距測量(CIS)和直流電壓梯度勘測設(shè)備評估涂層完整性。

　　3 結(jié)語

　　管道運輸作為一種新興的運輸手段，目前呈現(xiàn)蓬勃的發(fā)展勢頭。據(jù)統(tǒng)計，我國目前管道干線總長達(dá)2×104 km。然而，我國目前城鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)建設(shè)與管道設(shè)施安全運行的矛盾日益突出，修筑建筑物、種植深根植物或取土、采石、堆放大宗物資等事故隱患頻繁出現(xiàn)，致使油氣管道安全運行的形勢非常嚴(yán)峻。建議盡早對我國油氣管道安全進(jìn)行立法，同時構(gòu)建國家范圍的油氣管道安全性評價綜合數(shù)據(jù)庫，確保我國油氣管道的安全運營。