隨著管道工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，地理信息系統(tǒng)(GIS)在長(zhǎng)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(guó)、挪威、丹麥等國(guó)家的管道普遍使用GIS技術(shù)。目前該技術(shù)已實(shí)現(xiàn)地理信息、數(shù)據(jù)采集、傳輸、儲(chǔ)存和制圖統(tǒng)一作業(yè)，可為管道的勘測(cè)、設(shè)計(jì)、施工、投產(chǎn)運(yùn)行、管理監(jiān)測(cè)、肪腐等各階段提供資料。丹麥HNG公司多年來(lái)一直利用GIS技術(shù)對(duì)其天然氣管道及配氣管網(wǎng)進(jìn)行管理，可實(shí)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(tái)上運(yùn)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(kù)Informix作為數(shù)據(jù)庫(kù)，基本測(cè)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(píng)價(jià)綜合數(shù)據(jù)庫(kù)

　　20世紀(jì)90年代末，美國(guó)運(yùn)輸部管道安全辦公室開始全數(shù)字化GIS數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)，稱為“國(guó)家管道地圖系統(tǒng)”(NPMS)。NPMS是一個(gè)全表征的GIS數(shù)據(jù)庫(kù)，它包含全部的地理空間信息，數(shù)據(jù)包括美國(guó)陸上和海上運(yùn)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(yíng)者提供其管道和LNG設(shè)施的數(shù)據(jù)，然后再由國(guó)家智囊團(tuán)負(fù)責(zé)從中提煉、加工和建設(shè)一個(gè)國(guó)家管道數(shù)據(jù)庫(kù)。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(diǎn)地段，確定危險(xiǎn)環(huán)境中管道的風(fēng)險(xiǎn)，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?gòu)臄?shù)據(jù)庫(kù)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(kù)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(jí)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(cè)試報(bào)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(chǎng)補(bǔ)口和修補(bǔ)。某些涂敷優(yōu)于其他。例如，膠帶可能會(huì)造成陰保屏蔽問題。

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

　　(9)施工后在線檢測(cè)(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(wú)變化和潛在的問題。

　　(10)安裝日期。在一定的時(shí)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(huì)產(chǎn)生與應(yīng)力集中相關(guān)的問題。

　　(12)承包商名稱。從一個(gè)項(xiàng)目到另一個(gè)項(xiàng)目，一個(gè)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(cè)和焊接工序。無(wú)損測(cè)試焊接的百分率和焊接不合格的百分率是評(píng)價(jià)管道完整性的一個(gè)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(huì)產(chǎn)生腐蝕。

　　(2)安裝日期。對(duì)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(lái)自列車、采礦設(shè)備和其他來(lái)源的直流電(DC)和電壓；③來(lái)自輸電系統(tǒng)的交流電(AC)和電壓。

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

　　(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(wú)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(huì)影響評(píng)估工具的類型。例如，在無(wú)數(shù)個(gè)犧牲陽(yáng)極直接固定在管道上的管段，采用瞬時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行短間距測(cè)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。可影響內(nèi)腐蝕速度。富氣可影響開裂長(zhǎng)度。

　　(2)操作壓力歷史數(shù)據(jù)?？纱_定應(yīng)力等級(jí)。壓力循環(huán)會(huì)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(cè)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(jí)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(yíng)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(jí)。

　　(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(jí)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(píng)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(xiǎn)評(píng)估，特別是臨時(shí)維修。

　　2．5 開挖活動(dòng)

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

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

　　(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(dòng)的水平和性質(zhì)會(huì)影響風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

　　2．6以前的評(píng)估數(shù)據(jù)

　　(1)鐘形坑開挖檢測(cè)。提供具體位置數(shù)據(jù)。

　　(2)在線檢測(cè)。提供與管道狀況相關(guān)的信息資料。

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

　　(4)補(bǔ)充勘測(cè)?？梢杂弥T如短間距測(cè)量(CIS)和直流電壓梯度勘測(cè)設(shè)備評(píng)估涂層完整性。

　　3 結(jié)語(yǔ)

　　管道運(yùn)輸作為一種新興的運(yùn)輸手段，目前呈現(xiàn)蓬勃的發(fā)展勢(shì)頭。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)目前管道干線總長(zhǎng)達(dá)2×104 km。然而，我國(guó)目前城鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)建設(shè)與管道設(shè)施安全運(yùn)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(yùn)行的形勢(shì)非常嚴(yán)峻。建議盡早對(duì)我國(guó)油氣管道安全進(jìn)行立法，同時(shí)構(gòu)建國(guó)家范圍的油氣管道安全性評(píng)價(jià)綜合數(shù)據(jù)庫(kù)，確保我國(guó)油氣管道的安全運(yùn)營(yíng)。