全俄管道建設(shè)和管道應(yīng)用科學(xué)研究院(ОАО ВНИИСТ)是俄羅斯國(guó)家石油和天然氣管道運(yùn)輸系統(tǒng)制造先驅(qū)之一。參加了前蘇聯(lián)和世界40多個(gè)國(guó)家的450多項(xiàng)主要管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)建設(shè)工作(圖1)。多年來(lái)，在石油管道技術(shù)領(lǐng)域的水平已經(jīng)遙遙領(lǐng)先，可以在短時(shí)間內(nèi)解決管壁問(wèn)題。在線(xiàn)路檢測(cè)、診斷腐蝕情況、振動(dòng)診斷、X光和磁控制方面有自己的獨(dú)創(chuàng)方法。
該研究院獨(dú)特的焊縫強(qiáng)度檢測(cè)工藝在長(zhǎng)距離、復(fù)雜工況管道應(yīng)用中的作用令同行刮目相看。
推行技術(shù)監(jiān)督結(jié)果
計(jì)算自動(dòng)化信息系統(tǒng)
工業(yè)和環(huán)境安全在很大程度上取決于管道運(yùn)輸設(shè)施在其生命周期各個(gè)階段綜合質(zhì)量的有效控制。制造商根據(jù)用戶(hù)的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)文件要求設(shè)計(jì)、生產(chǎn)符合產(chǎn)品技術(shù)性能的產(chǎn)品，產(chǎn)品質(zhì)量是管道運(yùn)輸可靠和安全性指標(biāo)之一，而對(duì)于長(zhǎng)距離輸油管道來(lái)說(shuō)，焊縫強(qiáng)度又是重中之重。
目前在世界一些工廠(chǎng)里，由于生產(chǎn)和使用管道過(guò)程中缺乏相應(yīng)的技術(shù)法規(guī)，對(duì)于嚴(yán)格檢測(cè)板材連續(xù)性這項(xiàng)工藝沒(méi)有完善應(yīng)用。在板材技術(shù)監(jiān)督和管道安放工作中發(fā)現(xiàn)，約有43%被淘汰的板子板厚有非允許范圍內(nèi)的傾斜，約33%的板材不具備連續(xù)性。這在管道生產(chǎn)中歸屬質(zhì)量保證問(wèn)題，因此必須完善軋板工藝和金屬密度厚度檢測(cè)工藝以及管道生產(chǎn)中軋制工藝。
必須承認(rèn)，管道生產(chǎn)(塑形、擴(kuò)張、水壓試驗(yàn))時(shí)，對(duì)技術(shù)工序中的板材斷面動(dòng)力學(xué)研究不夠。為了提高管道質(zhì)量，需研究現(xiàn)有石油管道使用中得到的數(shù)據(jù)，并在生產(chǎn)完成階段應(yīng)用各種輔助方法檢測(cè)成品管連續(xù)性。
控制管道系統(tǒng)全面質(zhì)量的主要組成部分是石油管道技術(shù)診斷，包括施工和使用過(guò)程中的線(xiàn)性部分內(nèi)容、抽水站和油庫(kù)的技術(shù)診斷。
使用過(guò)程中，線(xiàn)性部分的確診按常規(guī)技術(shù)采用內(nèi)管探傷儀與外部診斷治療起動(dòng)接收室無(wú)損檢測(cè)相結(jié)合的方法，還有構(gòu)件、維修結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品數(shù)量與各段的聲發(fā)射檢測(cè)，特別是內(nèi)管探傷儀不能做到的檢測(cè)相結(jié)合的方法。鑒定包括電測(cè)絕緣層狀態(tài)，查明抗腐蝕危險(xiǎn)段并研究系統(tǒng)電化學(xué)保護(hù)狀態(tài)。
診斷管道系統(tǒng)的技術(shù)狀態(tài)要以各種診斷方法的缺陷和其數(shù)據(jù)相結(jié)合為基礎(chǔ)進(jìn)行確診。采用定向方法確定有故障管道部分的剩余壽命和安全使用期。
將缺陷數(shù)據(jù)、強(qiáng)度和耐久性計(jì)算結(jié)果，以及計(jì)劃和完成維修資料，記錄到診斷項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫(kù)中，在下一次調(diào)查和編制維修計(jì)劃時(shí)使用(見(jiàn)圖2)。在進(jìn)行管道運(yùn)輸項(xiàng)目技術(shù)狀態(tài)評(píng)估時(shí)采用計(jì)算分析法，特別是在無(wú)損檢測(cè)法綜合技術(shù)診斷階段必須注意提高測(cè)量缺陷的準(zhǔn)確性。其中，包括完善最廣泛使用的聲波檢測(cè)法。
運(yùn)用超聲波檢測(cè)
遠(yuǎn)距離和高難度管線(xiàn)
在應(yīng)用相控陣換能器超聲探傷儀基礎(chǔ)上，顯著減少了缺陷大小的測(cè)量誤差，確定缺陷類(lèi)型并按焊縫截面設(shè)定了它們的位置。自動(dòng)移動(dòng)掃描儀可以得到缺陷圖像，見(jiàn)圖3。
這項(xiàng)工作的重要方向是，建立焊接和不去防腐層鋼罐壁母材的超聲檢測(cè)工藝。通過(guò)涂層進(jìn)行超聲波檢測(cè)，有效地節(jié)省了浪費(fèi)的資源(檢測(cè)前去除防腐層和之后恢復(fù)防腐層)，保護(hù)了涂層。根據(jù)研究制定了管道橫向焊縫數(shù)字化X射線(xiàn)攝影行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)性文件替代多次靈活薄板繼電存貯X光膠片。
在這些薄片上隱藏的影像依靠電子激勵(lì)電離輻射形成，與靠不可逆光化學(xué)過(guò)程形成的X射線(xiàn)膠片有區(qū)別。激光束輻射已曝光的薄板后X光射線(xiàn)激發(fā)電子的能量以光的形式釋放，而光輻射每個(gè)點(diǎn)由掃描裝置依次讀取，類(lèi)似于數(shù)碼照相機(jī)，形成被檢測(cè)項(xiàng)目的數(shù)字影像。
影像傳遞到計(jì)算機(jī)后，用亮光照射薄板，它釋放所有儲(chǔ)存能量并可以重復(fù)使用。多次使用記憶薄板替代X膠片，與膠片曝光時(shí)間相比，薄板的曝光時(shí)間明顯減少了，提高了檢測(cè)效率和影像質(zhì)量，確認(rèn)了極具吸引力的X射線(xiàn)新方法地位，見(jiàn)圖4。
兩種新方法實(shí)現(xiàn)了以電子方式記錄檢測(cè)結(jié)果，減化了歸檔成本，每個(gè)焊縫建立計(jì)算數(shù)據(jù)庫(kù)，并將檢測(cè)結(jié)果用電子郵件傳送到任何地址。
自動(dòng)超聲檢測(cè)重復(fù)數(shù)碼X射線(xiàn)照相新工藝的應(yīng)用，可以得到所研究焊縫段適用性的結(jié)論。
生產(chǎn)的管道運(yùn)輸產(chǎn)品進(jìn)行獨(dú)立技術(shù)監(jiān)督，應(yīng)該在供貨方向用戶(hù)推薦該廠(chǎng)產(chǎn)品可用(不可用)的技術(shù)審核之前完成。技術(shù)審核要在與每個(gè)工廠(chǎng)協(xié)商定的技術(shù)監(jiān)督方案基礎(chǔ)上進(jìn)行。根據(jù)選擇方案觀(guān)察所有主要階段和決定產(chǎn)品質(zhì)量的監(jiān)督環(huán)節(jié)——從材料和零部件進(jìn)貨檢驗(yàn)到成品裝運(yùn)。技術(shù)監(jiān)督專(zhuān)家們蒞臨每個(gè)重要技術(shù)工序，進(jìn)行管道產(chǎn)品認(rèn)證。這項(xiàng)調(diào)整工藝保證供應(yīng)產(chǎn)品符合用戶(hù)要求。全俄管道建設(shè)和管道應(yīng)用科學(xué)研究院在俄羅斯提供技術(shù)監(jiān)督的區(qū)域如圖5。
全俄管道建設(shè)和管道應(yīng)用科學(xué)研究院在東西伯利亞太平洋石油管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)中起了關(guān)鍵作用。2005年6月向“石油運(yùn)輸”股份公司提交了設(shè)計(jì)技術(shù)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)。輸送管道長(zhǎng)度近4400公里，第一次為俄羅斯石油出口商開(kāi)啟了亞太平洋石油輸出通道，使國(guó)家東部地區(qū)得到了強(qiáng)勁發(fā)展。東西伯利亞太平洋管線(xiàn)在距離上、在路線(xiàn)復(fù)雜性上——有多年凍土、地震危險(xiǎn)區(qū)、斷層、滑坡、700多條河流，超過(guò)一百條公路和鐵路，數(shù)百英里的濕地，最終，石油管道還應(yīng)能承受100個(gè)大氣壓的壓力。這次設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)在許多方面創(chuàng)下了世界石油管道設(shè)計(jì)實(shí)踐上的惟一。
全俄管道建設(shè)和管道應(yīng)用科學(xué)研究院承接了許多石油公司的大型合作項(xiàng)目，與100多個(gè)大型俄羅斯及國(guó)外石油運(yùn)輸公司進(jìn)行了合作，其中，包括俄羅斯“天然氣工業(yè)”股份公司、ТНК-BP、“建筑運(yùn)輸”股份公司“石油運(yùn)輸”股份公司和“石油產(chǎn)品運(yùn)輸”股份公司等。今后，全俄管道建設(shè)和管道應(yīng)用科學(xué)研究院計(jì)劃建造管道自動(dòng)化平臺(tái)基地，運(yùn)用現(xiàn)代化高新技術(shù)管理運(yùn)轉(zhuǎn)新設(shè)備。
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