国家科学技术进步奖推荐项目公示.pdf
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1、 1 20152015 年度国家科学技术进步奖推荐项目公示年度国家科学技术进步奖推荐项目公示 项目名称 油气管道及储运设施的腐蚀损伤评价、检测与修复关键技术 主要完成人 韩恩厚,王维斌,王俭秋,黄维和,柯伟,陈健峰,刘玲莉,陈新华, 张波,李荣光,陈洪源,方丙炎,郭正虹,闫茂成,薛致远 主要完成单位 中国科学院金属研究所 中国石油天然气股份有限公司管道分公司管道科技研究中心 推荐单位 中国科学院 一、项目简介一、项目简介 管道是油气输运的大动脉, 是国民经济五大运输方式之一。 国内目前在役油气管道总长已超 过国内高速公路总里程。埋地管道是埋在地下的最大钢铁构件,一条管道可长达几千公里,穿越 不
2、同类型的土壤。不同土壤性质及其冬、夏季的冻结与融化,地下水位的变化,以及杂散电流影 响等复杂的环境条件和承受的外力变化等使得油气管道外表面发生腐蚀甚至开裂, 安全运行的难 度和风险不断加大, 安全运行的重要性和紧迫性尤为突出。 一旦发生事故, 容易引起火灾、 爆炸、 中毒、 环境污染等恶性后果, 甚至造成人员伤亡及重大经济损失。 国家对管道安全高度重视, 2010 年月全国人大通过了管道保护法 。国内外的事故表明,腐蚀是管道安全生产及经济运营的 首要问题。特别是恒载荷、近中性 pH 条件下管线钢究竟能否发生应力腐蚀开裂是国际未解决的 难题; 国内一直缺乏对不能实施内检测的管道腐蚀缺陷的准确检测
3、和定位方法; 管道腐蚀损伤如 何影响安全使用、何时维修、何时更换等一直是困扰工业界的问题;我国一直缺乏评价标准;有 效控制管道站场的腐蚀、不停输在线修复是工业界急需的关键技术。2013 年的青岛管道爆炸恶 性事故造成 7.51 亿经济损失、62 人死亡、136 人受伤,其原因是管道的腐蚀造成。 在国家 973 项目“材料的环境损伤行为与失效机理” 、中石油合作项目等多项科研项目的支 持下,开展了管线钢的微观结构、土壤腐蚀电化学、应力腐蚀的机理研究,提出环境断裂的局部 化原理, 首次发现恒载荷下管线钢可以发生应力腐蚀开裂。 通过模拟混合型加载的应力腐蚀试验, 得到土壤移动等横向应力对管线钢应力腐
4、蚀开裂有促进作用。 首次将复合微电极技术与模拟管线 涂层缝隙结合,发现剥离涂层下,国产 X70 管线钢在我国土壤溶液中在开路电位、欠保护和阴极 保护断电情况能够发生穿晶应力腐蚀破裂。提出腐蚀裂纹当量法,基于此于 1995 年率先建立了 管道腐蚀损伤评价方面的中国石油天然气行业标准(SY/T 6151) ,首次把断裂力学方法应用到管 道安全评价标准中,得到了世界领先的评价结果。 对在役管道区域阴极保护调试与评价, 提出了区域阴极保护保护效果评价方法及指标, 建立 了阴极保护数值模拟与优化技术和脉冲电流阴极保护设备,研发出阴极保护电位自动采集系统, 编制了企业标准和作业指导书, 并进行了现场应用推
5、广。 建立了含缺陷管道的导波检测与诊断分 析技术,研制出相关检测设备和配套的数据分析诊断软件。形成了专利、管体缺陷外检测相关企 业标准和技术作业指导书,突破技术壁垒、替代进口。解决了热油管道不停输沟下修复的世界性 难题。研发了管体缺陷修复技术、防腐层修复技术、管道不停输临时用管的维修抢修技术,形成 2 了中国石油天然气行业标准(SY/T 5918) 。 通过 20 余年的研究和积累,形成 3 项国家行业标准、6 项企业标准、11 项技术规程作业 指导书及管理办法,取得 3 件软件著作权,申请专利 22 项(已授权发明专利 13 件、授权实用新 型专利 9 件) ,发表论文 86 篇(含大会特邀
6、报告 11 篇) 。这些技术和标准已经在我国长输管道的 安全评价与腐蚀控制中得到实际应用,近三年节支 10 亿元以上,减少了事故,带来巨大社会效 益。 二、主要完成单位及创新推广贡献二、主要完成单位及创新推广贡献 单位名称 创新推广贡献 中国科学院金 属研究所 1. 运用所提出的环境断裂的局部化原理,提出在恒载荷下管线钢可发生应力腐 蚀,并通过施加系列恒载荷实验证实了恒载荷下管线钢发生应力腐蚀开裂,纠 正了国内外长期认为只要保证管道恒压运行,没有动态应变,管线钢就不会发 生应力腐蚀开裂的错误认识。这项研究结果在 2004 年日本腐蚀会议上首次报 道后,得到加拿大等国家的跟踪研究。 2. 提出腐
7、蚀裂纹当量法,建立我国石油天然气行业标准(SY/T6151-1995) 。首次 系统地把断裂力学方法应用到管道安全评价标准中,通过实际管道爆破试验证 实了该方法的正确性。2009 年与合作单位联合修订,国家能源局发布。 3. 首次将复合微电极技术与模拟管道涂层缝隙结合,发现在开路电位、欠保护和 阴极保护断电情况下,在新疆土壤溶液中剥离涂层下管线钢电位和 pH 满足发 生近中性应力腐蚀开裂的热力学条件, 并通过试验证实了在此条件下, 国产 X70 管线钢在新疆土壤溶液中发生应力腐蚀开裂。 4. 首次考虑了土壤移动等横向应力对管线钢应力腐蚀开裂的影响,利用复合型载 荷发现了土壤移动造成的横向应力对
8、管道开裂有促进作用。 5. 与合作单位联合,应用 SY/T 6151-1995、2009 标准对我国东、西部管网、西 气东输管道等进行了大量的剩余强度和安全评价,并为管道设计和现场铺设管 道提供了避免事故的建设性建议。 6. 研究结果对检测技术提供了技术基础。与合作单位联合,对检测技术在现场应 用的评定和改进做出了贡献。 3 中国石油天然 气股份有限公 司管道分公司 管道科技研究 中心 1. 密切结合中石油东部管网(热油管道)不停输大规模修复改造工程急需,首次 形成了系列实用技术与规程、管理办法和作业指导书;确立了防腐大修选段技 术依据及防腐材料选型要求、技术指标、施工工艺、质量控制及检测方法
9、;研 发出管体缺陷新型修复材料及配套施工工艺与专业机具。研究成果全部应用于 东部管网改造工程,解决了东部热油管道大规模不停输沟下修复的世界性难 题;仅 20052007 年间,指导东部管道完成防腐层大修总计 530.3km、管体缺 陷修复数万处;此后,年均指导防腐层大修逾 120km、管体缺陷修复数千处, 并应用复合材料修复技术成功修复了 140 余处原计划换管的焊缝缺陷管段,效 益显著。 2. 研发出具有自主知识产权的管道超声导波检测设备,建立了配套的检测评价技 术标准,并在国内油气管道、炼化设施上获得良好的应用效果。 3. 研发的埋地管道阴极保护电位自动采集系统和形成基于电流密度的杂散电流
10、 干扰检测评价技术在港枣管道成功应用 3 年多。 4. 研究的站场管道腐蚀控制和干线管道外腐蚀直接评价技术应用于西气东输、铁 大等国内管道并形成了相应的标准规范、评价软件和作业指导书。 5. 完成了管道抢修临时用超高分子量聚乙烯钢骨架复合管的应用研究和配套作 业程序建立,已在中石油管道公司所属的管道维抢修机构应用。 6. 与合作单位联合应用 SY/T6151-1995(-2009)标准对东部管网、 西部管网等进行 了大量的剩余强度和安全评价。 三、三、推广应用情况推广应用情况 本项目研发的管道腐蚀损伤评价方法、损伤(缺陷)检测技术、腐蚀控制技术与维修技术 在行业内被广泛使用。形成:3项行业标准
11、(国家能源局发布),管道行业遵循使用;6项中石油 标准被使用;10项系列技术规程、作业指导书及管理办法,在中石油内执行。近3年节资10亿多 (不完全统计)。 超声导波检测技术从2008年开始先后在中石油管道分公司、西部管道分公司、西气东输管 道分公司、北京天然气管道分公司等被广泛使用。 管体缺陷新型修复材料2005年开始在管道分公司配套使用。管道阴极保护技术从2008年开 始在中石油管道分公司、中石油管道济南输油分公司实际应用。 管道安全评价方法1996年开始先后在中石油东北管网、西部管道、西气东输管道、大连输 油气分公司、沈阳龙昌管道检测中心、西南石油公司等应用,覆盖了中石油的全行业。 主要
12、应用单位情况见下表(中国石油天然气股份有限公司 简称 中石油) 。 应用单位名称 应用技术 应用的起止 时间 应用单位 联系人/电话 经济、 社会效益 (亿) 1 中石油管道分公司 管体缺陷新型修复材 料及应用 2005.07 2014.12 张惠芬/ 0316-2170132 3.2 2 中石油管道分公司 超声导波检测设备与 技术的应用 2008.01 2014.12 张惠芬/ 0316-2170132 2.6404 3 中石油西部管道分 公司 超声导波检测设备与 技术的应用 2009.07 2014.09 吴建成/ 13999227652 1.2747 4 中石油西气东输管 道分公司 超声
13、导波检测设备与 技术的应用 2009.09 2014.12 李海川/ 13901661510 1.2070 5 中石油北京天然气 管道分公司 超声导波检测设备与 技术的应用 2009.01 2014.11 周永涛/ 010-84884433 0.3633 6 中石油管道大连输 油气分公司 埋地管道外腐蚀直接评 价技术 2007.08 2012.12 王巨洪/ 13840950506 1.3545 4 7 中石油管道济南输 油分公司 阴极保护电位自动采 集系统、 杂散电流检测 评价技术 2008.04 2014.12 何飞/ 0531-58818075 0.06306 8 中石油管道分公司 东部
14、管道安全性改造 配套技术 2005.07 2014.12 张惠芬/ 0316-2170132 9 石油工业油气储运标 准化技术委员会 东部管道安全性改造 配套技术 2009.07 2014.12 刘艳双/ 0316-2312208 10中石油西部管道分 公司 管道腐蚀损伤的安全评 价 1996.01 现在 吴建成/ 0991-6996824 11中石油西气东输管 道分公司 管道腐蚀损伤的安全评 价 2007.01 现在 李海川/ 13901661510 12沈阳龙昌管道检测 中心 管道腐蚀损伤的安全评 价 1996.01 现在 王博/ 024-22989284 13 中石油西南石油公 司 管道
15、腐蚀损伤的安全 评价 2011.12 2014.12 余东亮/ 四、曾获科技奖励情况四、曾获科技奖励情况 获奖项目名称 获奖时间 奖项名称 奖励等级 主要获奖人 授奖单位 油气管道的腐蚀 损伤评价及维修 技术 2012 年 07 月 02 日 辽宁省科学 技术奖 一等 韩恩厚、艾慕阳、 王俭秋、王维斌、 柯伟 辽宁省科学技术 奖励委员会 超声导波检测设 备的研制开发与 应用 2011 年 05 月 06 日 石油和化工 自动化行业 科学技术奖 一等 王维斌、佟文强、 刘广文、王禹钦、 康叶伟 中国石油和化工 自动化应用协会 五、主要知识产权证明目录五、主要知识产权证明目录 知识产权类别 知识产
16、权具体 名称 国家 (地区) 授权号 授权 日期 权利人 发明人 发明专利 一种杂散干扰 腐蚀风险的室 内模拟方法及 装置 中国 ZL201010 215128.1 2013 年 07 月 03 日 中国石 油天然 气股份 有限公 司 陈新华;吴长访; 张丰;刘玲莉;郝 建斌;王维斌;薛 致远;陈洪源 发明专利 一种杂散电流 干扰模拟优化 装置 中国 ZL201010 215130.9 2013 年 04 月 24 日 中国石 油天然 气股份 有限公 司 吴长访;陈新华; 刘玲莉;张丰;郝 建斌;王维斌;陈 洪源;薛致远;王 禹钦 5 发明专利 一种管道本体 缺陷快速检测 方法 中国 ZL20
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