中國網(wǎng)|鳳凰網(wǎng)|祖國網(wǎng)|中國日報：創(chuàng)新管道技術(shù) 鑄就大國重器——記中國石油大學(xué)(北京)董紹華教授
發(fā)布時間:2023-07-31 | 來源：中國網(wǎng) 鳳凰網(wǎng) 祖國網(wǎng) 中國日報 | 瀏覽量：
據(jù)《天工開物》記載,，我國早在2000多年前的秦漢時期,，人們就用打通的竹節(jié)連接起來做管道，用于輸送鹵水，史書稱“筧”或“枧”,，這是最早關(guān)于管道的記錄,。進入近代以來,，隨著工業(yè)革命的發(fā)展,，現(xiàn)代生產(chǎn)對大石油天然氣等能源的需求越來越大，伴之而來的是油氣的存儲和運輸問題,，管道運輸成為油氣運輸?shù)闹饕绞?。我國建國之初，管道運輸總里程才200多公里,，到如今,，我國各類油氣管道總長度已達(dá)200多萬公里，包括長輸,、集輸,、海底、燃?xì)獾裙芫W(wǎng),，已踏入世界管道技術(shù)先進行列,。
國家“萬人計劃”科技領(lǐng)軍人才、科技部“中青年科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才”,、中國石油大學(xué)（北京）的董紹華教授,，作為我國油氣管道完整性技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)始人,，他主要研究方向為管道運行維護技術(shù)、管道安全評價技術(shù),、管道信息工程技術(shù),，并致力于完整性管理技術(shù)的推廣和應(yīng)用，組建了我國第一個管道完整性技術(shù)團隊,，形成了管道完整性技術(shù)研究領(lǐng)域,、開展管道數(shù)據(jù)平臺、風(fēng)險識別評價,、檢測,、評估,、修復(fù)等技術(shù)為一體多元化創(chuàng)新基地,。為推動中國管道完整性技術(shù)與國際先進技術(shù)接軌做出突出貢獻，為推動管道安全領(lǐng)域的技術(shù)進步功不可沒,。
矢志科研創(chuàng)新 突破核心技術(shù)
我國作為世界上最大的能源生產(chǎn)和消費國,，是能源利用效率提高最快的國家，就能源儲運來說,，管道運輸是目前最普遍,、最經(jīng)濟、最安全的運輸方式,。但一直以來,，我國長輸管道安全領(lǐng)域長期存在四個方面難題：一是老舊管道缺陷數(shù)量大且復(fù)雜，螺旋焊縫不能檢測,，管道內(nèi)檢測精度低的難題,；二是管道系統(tǒng)完整性的定量化評價方法欠缺，準(zhǔn)確度和精度無法滿足需求的難題,；三是管道不停輸修復(fù)技術(shù)缺乏,，風(fēng)險控制的難題；四是基于大數(shù)據(jù)與人工智能的油氣儲運設(shè)施智能監(jiān)測和動態(tài)預(yù)警方面存在空白,。
為了解決上述難題,，董紹華承擔(dān)了多項國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金,、國家重大儀器專項等,，面向國家管道安全保障需求，致力解決我國長輸油氣管網(wǎng)完整性領(lǐng)域的“卡脖子”難題,。他針對我國長輸管道系統(tǒng)的完整性理論缺乏,，缺陷檢測技術(shù)精度低，復(fù)雜工況監(jiān)測技術(shù)缺乏,，完整性評價準(zhǔn)確度差,、管道修復(fù)可靠性低等重大問題,，建立了一套完善的管道完整性技術(shù)體系和理論方法，突破了國外核心技術(shù)封鎖,。
首先,，建立了復(fù)雜缺陷全向激勵耦合磁場理論方法，研發(fā)了管道超高清三軸數(shù)字化漏磁內(nèi)檢測新技術(shù),，探頭通道間距達(dá)到亞毫米級,，解決了類裂紋、軸向溝槽等不能檢測的難題,。并基于復(fù)雜環(huán)境運行多姿態(tài)耦合研究,，研發(fā)了高精度多通道變形檢測器，提出了拓?fù)錁O值變形算法,，解決了小變形,、小曲率等檢測難題。研發(fā)了聲磁融合檢測技術(shù),，將聲場與漏磁場高度融合,，解決油氣介質(zhì)輸送過程中的微泄漏、小泄漏檢測難題,；管道三軸超高清數(shù)字一體化檢測器實現(xiàn)多缺陷及變形一次性檢測,，攻克了我國管道內(nèi)檢測“卡脖子”的難題。
其次,，建立了基于大數(shù)據(jù)的復(fù)雜缺陷風(fēng)險融合模型,，提出了多因素耦合雙重判據(jù)失效評估與可靠性模糊評價方法，開發(fā)首套管道完整性超級評價系統(tǒng)軟件包,，實現(xiàn)了管道安全等級準(zhǔn)確評價和數(shù)據(jù)對齊,；
再次，發(fā)明了管道復(fù)合材料有機注劑以及多米諾效應(yīng)管道修復(fù)技術(shù)與裝備,，包括環(huán)氧注入工藝,、浸潤式復(fù)合纖維修復(fù)材料，解決以往修復(fù)過程中降壓,、降量及放空難題,，大幅度提高生產(chǎn)效率；
最后,，董紹華帶領(lǐng)團隊開發(fā)出國內(nèi)首套管道焊縫射線底片AI智能識別系統(tǒng),，缺陷檢出率達(dá)到98％以上、缺陷誤檢率小于3％,，解決了人工評片成本高,、效率低，存在錯評、漏評等難題,。此外還開發(fā)了高精度地質(zhì)災(zāi)害管道綜合監(jiān)測系統(tǒng),、基于大數(shù)據(jù)的管道 GIS 決策支持系統(tǒng)等。
在學(xué)術(shù)方面,，董紹華理論成果亦頗為顯著：近年來發(fā)表論文150余篇,，其中SCI／EI收錄50余篇，出版中英文學(xué)術(shù)專著和教材22部,，授權(quán)發(fā)明專利47項,，主持國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)8部，他還牽頭編制并發(fā)布了“地上石油儲（備）庫完整性管理規(guī)范GB42097－2022”,，為相關(guān)研究提供重要的科學(xué)價值和應(yīng)用價值,。
作為國家重點研發(fā)計劃項目負(fù)責(zé)人，董紹華針對我國石油儲（備）庫風(fēng)險管控等方面存在的問題,，提出了儲（備）庫一體化風(fēng)險管控技術(shù)的核心架構(gòu)及功能體系,，建立了儲（備）庫全生命周期數(shù)據(jù)庫，開發(fā)形成了基于多米諾效應(yīng)的定量風(fēng)險評價方法,；開發(fā)了應(yīng)急決策支持子系統(tǒng),，建立了儲（備）庫應(yīng)急救援路線優(yōu)化模型,?？傊B華面向我國能源安全,，建立的管道安全運行保障體系和完整性技術(shù)體系,，解決了我國管道安全保障的多項技術(shù)難題，為國家能源供給和安全保障做出了重大貢獻,。
成果推廣應(yīng)用 服務(wù)國家需求
讀萬卷書,，無懼千難萬難；行萬里路,，不怕路途遙遠(yuǎn),。科技服務(wù)社會,、造福于民,，才是科研的最終意義。立足國家重大戰(zhàn)略需求,，董紹華實現(xiàn)了完整性技術(shù)領(lǐng)域的重大突破,，成果在西氣東輸、北京燃?xì)?、中石油,、中石化、中海油等國?nèi)外200萬公里管線上廣泛應(yīng)用，社會經(jīng)濟效益顯著,，成果整體達(dá)到國際先進水平,。
裝備是發(fā)展之基，尤其在油氣行業(yè),，是保障國家能源安全的關(guān)鍵所在,，目前，董紹華已研制裝備100余臺套,，消除油氣管道安全生產(chǎn)重大隱患131次,，長輸管道事故率由0．4次／千公里年降低到0．15次／千公里年（事故降低 60％），提供了重要技術(shù)支撐,，新增產(chǎn)值 65．3 億元,，近三年經(jīng)濟效益20．9 億元。其成果推動了管道完整性技術(shù)進步,，技術(shù)成果還在俄羅斯,、南蘇丹、哈薩克斯坦等8個國家推廣應(yīng)用,，大大提升管道完整性領(lǐng)域國際競爭力,，取得了顯著的社會經(jīng)濟價值。
董紹華還充分發(fā)揮“產(chǎn),、學(xué),、研、用”優(yōu)勢,，立足國計民生需求,，開展了《智慧燃?xì)夤芫W(wǎng)安全運行保障關(guān)鍵技術(shù)與裝備及工業(yè)化應(yīng)用》項目，攻克了燃?xì)庑袠I(yè)長期以來的管道缺陷檢測,、泄漏精準(zhǔn)定位,、快速修復(fù)等技術(shù)難題，取得重大突破和技術(shù)升級換代,，并在燃?xì)夤芫W(wǎng)檢測評估及風(fēng)險控制理論上取得重要進展,。
作為北京市應(yīng)急管理學(xué)科帶頭人、北京市高精尖學(xué)科“城市能源安全與供給保障”學(xué)科帶頭人,，董紹華長期與企業(yè)深度合作,，致力于城市安全保障，為北京市,、深圳,、廣州等超大城市推進完整性管理技術(shù)。成果已應(yīng)用與北京燃?xì)夤芫W(wǎng)644萬戶,，燃?xì)夤芫W(wǎng)2．58萬公里,，十年來,，北京燃?xì)饧瘓F全面推廣被董紹華牽頭的聯(lián)合研究成果，使燃?xì)夤芫W(wǎng)的事故率降低了56％,，為“平安北京”做出突出貢獻,。他的研究成果現(xiàn)已在60多座城市，2000 多座燃?xì)庹緢?、全?0萬個燃?xì)庑孤┍O(jiān)測點推廣應(yīng)用,，保障了超大城市管網(wǎng)運行安全，為推進城市燃?xì)夤芫W(wǎng)安全做出突出貢獻,。
為了保障管道安全,，董紹華多次帶領(lǐng)團隊，奔赴險情一線,，以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度和過硬的水平,，保障城市管道平穩(wěn)運行，守護群眾生命安全,。2020年1月30日,，疫情最嚴(yán)重期間，他帶領(lǐng)團隊一行4人克服重重困難,，從北京趕赴深圳,，搶險位于深圳市區(qū)超過80％壁厚的嚴(yán)重腐蝕點，化解了國家管網(wǎng)華南分公司的管道泄漏風(fēng)險,，排查了從惠州到媽灣全長105公里的成品油輸運管線,，保障了運輸管道的安全。
2022年3月14日,，北京香巖寺燃?xì)庑孤?，搶險刻不容緩,，接到通知后,，董紹華身先士卒，帶領(lǐng)團隊深入現(xiàn)場仔細(xì)研判,，快速準(zhǔn)確地找到管道的漏點,，提供技術(shù)支撐和決策，提出了“焊接＋套筒”修復(fù)的改進方式,，有條不紊地開展搶修,。這次高效的燃?xì)庑孤岆U作業(yè)，保護了這座古色古香的寺宇遺跡,，也為國家和人民避免了不必要的經(jīng)濟損失,。
2023年5月中國石油西南油氣田頁巖氣管線發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，管道發(fā)生嚴(yán)重移位,，投產(chǎn)管道安全受到嚴(yán)重影響,，董紹華教授團隊立即攜帶自主研發(fā)的管道絕對應(yīng)力檢測裝備，冒著大雨和滑坡災(zāi)害的風(fēng)險，到達(dá)現(xiàn)場對管道的應(yīng)力開展全面檢測,，給出應(yīng)力削減措施,，效果良好，有力的保證了我國頁巖氣田投產(chǎn),。
此外,，董紹華還推進了海底管道領(lǐng)域的技術(shù)進步，解決海底管道檢測評價與風(fēng)險控制等難題,，社會經(jīng)濟意義重大,。一是開發(fā)了高通過性的幾何變形檢測器和管道內(nèi)檢測中心線測繪系統(tǒng)，有效解決了管道懸空,、漂移等重大危害的檢測問題,；二是開發(fā)首套海底管道完整性超級評價系統(tǒng)。提出了復(fù)雜工況環(huán)境下海底管道失效機理與風(fēng)險控制方法,；三是形成了一套海底管道屈曲理論分析模型和解析計算方法,。為海底油氣管道系統(tǒng)的安全可靠提供了有力的技術(shù)保障。
目前董紹華團隊正在布局氫能輸送領(lǐng)域的發(fā)展,，瞄準(zhǔn)國家能源安全保障的重大需求,，搭建“國家氫能輸送關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)平臺”，包括氫能輸送與利用,、能源供應(yīng)鏈安全與保障機制,，現(xiàn)與中海油合作開展海上平臺管線、閥門及密封摻氫損傷實驗研究,，與北京燃?xì)饧瘓F合作開展摻氫對中低壓燃?xì)夤芫W(wǎng)設(shè)施搶修作業(yè)影響及應(yīng)對措施研究,，正在開展河北省天然氣、新奧燃?xì)?、山東省“氫進萬家”摻氫／氫氣輸送工程,，以解決我國“氫進萬家”存在的關(guān)鍵性技術(shù)問題，助力我國“碳達(dá)峰,、碳中和”目標(biāo)的實現(xiàn),。
致力中國管道安全服務(wù)20多年，服務(wù)國家需求,，創(chuàng)造社會價值,，優(yōu)秀的科研成果和突出的社會貢獻，為董紹華帶來了無數(shù)榮譽光環(huán)：2017年教育部高等學(xué)?？萍歼M步獎一等獎,、榮膺“科學(xué)中國人2017年度人物”稱號、2018年榮獲國家技術(shù)發(fā)明獎二等獎,、2022年榮獲北京市科技進步獎一等獎,、2016年和2021年都榮獲中國石油與化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會科技進步獎一等獎,。他編輯出版的《管道完整性管理技術(shù)叢書》一套十本，是我國管道完整性管理領(lǐng)域最全面,、最系統(tǒng),、最權(quán)威、最實用的一套集大成工具書,，榮獲2021年度石油石化企業(yè)管理現(xiàn)代化創(chuàng)新優(yōu)秀著作一等獎,。這些榮譽獎項，見證了董紹華的科研人生,，更見證了中國管道技術(shù)的發(fā)展歷程,，讓董紹華成為國內(nèi)外管道完整性研究領(lǐng)域的領(lǐng)航者。
注重黨建引領(lǐng) 推動學(xué)科發(fā)展
自2001年博士畢業(yè),，如今,，董紹華已在管道安全研究領(lǐng)域深耕了20余年，作為一名科研人員,，他大半生時間都和管道技術(shù)打交道,。作為博士生導(dǎo)師，他也肩負(fù)為國家培養(yǎng)人才的責(zé)任,，他的課題組在校碩士和博士50余人,，現(xiàn)已培養(yǎng)畢業(yè)的碩士博士30余人，畢業(yè)生90％均投身于國家能源行業(yè),，服務(wù)國家能源戰(zhàn)略需求,。而且，他還指導(dǎo)學(xué)生發(fā)表論文曾兩獲中國石油科學(xué)十佳論文獎,。
作為一名共產(chǎn)黨員,，董紹華擔(dān)任中石大安全工程系教工黨支部書記，他始終站在黨和國家事業(yè)發(fā)展全局的高度,，樹立黨建工作與學(xué)科建設(shè)相融合的理念,，深入學(xué)習(xí)黨和國家對于能源安全領(lǐng)域的方針政策，致力安全學(xué)科的發(fā)展以及人才培養(yǎng)的情況,，積極推進落實“十四五”規(guī)劃任務(wù),，以黨建引領(lǐng)推動安全學(xué)科高質(zhì)量發(fā)展。
一直以來,，董紹華都堅持以黨的政治建設(shè)為統(tǒng)領(lǐng)，持續(xù)加強思想建設(shè),；發(fā)揮模范作用,、提升業(yè)務(wù)能力，深入企業(yè)安全生產(chǎn)一線,，發(fā)揮好先鋒模范作用,，不斷加強科研合作交流,、促進黨建與業(yè)務(wù)深入融合，加強隊伍建設(shè),，推動學(xué)科發(fā)展,。
重任未變，情懷不改,；人生當(dāng)拼,，不負(fù)韶華。正如他的名字一樣,，董紹華將自己的青春韶華都獻給了國家油氣管道安全研究,。未來，他不會停下腳步,，將繼續(xù)帶領(lǐng)團隊開拓創(chuàng)新,、砥礪前行，將管道安全的話語權(quán)更牢固地掌握在我國手中,。
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（編輯 劉曉琳）
