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(jìn)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)闹饕绞健Ｎ覈▏酰艿肋\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(jìn)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(hù)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(tuán)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(jìn)技術(shù)接軌做出突出貢獻(xiàn)，為推動管道安全領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)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(jì)、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(jī)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(tuán)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。總之，董紹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(xiàn)。
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)狻⒅惺汀⒅惺⒅泻Ｓ偷葒鴥?nèi)外200萬公里管線上廣泛應(yīng)用，社會經(jīng)濟(jì)效益顯著，成果整體達(dá)到國際先進(jìn)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(jì)效益20．9 億元。其成果推動了管道完整性技術(shù)進(jìn)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(jì)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(jìn)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(jìn)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(tuán)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(xiàn)。他的研究成果現(xiàn)已在60多座城市，2000 多座燃?xì)庹緢觥⑷珖?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(jìn)城市燃?xì)夤芫W(wǎng)安全做出突出貢獻(xiàn)。
為了保障管道安全，董紹華多次帶領(lǐng)團(tuán)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(hù)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(tuán)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)庑孤瑩岆U刻不容緩，接到通知后，董紹華身先士卒，帶領(lǐng)團(tuán)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(jìn)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(hù)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(jì)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(tuán)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(jìn)了海底管道領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)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(jì)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(jī)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(tuán)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(jī)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(tuán)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)狻⑸綎|省“氫進(jìn)萬家”摻氫／氫氣輸送工程，以解決我國“氫進(jìn)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(xiàn)，為董紹華帶來了無數(shù)榮譽(yù)光環(huán)：2017年教育部高等學(xué)校科技進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(yù)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(jìn)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(qiáng)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(qiáng)科研合作交流、促進(jìn)黨建與業(yè)務(wù)深入融合，加強(qiáng)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(xiàn)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(tuán)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）
