胡江鋒 鄒斌

西部管道公司

由于建設(shè)時(shí)期技術(shù)水平限制和焊接施工質(zhì)量控制不當(dāng)?shù)葐栴}，管道焊縫一直是管道最薄弱的部位，加之受土體移動(dòng)等附加載荷的影響，焊縫開裂事故時(shí)有發(fā)生。2011年以來，中國石油共發(fā)生8起新建管道焊縫開裂事故，調(diào)查結(jié)果表明，其中6起存在明顯焊接缺陷，2起存在較大外部載荷[1]。作為中石油新投產(chǎn)管道最多、管轄管道里程最長(zhǎng)的西部管道公司，近年來在管道異常焊縫風(fēng)險(xiǎn)管控方面進(jìn)行了積極探索。

1 異常焊縫風(fēng)險(xiǎn)管控難點(diǎn)

（1）漏磁內(nèi)檢測(cè)技術(shù)對(duì)檢測(cè)焊縫缺陷有局限性隨著數(shù)據(jù)分析技術(shù)的不斷進(jìn)步，應(yīng)用高清漏磁內(nèi)檢測(cè)技術(shù)可以有效檢出未焊滿、過度打磨，開口較大的未熔合、未焊透，較大尺寸的咬邊等缺陷并進(jìn)行尺寸量化，但受限于漏磁檢測(cè)技術(shù)原理，對(duì)于開口較小的未熔合、未焊透、裂紋及小尺寸咬邊等缺陷，該技術(shù)缺乏高精度的檢測(cè)能力[2]。

（2）檢測(cè)單位無法提供成熟的缺陷分級(jí)排序業(yè)界目前尚未建立成熟的異常焊縫失效風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)原則和相關(guān)數(shù)據(jù)庫，只是對(duì)異常焊縫進(jìn)行簡(jiǎn)單分級(jí)，如何有針對(duì)性地選擇失效風(fēng)險(xiǎn)較高異常焊縫進(jìn)行開挖驗(yàn)證是我們亟需解決的問題。

例如：某輸氣管道長(zhǎng)197km，內(nèi)檢測(cè)共報(bào)告異常環(huán)焊縫483處，平均每公里管道有異常焊縫2.5處。但報(bào)告僅給出了異常環(huán)焊縫的環(huán)向長(zhǎng)度和軸向?qū)挾龋�由于沒有成熟的風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)原則，導(dǎo)致開挖驗(yàn)證工作缺乏依據(jù)。異常環(huán)焊縫沿里程分布情況如圖1所示。

（3）焊縫缺陷評(píng)價(jià)難度大

目前，可以依據(jù)API579-2007《服役適用性評(píng)價(jià)》、BS7910-2013《金屬結(jié)構(gòu)缺陷可接收性評(píng)價(jià)導(dǎo)則》等標(biāo)準(zhǔn)對(duì)焊縫缺陷進(jìn)行評(píng)價(jià)。根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)時(shí)需要以三個(gè)方面的數(shù)據(jù)。一是缺陷類型；二是缺陷定量尺寸；三是選取評(píng)價(jià)所需的必要參數(shù)。在確定缺陷類型、量化缺陷尺寸過程中，射線、超聲等建設(shè)期普遍應(yīng)用的無損檢測(cè)技術(shù)因其缺陷性對(duì)在役管道不適用或無法有效判定缺陷類型，需要綜合應(yīng)用相控陣、TOFD等無損檢測(cè)方法才能確定缺陷性質(zhì)、量化缺陷尺寸。特別是焊縫附近平面型缺陷，需要借助多種無損檢測(cè)對(duì)其三維尺寸進(jìn)行量化和規(guī)則化。在評(píng)價(jià)參數(shù)選取方面，由于在役管道斷裂韌性、殘余應(yīng)力、二次應(yīng)力、沖擊功等評(píng)價(jià)所需參數(shù)依靠現(xiàn)有技術(shù)手段較難準(zhǔn)確取值，在評(píng)價(jià)過程中往往只能選取相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中推薦的保守值，評(píng)價(jià)過程受評(píng)價(jià)人員經(jīng)驗(yàn)等主觀因素的影響較大，參數(shù)取值很難與實(shí)際保持一致，導(dǎo)致計(jì)算承壓能力往往與實(shí)際偏差較大。

（4）焊縫缺陷維修難度大

目前，針對(duì)焊縫缺陷的主要修復(fù)方式為換管，而換管作業(yè)需要停輸、放空（排油）、置換等工作，不但會(huì)影響正常的生產(chǎn)運(yùn)行，而且作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)高，成本較大。而對(duì)于采用套筒或復(fù)合材料等其他在線修復(fù)方式，業(yè)界還存在不同意見。

2 開展的相關(guān)探索性工作

面對(duì)漏磁內(nèi)檢測(cè)報(bào)告的數(shù)以萬計(jì)的異常焊縫，西部管道公司按照基于風(fēng)險(xiǎn)的完整性管理方法，在風(fēng)險(xiǎn)管控方面開展了相關(guān)探索性工作，并對(duì)風(fēng)險(xiǎn)較高的近千處異常焊縫逐步進(jìn)行了開挖檢測(cè)和評(píng)價(jià)。

（1）建立異常焊縫開挖檢測(cè)選點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)

從大數(shù)據(jù)理念出發(fā)，分析異常焊縫與其他信息相關(guān)性，優(yōu)化異常焊縫開挖選點(diǎn)原則。一是梳理內(nèi)檢測(cè)報(bào)告的異常焊縫，深入分析檢測(cè)數(shù)據(jù)，關(guān)注混合型缺陷、承包商推薦開挖的異常焊縫。二是梳理建設(shè)期數(shù)據(jù)，對(duì)齊建設(shè)期與內(nèi)檢測(cè)焊縫數(shù)據(jù)，建立高后果區(qū)焊縫、連頭口（金口）焊縫、返修口焊縫、超標(biāo)斜接焊縫、短管節(jié)焊縫、與施工資料無法對(duì)應(yīng)的焊縫等相關(guān)特殊焊縫臺(tái)賬。三是梳理運(yùn)營(yíng)期風(fēng)險(xiǎn)管理成果，結(jié)合運(yùn)營(yíng)期風(fēng)險(xiǎn)管理數(shù)據(jù)，關(guān)注高后果區(qū)、高風(fēng)險(xiǎn)段內(nèi)的異常焊縫；四是關(guān)注搶修難點(diǎn)管段的異常焊縫。

綜合以上數(shù)據(jù)相關(guān)性，縮小了異常焊縫開挖選點(diǎn)范圍，公司關(guān)注的異常焊縫數(shù)量級(jí)由104降低到102。

（2）完善異常焊縫無損檢測(cè)流程

按照由外及內(nèi)，先表面后內(nèi)部，先定性后定量的檢測(cè)原則開展無損檢測(cè)工作，綜合判斷缺陷類型量化尺寸。采用的主要檢測(cè)方法有目視檢測(cè)、超聲檢測(cè)、磁粉檢測(cè)、射線檢測(cè)、超聲檢測(cè)、相控陣檢測(cè)和TOFD檢測(cè)。遵循的一般原則如下：

①焊縫異常的開挖復(fù)查，必須進(jìn)行目視檢測(cè)和超聲波測(cè)厚。

②結(jié)合目視檢查和超聲測(cè)厚結(jié)果，對(duì)焊縫異常處先進(jìn)行磁粉檢測(cè)，以找出環(huán)焊縫表面及近表面缺陷。

對(duì)于無法進(jìn)行磁粉檢測(cè)的管段，應(yīng)進(jìn)行滲透檢測(cè)，以找出環(huán)焊縫表面開口型缺陷。

③焊縫異常部位不能排除存在埋藏缺陷時(shí)，使用“射線檢測(cè)+超聲檢測(cè)”或TOFD等檢測(cè)方法。

④當(dāng)采用兩種或兩種以上的檢測(cè)方法對(duì)同一部位進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，應(yīng)按各自的方法評(píng)定級(jí)別。如果采用同種檢測(cè)方法、不同檢測(cè)工藝進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)結(jié)果不一致時(shí)，應(yīng)以質(zhì)量級(jí)別最差的級(jí)別為準(zhǔn)。

⑤發(fā)現(xiàn)超標(biāo)缺陷（超過安裝制造標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)收允限）時(shí)，必須準(zhǔn)確測(cè)定超標(biāo)缺陷的長(zhǎng)度、自身高度、缺陷的類型。當(dāng)采用一種檢測(cè)方法不能提供上述缺陷參數(shù)時(shí)，必須增加檢測(cè)方法，確定缺陷的規(guī)定參量。

（3）開展異常焊縫的評(píng)價(jià)工作

在充分考慮合規(guī)性和安全性的前提下，合理設(shè)置無損檢測(cè)評(píng)價(jià)合格標(biāo)準(zhǔn)。首先根據(jù)建設(shè)期的施工驗(yàn)收規(guī)范對(duì)焊縫進(jìn)行定性評(píng)價(jià)，然后針對(duì)不合格異常焊縫，委托專業(yè)單位進(jìn)行適用性評(píng)價(jià)。

（4）初步取得的成效

在近幾年的探索實(shí)踐中，公司實(shí)施了近千道異常焊縫的選點(diǎn)、開挖驗(yàn)證、檢測(cè)和評(píng)價(jià)、維修工作，發(fā)現(xiàn)了一些典型的焊縫缺陷，并及時(shí)進(jìn)行了處置，消除了管道存在的重大安全隱患。

例如，2015年5月，公司開展西二線某段焊縫風(fēng)險(xiǎn)排查過程中發(fā)現(xiàn)某處螺旋焊縫存在裂紋缺陷。該缺陷由公司科技信息服務(wù)中心內(nèi)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，經(jīng)第三方完整性評(píng)價(jià)，為不可接受，公司即對(duì)缺陷部位進(jìn)行了換管處置。后期，又委托專業(yè)單位對(duì)缺陷開展了失效分析，發(fā)現(xiàn)該焊縫裂紋擴(kuò)展深度達(dá)15mm，剩余壁厚僅4mm。現(xiàn)場(chǎng)水壓試驗(yàn)及斷口形貌如圖2、圖3所示。

2016年6月，公司開展西一線某段焊縫失效風(fēng)險(xiǎn)排查中發(fā)現(xiàn)某處環(huán)焊縫存在內(nèi)表面裂紋缺陷。換管取樣后確認(rèn)該處焊縫內(nèi)表面存在裂紋、根部未熔合缺陷，如圖4所示。

3 異常焊縫風(fēng)險(xiǎn)管控

（1）不宜盲目開展過多的開挖檢測(cè)。面對(duì)內(nèi)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)的數(shù)量巨大的焊縫異常數(shù)據(jù)，首先應(yīng)分析焊縫異常形成原因、風(fēng)險(xiǎn)程度和目前完整性管控現(xiàn)狀，然后在此基礎(chǔ)上針對(duì)性地進(jìn)行開挖檢測(cè)評(píng)價(jià)工作。同時(shí)，要根據(jù)開挖檢測(cè)評(píng)價(jià)結(jié)果，不斷完善優(yōu)化選點(diǎn)原則，以提升開挖檢測(cè)工作有效性。

（2）開挖驗(yàn)證需要選擇適宜的無損檢測(cè)，根據(jù)缺陷類型合理選擇無損檢測(cè)方法，在無法有效判定缺陷類型和尺寸時(shí)，應(yīng)盡可能使用更多的無損檢測(cè)方法進(jìn)行檢測(cè)。根據(jù)各類檢測(cè)結(jié)果，綜合分析焊縫缺陷。

（3）合理設(shè)置檢測(cè)合格標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)管道建設(shè)時(shí)間、建設(shè)期焊口無損檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)、管道完整性管理現(xiàn)狀，合理設(shè)置檢測(cè)合格標(biāo)準(zhǔn)，避免危害性缺陷漏檢或過度維修。

4 幾點(diǎn)建議

異常焊縫缺陷問題是在管道完整性管理不斷深化過程中逐步凸顯出來的，也是未來完整性管理的難點(diǎn)問題之一。今后，應(yīng)在以下幾個(gè)方面做好風(fēng)險(xiǎn)管控工作：

一是著力提升檢測(cè)工具檢測(cè)能力，圍繞焊縫、裂紋等問題繼續(xù)開展研究工作。同時(shí)要積極試點(diǎn)國內(nèi)外最新檢測(cè)技術(shù)，如全方位周向漏磁檢測(cè)技術(shù)、電磁超聲檢測(cè)技術(shù)、弱磁檢測(cè)技術(shù)等。

二是不斷完善檢測(cè)數(shù)據(jù)分析技術(shù)，充分利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)，不斷提升焊縫異常缺陷識(shí)別的準(zhǔn)確性。

三是嚴(yán)控管道建設(shè)期管理，減少管道本體存在的缺陷，加強(qiáng)金口、返修口等特殊焊縫焊接工作質(zhì)量管控，確保工程施工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1] -[2]王婷，楊輝，馮慶善，等．油氣管道環(huán)焊縫缺陷內(nèi)檢測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀與展望[J]．油氣儲(chǔ)運(yùn)，2015，07（34）：694-699.

作者：胡江鋒， 1998年畢業(yè)于西安石油學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)及制造專業(yè)，學(xué)士學(xué)位，高級(jí)工程師。現(xiàn)任西部管道公司管道處（保衛(wèi)處）副處長(zhǎng)。

《管道保護(hù)》2016年第6期（總第31期）