Enbridge公司LSr管道建于2008年，管徑508 mm，標稱壁厚6.4 mm ，在加拿大境內(nèi)分別敷設(shè)X70鋼管道278 km和X80鋼管道10 km。鋼管均由加拿大Evraz Inc.提供，采用電阻焊（ERW）工藝制造。

1  環(huán)焊縫裂紋評估情況

LSr管道建設(shè)期間嚴格遵守CSA Z662―07第7.11條環(huán)焊縫無損檢測要求，進行了100%射線檢測，并對其中58%的環(huán)焊縫作了延遲無損檢測，重點是冬季大風和嚴寒天氣條件下施工作業(yè)的環(huán)焊縫，共檢測出21道含裂紋環(huán)焊縫。

經(jīng)CC Technologies公司對上述含裂紋環(huán)焊縫開展工程臨界評估，確定含裂紋環(huán)焊縫的剩余壽命為17年。據(jù)此，Enbridge公司認為，管道已成功通過強度測試和密封試驗，存在的臨界環(huán)焊縫缺陷不會對管道完整性構(gòu)成直接威脅，定期采用常規(guī)漏磁內(nèi)檢測（MFL）可充分監(jiān)測裂紋擴展情況，以確保管道始終保持完整的狀態(tài)。

為了進一步了解管道含裂紋環(huán)焊縫的安全狀態(tài)，Enbridge公司又聘請Ludwig公司選取15道含裂紋環(huán)焊縫開展工程臨界評估，主要內(nèi)容包括：使用CorLAS™軟件計算15道含裂紋環(huán)焊縫的失效壓力，計算與每處裂紋相關(guān)的臨界裂紋深度，以確定裂紋失效形式是泄漏還是斷裂；采用2種不同的方法確定15道含裂紋環(huán)焊縫的剩余疲勞壽命：①取Enbridge L13管道（可代表LSr管道的預(yù)期運行條件）壓力數(shù)據(jù)近似值；②用 L13管道實際壓力數(shù)據(jù)。如果評估結(jié)果表明L13管道的環(huán)焊縫裂紋尺寸與15道環(huán)焊縫裂紋的尺寸相似，其預(yù)期疲勞壓力大于163％MOP，并且剩余疲勞壽命超過17年，則認為，LSr管道存在的環(huán)焊縫裂紋不會對管道的完整性造成直接威脅。

2  環(huán)焊縫裂紋成因分析

匯總每道含裂紋環(huán)焊縫的相關(guān)信息，主要包括：焊縫編號、樁號，上游和下游鋼管編號和爐號，焊縫完成日期和時間，用于完成焊接的對口夾具類型，無損檢測完成日期，焊縫完成后的運行時間，發(fā)現(xiàn)裂紋時管道是否仍露出地面或已掩埋，焊接時的天氣狀況。

經(jīng)Ludwig公司對15道含裂紋環(huán)焊縫進行金相組織評估，確定的裂紋成因機理包括以下主要因素。

（1）預(yù)熱不足和層間溫度不達標。焊縫中氫擴散速率很大程度上取決于溫度。在快速連續(xù)溶敷焊道時，后續(xù)通道產(chǎn)生的熱量允許先前焊道中的氫能擴散開并逸出焊縫表面。如果焊縫快速冷卻到較低環(huán)境溫度，已進入焊縫的氫很容易被捕獲而聚集在焊縫中。

（2）焊口承受了高應(yīng)變。環(huán)焊縫施工期間的管道應(yīng)力通常被認定為氫致開裂的重要致因因素。正常焊接施工期間，抬起管接頭時，焊縫處于半完成狀態(tài)，與鋼管相比具有更小的橫截面，提升荷載主要集中在焊接區(qū)域。管道對口可能導致載荷集中于焊接區(qū)域。管道回填引起的沉降會產(chǎn)生附加應(yīng)力，環(huán)焊縫存在的錯邊和不連續(xù)的結(jié)構(gòu)等也可能會造成焊縫區(qū)的應(yīng)力集中。

3  環(huán)焊縫延遲氫致裂紋可能性

LSr管道第9標段環(huán)焊縫施工時間、檢測情況及延遲氫致裂紋可能性見表 1，第11標段相關(guān)情況見表 2。

表 1 第9標段環(huán)焊縫延遲氫致裂紋可能性評估

表 2 第11標段環(huán)焊縫延遲氫致裂紋可能性評估

根據(jù)表 1、表2評估結(jié)果，認為LSr管道環(huán)焊縫存在延遲氫致裂紋的可能性極低。

4  高鋼級管道環(huán)焊縫排查建議

（1）進一步完善焊接工藝評定。制定焊接工藝規(guī)程應(yīng)考慮不同環(huán)境因素對焊接質(zhì)量的影響，開展預(yù)熱溫度、焊道層數(shù)、大風和嚴寒天氣等因素的正交實驗，規(guī)定不同條件下每個焊工可完成的焊道數(shù)量，為第三方監(jiān)理作業(yè)提供充分的依據(jù)。

（2）加強數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析工作。聘請專業(yè)焊接技術(shù)研究單位和數(shù)據(jù)分析公司，從焊縫施工日期、歷史氣候條件、年度完成焊口數(shù)量等多因素分析焊接質(zhì)量，明確重點關(guān)注對象。

（3）及時開展工程臨界評估。對已割除的含裂紋環(huán)焊縫進行評估，預(yù)估相關(guān)失效應(yīng)力、失效形式（泄漏或斷裂）和剩余疲勞壽命，為后續(xù)含裂紋環(huán)焊縫的風險管控措施提供依據(jù)。

（4）開展在役管道環(huán)焊縫缺陷識別方法研究。通過多因素分析，評估最有可能存在危害性環(huán)焊縫缺陷的位置，進一步確定環(huán)焊縫質(zhì)量排查的范圍，提高工作效率。

（5）采用多輪次（縮短內(nèi)檢測周期）、多類型（漏磁、超聲、渦流等組合）管道內(nèi)檢測策略，監(jiān)測管道環(huán)焊縫缺陷的擴展情況，及時識別危害性環(huán)焊縫缺陷。

（本文由戴聯(lián)雙與北方管道公司科技研究中心張強、楊玉峰聯(lián)合編譯，譯自：Enbridge Light Sour (lsr) Pipeline Project Engineering Report Regarding Girth Weld Cracking and Longitudinal Seam Weld failures. Enbridge Pipelines Inc. February 4，2009）

戴聯(lián)雙，博士， 1983年生，現(xiàn)就職于國家石油天然氣管網(wǎng)集團有限公司，注冊安全工程師、二級安全評價師、管道檢驗師。負責編寫了《油氣管道安全防護規(guī)范》，參與起草公安部標準《石油天然氣管道系統(tǒng)治安風險等級和安全防范要求》、國家標準 《油氣輸送管道完整性管理規(guī)范》等多項標準。在國內(nèi)外期刊先后發(fā)表論文數(shù)十篇，參與編著了《管道完整性管理技術(shù)》《油氣管道事故啟示錄》《油氣管道清管技術(shù)與應(yīng)用》等書籍。近年來多次獲得中石油集團科學技術(shù)進步獎、河北省科學技術(shù)進步獎、管道科學獎等。