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?wèn)題，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(kāi)裂事故時(shí)有發(fā)生。2011年以來(lái)，中國(guó)石油共發(fā)生8起新建管道焊縫開(kāi)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(lái)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(mǎn)、過(guò)度打磨，開(kāi)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(kāi)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(wú)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(kù)，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(kāi)挖驗(yàn)證是我們亟需解決的問(wèn)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�，由于沒(méi)有成熟的風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)原則，導(dǎo)致開(kāi)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(lèi)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(lèi)型、量化缺陷尺寸過(guò)程中，射線(xiàn)、超聲等建設(shè)期普遍應(yīng)用的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)因其缺陷性對(duì)在役管道不適用或無(wú)法有效判定缺陷類(lèi)型，需要綜合應(yīng)用相控陣、TOFD等無(wú)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(wú)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(guò)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(guò)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(xiàn)修復(fù)方式，業(yè)界還存在不同意見(jiàn)。

2 開(kāi)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(wàn)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(kāi)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(kāi)挖檢測(cè)和評(píng)價(jià)。

（1）建立異常焊縫開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(wú)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(kāi)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(wú)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(kāi)展無(wú)損檢測(cè)工作，綜合判斷缺陷類(lèi)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(xiàn)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(kāi)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(wú)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(kāi)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(xiàn)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(guò)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(lèi)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(kāi)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(wú)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(zhuān)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(kāi)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(kāi)展西二線(xiàn)某段焊縫風(fēng)險(xiǎn)排查過(guò)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(zhuān)業(yè)單位對(duì)缺陷開(kāi)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�，F(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(kāi)展西一線(xiàn)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(kāi)展過(guò)多的開(kāi)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(kāi)挖檢測(cè)評(píng)價(jià)工作。同時(shí)，要根據(jù)開(kāi)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(kāi)挖檢測(cè)工作有效性。

（2）開(kāi)挖驗(yàn)證需要選擇適宜的無(wú)損檢測(cè)，根據(jù)缺陷類(lèi)型合理選擇無(wú)損檢測(cè)方法，在無(wú)法有效判定缺陷類(lèi)型和尺寸時(shí)，應(yīng)盡可能使用更多的無(wú)損檢測(cè)方法進(jìn)行檢測(cè)。根據(jù)各類(lèi)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(wú)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(guò)度維修。

4 幾點(diǎn)建議

異常焊縫缺陷問(wèn)題是在管道完整性管理不斷深化過(guò)程中逐步凸顯出來(lái)的，也是未來(lái)完整性管理的難點(diǎn)問(wèn)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(wèn)題繼續(xù)開(kāi)展研究工作。同時(shí)要積極試點(diǎn)國(guó)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(zhuān)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）