編者按： 針對近期發(fā)生的油氣管道安全事故，國家應(yīng)急管理部要求深刻吸取事故教訓(xùn)，舉一反三，排查漏洞和薄弱環(huán)節(jié)，強(qiáng)化安全風(fēng)險辨識管控，加快建立安全風(fēng)險管控長效機(jī)制；迅速開展管道本體安全風(fēng)險隱患排查治理，借助有效的技術(shù)方法和手段，全面排查管道環(huán)焊縫存在的質(zhì)量安全風(fēng)險，特別是地質(zhì)條件復(fù)雜的人員密集區(qū)域；從規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)、竣工驗收、運行等各個環(huán)節(jié)，切實做好安全風(fēng)險防控工作，不斷提高管道本質(zhì)安全水平，堅決遏制和有效防范各類事故事件。

為此，《管道保護(hù)》主編朱行之邀請中國特種設(shè)備檢測研究院研究員何仁洋博士，就開展油氣管道環(huán)焊縫質(zhì)量管控及隱患排查工作，談了自己的看法和建議，現(xiàn)摘要刊登如下。

問： 加強(qiáng)管道環(huán)焊縫質(zhì)量安全管控意義何在？

答： 油氣管道是長距離輸送的線性工程，主要采取焊接方式連接、埋地方式敷設(shè)。環(huán)焊縫是管道整體質(zhì)量的薄弱環(huán)節(jié)，也是管道安裝過程質(zhì)量管控的核心環(huán)節(jié)。主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

一是環(huán)焊縫數(shù)量龐大。平原地帶敷設(shè)的管道，平均每公里約有90個環(huán)向焊縫，在人口稠密地區(qū)、地形復(fù)雜的區(qū)域，環(huán)焊縫數(shù)量還會增加。以西氣東輸二線管道為例，工程總長8 704公里，線路焊接約76萬道口，僅主線路（4 978公里）上的環(huán)焊縫長度累計就超過170公里�？梢�，環(huán)焊縫數(shù)量特別巨大。管道是高壓、密閉的輸送系統(tǒng)， 170公里焊縫上的任何一點發(fā)生泄漏，管道全線運行、上下游生產(chǎn)都會受到影響。

二是現(xiàn)場焊接質(zhì)量控制難度大。長輸油氣管道建設(shè)點多、線長、面廣，流動作業(yè)性強(qiáng)，管道途經(jīng)沙漠、戈壁、丘陵、高寒凍土、沼澤、水田、濕地等地區(qū)，地形地貌、自然環(huán)境復(fù)雜多變，很多焊口需要在溝下組對、焊接，作業(yè)空間受限，焊接條件比較差，現(xiàn)場管理往往比較粗放。焊接過程對環(huán)境溫度、風(fēng)速、濕度等因素又較為敏感，對坡口除污除銹、組對間隙、錯邊量、預(yù)熱溫度、層間溫度、焊接電流電壓等過程中眾多參數(shù)控制都有嚴(yán)格要求，對過程控制要求比較細(xì)致，需要克服諸多外界不利因素。另外，國內(nèi)工程普遍存在搶工期現(xiàn)象，施工高峰期作業(yè)人員工作量大、任務(wù)緊，監(jiān)督管理滯后，加大了焊接質(zhì)量管理難度。總之，管道現(xiàn)場焊接受人、機(jī)、料、法、環(huán)等方面影響，質(zhì)量控制難度非常大，成為管道質(zhì)量最薄弱的環(huán)節(jié)。

三是焊縫開裂的后果嚴(yán)重。環(huán)焊縫屬于焊接冶金形成的鑄態(tài)組織，與鋼管母材的熱軋組織相比，不可避免地帶有焊接缺陷和機(jī)械性能方面的先天劣勢。從事故案例來看，焊縫缺陷往往會導(dǎo)致焊縫開裂，相比腐蝕穿孔等損傷（密閉空間除外），焊縫開裂泄漏孔徑更大，泄漏量更多，引發(fā)爆燃、爆炸后果危害更大。如2010年9月9日，美國太平洋燃?xì)怆娏�公司運營的一條外徑762毫米的天然氣管道因焊縫缺陷而破裂，進(jìn)而發(fā)生爆炸，爆炸產(chǎn)生了長約22米、寬約8米的大坑，累計泄漏天然氣達(dá)135萬立方米，爆炸引發(fā)的大火導(dǎo)致38所房屋徹底被毀， 70所房屋嚴(yán)重受損，8人死亡，多人受傷，大批居民逃離。

四是排查整改難度大。管道焊接完成后，要經(jīng)過焊縫外觀檢查、無損檢測確認(rèn)合格后，方可進(jìn)行焊縫補(bǔ)口、回填、試壓等后續(xù)工序。運行期管道已是隱蔽工程，如要整改，則需要重新檢測、定位、開挖、驗證、評價、修復(fù)，再次檢測、補(bǔ)口、回填，面臨動火作業(yè)、停輸?shù)蕊L(fēng)險，修復(fù)質(zhì)量控制難度大，效果也不一定好。

問：管道環(huán)焊縫質(zhì)量安全面臨的風(fēng)險有那些?

答：焊接質(zhì)量的好壞直接關(guān)系整個工程的質(zhì)量。雖然各方都非常重視，但環(huán)焊縫質(zhì)量一直是管道最薄弱的環(huán)節(jié)。究其原因，主要有以下幾個方面。

一是早期管道施工技術(shù)和管理水平較低。我國的油氣管道起步于20世紀(jì)70年代，當(dāng)時的管道建設(shè)技術(shù)儲備、物質(zhì)條件、人員素質(zhì)、管理水平都相當(dāng)有限，因而，這時期建設(shè)的一批管道存在較多的焊接缺陷。馮慶善在《東部管道管網(wǎng)完整性管理與實踐》一書中指出，焊接缺陷是導(dǎo)致慶鐵雙線失效的主要原因，比例高達(dá)61%。中國特檢院在對20世紀(jì)80年代修建的一條原油管道開展內(nèi)檢測后，在16公里長范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)800多處環(huán)焊縫異常。隨著東北“八三”管道的逐步退役，一批隱患得以消除，但是同時代建造的部分管道仍在服役，比如建于1974年的魯寧管道至今仍在運行。

二是新建管道焊接質(zhì)量把關(guān)不嚴(yán)。一些工程存在焊接質(zhì)量管理體系落實不到位的問題，管道強(qiáng)力組對，斜接，錯邊、咬邊、內(nèi)凹、電弧灼燒和打磨母材等外觀質(zhì)量不合格問題普遍存在。由于焊后無損檢測把關(guān)不嚴(yán)，弄虛作假現(xiàn)象時有發(fā)生，一些超標(biāo)的未焊透、未熔合、氣孔等缺陷未得到妥善處理，將隱患帶入運行期。據(jù)王婷等《油氣管道環(huán)焊縫缺陷內(nèi)檢測技術(shù)現(xiàn)狀與展望》一文介紹，中石油2011年以來發(fā)生8起新建管道環(huán)焊縫開裂事故，其中有6起事故是由焊接缺陷所引發(fā)的。

三是高強(qiáng)鋼管道環(huán)焊縫質(zhì)量安全問題顯現(xiàn)。近年來，我國新建的大型輸氣管道工程，大規(guī)模采用X80級管線鋼，僅“西氣東輸”二線東段使用的X80鋼就相當(dāng)于全球前20年使用量的總和。這雖然大幅降低了投資成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益，但同時也在安全方面提出了新的挑戰(zhàn)。在設(shè)計安全系數(shù)方面，我國壓力容器設(shè)計規(guī)范規(guī)定其安全系數(shù)不得高于0.66，而長輸管道設(shè)計系數(shù)在一級二類地區(qū)可達(dá)0.72，在一級一類地區(qū)甚至可達(dá)0.80，在管道設(shè)計時已將材料的性能利用到了極限，這就要求材料在冶金、制管、焊接過程中性能要非常穩(wěn)定、可靠，對建造管道的工藝和質(zhì)量控制要求極高。在焊接方面， X80管線鋼的焊接工藝窗口更窄，對作業(yè)環(huán)境、工藝控制的要求更高。

在無損檢測方面，目前國內(nèi)對X80級管道環(huán)焊縫仍采用SY/T 4109―2013《石油天然氣鋼質(zhì)管道無損檢測》。 SY/T 4109―2013存在兩個明顯的不足:①相對于NB/T 47013―2015《承壓設(shè)備無損檢測》要求本身就低，比如， NB/T 47013―2015不允許焊縫存在未熔合缺陷，而SY/T 4109―2013允許存在一定長度的未熔合。②SY/T 4109―2013用于X80級管線鋼焊縫質(zhì)量檢驗是否合適存在爭議。眾所周知， X80級管道材料強(qiáng)度、屈強(qiáng)比更高，管道運行壓力更高，與其它低鋼級材料在缺陷容限尺寸等方面有一定差異， SY/T 4109―2013沒有針對X80級管道焊縫提出更高的驗收準(zhǔn)則，將X80級與X42、 X52等低鋼級管線同等對待，采用相同的缺陷評級和驗收標(biāo)準(zhǔn)，顯然不夠合理。

從以上分析可見，對X80及以上鋼級管道的安全使用，還需要在設(shè)計、焊接、檢測等方面做更為深入的工作。依法做好新材料、新技術(shù)、新工藝的評審工作，防范發(fā)生系統(tǒng)性風(fēng)險。在管道制造、施工過程中，要加強(qiáng)第三方監(jiān)督，完善施工過程質(zhì)量管控體系，提高X80級管道建造的本質(zhì)安全水平。

問： 如何做好管道環(huán)焊縫的質(zhì)量安全管控和隱患排查工作？

答： 我認(rèn)為要立足當(dāng)前、著眼長遠(yuǎn)，既要做好當(dāng)前重點管道的環(huán)焊縫隱患排查工作，又要扎扎實實做好基礎(chǔ)工作。運用全生命周期完整性管理的理念，采用先進(jìn)技術(shù)，建立長效機(jī)制，進(jìn)一步完善施工過程質(zhì)量安全和風(fēng)險管控，依法開展管道安裝質(zhì)量安全監(jiān)督檢驗，做好管道“優(yōu)生”工作，防止管道“帶病”運行。

一是做好高風(fēng)險管道的環(huán)焊縫隱患排查工作。針對幾起典型管道環(huán)焊縫事故，中石油于2017年全面啟動管道環(huán)焊縫隱患排查工作。 要求全面排查油氣管道環(huán)焊縫存在的質(zhì)量安全風(fēng)險，特別是地質(zhì)條件復(fù)雜的人員密集區(qū)域。根據(jù)朱增玉在《管道環(huán)焊縫失效分析及預(yù)防措施》一文中對9起典型環(huán)焊縫事故統(tǒng)計分析，從根焊缺陷處起裂的占88.9%，且主要集中在12點或6點鐘位置；返修焊縫占88.9% ；連頭口和彎頭連接口占78%；焊縫成型差，尤其是根焊超高、超寬現(xiàn)象較嚴(yán)重。因此，要重點對輸氣管道高后果區(qū)、地區(qū)等級升級等人員密集地段，以及輸油管道環(huán)境敏感區(qū)、人口密集區(qū)內(nèi)的連頭焊口、返修（含補(bǔ)焊）焊口、不同材質(zhì)及不同壁厚連接的焊接接頭進(jìn)行排查，特別是X70、 X80等高鋼級的管道更要加強(qiáng)排查工作力度。開展過內(nèi)檢測的管道，可以結(jié)合內(nèi)檢測數(shù)據(jù)開展環(huán)焊縫異常排查。對于排查發(fā)現(xiàn)的環(huán)焊縫缺陷應(yīng)進(jìn)行評價，根據(jù)評價結(jié)果制定修復(fù)計劃，按計劃實施修復(fù)工作，重大缺陷應(yīng)制定專項修復(fù)方案，修復(fù)過程要加強(qiáng)質(zhì)量管控，并做好記錄和資料歸檔。

二是加強(qiáng)新建管道施工質(zhì)量管控和基線檢驗。為加強(qiáng)管道建造期間的質(zhì)量管控，美國管道和危險材料安全管理局（PHMSA）委托DNV-GL公司開展專項研究，編制了API RP 1177—2017《鋼質(zhì)管道建造質(zhì)量管理體系推薦做法》，運用系統(tǒng)方法、閉環(huán)管理的理念，構(gòu)建完善的質(zhì)量管理體系，提升管道工程質(zhì)量管控水平。我國新修訂的特種設(shè)備安全技術(shù)規(guī)范《壓力管道監(jiān)督檢驗規(guī)則》正在報批，預(yù)計將于2018年底頒布實施。目的是進(jìn)一步規(guī)范各相關(guān)單位、機(jī)構(gòu)、人員的職責(zé)和義務(wù)，規(guī)范監(jiān)督檢驗的程序、內(nèi)容和要求。

可以說，經(jīng)過這些年的不懈努力，國內(nèi)油氣管道建造技術(shù)已比較成熟，標(biāo)準(zhǔn)體系和管理制度也比較健全，施工質(zhì)量管控的關(guān)鍵是抓好落實、做好過程控制，強(qiáng)化監(jiān)督管理，實現(xiàn)精細(xì)化管理的目標(biāo)。做好焊接質(zhì)量管控，重點要加強(qiáng)返修焊縫、連頭口的質(zhì)量控制，尤其要重視過程監(jiān)控；焊口組對要嚴(yán)格控制錯邊量、禁止強(qiáng)力組對、合理安排連頭口位置等；焊接工藝要嚴(yán)格按照規(guī)程規(guī)定的焊前預(yù)熱溫度、焊接電流電壓、焊縫填充道次、層間溫度等工藝參數(shù)執(zhí)行；無損檢測要嚴(yán)格按照規(guī)范執(zhí)行，對于X80鋼級管線，建議制定專項無損檢測驗收標(biāo)準(zhǔn)。在管道投產(chǎn)前，要開展基線檢驗，將基線檢驗作為竣工驗收的一項重要內(nèi)容，防止將施工過程中的問題遺留到運行期。

三是提升管道施工質(zhì)量和隱患排查水平。近年來，國內(nèi)油氣管道在焊接自動化、防腐補(bǔ)口自動化、無損檢測自動化、焊口管理數(shù)字化、管道設(shè)計數(shù)字化交付等方面已經(jīng)取得很大進(jìn)展，在中俄二線、陜京四線等國家重點工程中已經(jīng)有所應(yīng)用。同時，隨著管道內(nèi)檢測技術(shù)的不斷進(jìn)步，國內(nèi)已具備管道環(huán)焊縫異常的檢測能力。這些先進(jìn)技術(shù)的推廣應(yīng)用，為我國管道環(huán)焊縫的質(zhì)量安全管理提供了有力的技術(shù)支撐，但是這些先進(jìn)技術(shù)使用的范圍還比較有限。

下一步，管道同行們還需要努力加強(qiáng)技術(shù)攻關(guān)，擴(kuò)大這些新技術(shù)的推廣和應(yīng)用范圍。探索建立管道基礎(chǔ)數(shù)據(jù)共享機(jī)制，建立管道材料、環(huán)焊縫、失效事故/事件數(shù)據(jù)庫，加強(qiáng)管道風(fēng)險評估和隱患排查的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理。在制造、安裝環(huán)節(jié)，通過自動化、智能化的管道焊接、防腐、檢測技術(shù)和裝備的廣泛應(yīng)用，降低作業(yè)人員勞動強(qiáng)度，克服人為的不穩(wěn)定因素，提升管道施工質(zhì)量保障水平，做好管道“優(yōu)生”工作；在運行環(huán)節(jié)，要依法依規(guī)進(jìn)行定期檢驗，優(yōu)先開展內(nèi)檢測，及時對發(fā)現(xiàn)的各類缺陷進(jìn)行評價和修復(fù)，確保管道本質(zhì)安全。

何仁洋：博士，研究員，中國石油大學(xué)（北京）兼職研究生導(dǎo)師，中國特種設(shè)備檢測研究院壓力管道事業(yè)部主任，國家質(zhì)檢總局壓力管道安全技術(shù)中心主任、總局油氣管道工程技術(shù)研究中心副主任，“國務(wù)院政府特殊津貼”獲得者。長期從事油氣管道在內(nèi)的壓力管道安全檢驗檢測評價技術(shù)服務(wù)工作。主要研究方向為油氣管道失效分析、檢驗監(jiān)測、腐蝕與防護(hù)、風(fēng)險評價、綠色延壽、完整性管理等安全保障技術(shù)。

中國特檢院壓力管道事業(yè)部簡介：

中國特種設(shè)備檢測研究院壓力管道事業(yè)部成立于1995年。目前，擁有各類技術(shù)人員219人，其中博士15人、碩士80人。承擔(dān)國家科技支撐計劃、 863 計劃和國家重大科學(xué)儀器設(shè)備開發(fā)專項、國家重點研發(fā)計劃項目等科研項目、課題50多項，取得省部級及以上獎勵20余項。建立了以博士為核心的智能內(nèi)檢測、完整性管理、管道元件型式試驗和腐蝕檢測技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊，開發(fā)了Φ 168～813 mm系列內(nèi)檢測設(shè)備；制定法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)13項，建立了埋地鋼質(zhì)管道基于風(fēng)險的檢驗與評價技術(shù)體系和法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)體系；壓力管道失效分析、風(fēng)險評估、檢驗檢測與監(jiān)測、合于使用評價、綠色延壽、信息化平臺建設(shè)及軟件開發(fā)、 PIM體系建設(shè)與審核等完整性管理綜合服務(wù)能力；在全國設(shè)立6大片區(qū)和3個新技術(shù)中心，業(yè)務(wù)遍及全國，累計開展各類壓力管道檢測與評價10萬余公里，其中管道內(nèi)檢測超過8 000公里。

壓力管道事業(yè)部在油氣管道隱患整治攻堅戰(zhàn)、西氣東輸和川氣東送等國家重點工程質(zhì)量安全監(jiān)督檢查、事故調(diào)查和推進(jìn)管道完整性管理等活動中積極提供技術(shù)支撐和服務(wù)，為保障能源生命線安全做出了貢獻(xiàn)。