中石油管道有限責(zé)任公司

欄目主持人戴聯(lián)雙博士：美國(guó)于2008年至2009年建設(shè)了大量的API5L X70級(jí)鋼管道，在打壓過(guò)程和運(yùn)行初期集中出現(xiàn)了環(huán)焊縫開(kāi)裂、管體開(kāi)裂等問(wèn)題。發(fā)生事故的Keystone輸油管道，即屬于這一期間建設(shè)的管道。本起事故原因是由于建設(shè)施工期造成管道外表面機(jī)械損傷，運(yùn)營(yíng)期受疲勞載荷作用、機(jī)械損傷形成的溝槽尖端的裂紋不斷增長(zhǎng)和擴(kuò)展，最終導(dǎo)致失效。根據(jù)事故調(diào)查報(bào)告推測(cè)， TransCanada公司如果及時(shí)開(kāi)展針對(duì)裂紋的管道內(nèi)檢測(cè)和提前開(kāi)展X70及以上鋼級(jí)管道對(duì)缺陷的容限能力研究、優(yōu)化缺陷修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)，可能會(huì)避免此次事故發(fā)生。

1 事故概述

2017年11月16日，由TransCanada公司運(yùn)營(yíng)管理的KeyStone輸油管道在美國(guó)南達(dá)科塔州的埃默斯特市附近發(fā)生破裂泄漏（圖 1）。該管道的運(yùn)行控制中心位于加拿大阿爾伯特省卡爾加里，數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)（SCADA）監(jiān)測(cè)到發(fā)生泄漏即刻關(guān)斷管道，現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)管道發(fā)生破裂，泄漏量為794.9 m3。

美國(guó)運(yùn)輸安全委員會(huì)（NTSB）和管道與危險(xiǎn)物品安全管理局（PHMSA）開(kāi)展了失效管道的冶金檢測(cè)，分析管道發(fā)生破裂可能的原因。作為正常調(diào)查程序的一部分， PHMSA提出將事故管節(jié)開(kāi)挖、移送到NTSB位于華盛頓的實(shí)驗(yàn)室。

管道發(fā)生破裂時(shí)， Keystone管道正在開(kāi)展內(nèi)檢測(cè)前的清管和聲波泄漏檢測(cè)工作。破裂發(fā)生前，清管器和聲波泄漏檢測(cè)器已經(jīng)通過(guò)了距離破裂位置上游的盧登輸油站截止閥，在準(zhǔn)備通過(guò)下游的費(fèi)爾內(nèi)輸油站 時(shí)，費(fèi)爾內(nèi)輸油站于5:03打開(kāi)了旁通，于5:24旁通完全打開(kāi)后引起了上游盧登站的分輸壓力緩慢升高。破裂發(fā)生時(shí)，盧登輸油站的壓力從8.07 MPa上升到9.32 MPa。該管道自投產(chǎn)以來(lái)尚未運(yùn)行任何內(nèi)檢測(cè)工具檢測(cè)管道裂紋。

5:33，最先發(fā)現(xiàn)管道發(fā)生破裂，當(dāng)時(shí)盧登輸油站的分輸壓力明顯下降，同時(shí)流速增快； 5:34，費(fèi)爾內(nèi)輸油站壓力下降； 5:36，控制中心的調(diào)度員啟動(dòng)緊急關(guān)斷功能，隔離了事故管道； 5:45，通過(guò)遠(yuǎn)程控制閥隔離了失效區(qū)域；職員調(diào)查發(fā)生泄漏的管道位置；9:15確認(rèn)管道泄漏的具體位置；職員隨即通知了馬歇爾縣的應(yīng)急服務(wù)機(jī)構(gòu)、消防部門和馬歇爾縣的主管。應(yīng)急響應(yīng)啟動(dòng)后，設(shè)置了半徑1.6 km的安全警戒區(qū)域。

2 管道系統(tǒng)

Keystone管道起點(diǎn)位于加拿大阿爾伯特省哈迪斯蒂市，輸送原油至美國(guó)俄亥俄州庫(kù)欣市和伊利斯諾斯州帕托卡市的終端。破裂發(fā)生在盧登輸油站下游，里程位置為234.2 km，位于南達(dá)科塔州的馬歇爾縣。破裂位置管道2008年秋天開(kāi)工建設(shè)， 2010年投產(chǎn)；管徑762 mm，壁厚9.8 mm，按照API 5L X70標(biāo)準(zhǔn)制造，雙面埋弧焊直縫管，溶解環(huán)氧粉末防腐涂層。管道施工和運(yùn)行獲得了特殊許可，運(yùn)行壓力可以達(dá)到80%最小屈服強(qiáng)度（SMYS）。

管道開(kāi)挖后，在破裂位置發(fā)現(xiàn)了施工期間安裝的混凝土配重塊。破裂管段和一部分配重塊運(yùn)往NTSB的材料實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行檢測(cè)。圖 2為開(kāi)挖后運(yùn)送至NTSB前破裂管段形貌。

在NTSB材料實(shí)驗(yàn)室，清洗破裂管段后進(jìn)行可視化檢查。冶金專家發(fā)現(xiàn)破裂表面（140 mm長(zhǎng)區(qū)域）沿長(zhǎng)度方向的中部、棘輪標(biāo)志、止裂線和其他特征表明初始在管壁外部的溝槽位置發(fā)生了疲勞裂紋開(kāi)裂。疲勞的起源區(qū)域位于管道的頂部，距離縱焊縫165 mm，在開(kāi)裂終點(diǎn)的上游位置存在密集的溝槽（圖 3）。

3 事故原因

NTSB確定， Keystone管道發(fā)生失效的原因是疲勞裂紋開(kāi)裂，裂紋來(lái)源于管道施工建設(shè)期對(duì)管道外表面的機(jī)械損傷，運(yùn)營(yíng)期受機(jī)械損傷的溝槽形成的裂紋不斷增長(zhǎng)和擴(kuò)展到臨界尺寸，最終導(dǎo)致管道破裂。

下一期將為大家介紹 “2014年3月12日美國(guó)紐約燃?xì)夤艿辣�炸著火事故”原因，并分享這次事故帶來(lái)的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，敬請(qǐng)關(guān)注。