王凡

國家管網(wǎng)集團(tuán)北方管道西安輸油氣分公司

長輸管道在建設(shè)期間需經(jīng)過不同地質(zhì)區(qū)域，特別是在山區(qū)，管道敷設(shè)后一段時間內(nèi)，會存在不同程度的下沉，若管道底部未按照要求施工或沉陷量較大，則難免會出現(xiàn)山區(qū)管道下部石塊約束管道的情況，如不及時處理，可能導(dǎo)致管道防腐層破損、管道腐蝕穿孔、管道變形斷管等嚴(yán)重后果。

1  事件背景

2022年，北方管道西安輸油氣分公司根據(jù)環(huán)焊縫排選點方案，對蘭鄭長成品油管道某處焊縫進(jìn)行開挖驗證。該管段設(shè)計壓力14 MPa，管徑610 mm，材質(zhì)L450MB，標(biāo)稱壁厚15.9 mm。焊縫位于彎頭連接口，彎頭側(cè)壁厚17.5 mm，直管段壁厚15.9 mm，焊縫高程約1300 m。經(jīng)計算該處壓力最小值為6.8 MPa，當(dāng)前管道為停輸狀態(tài)。開挖過程中發(fā)現(xiàn)管道下方有大尺寸塊石，塊石露出面積約0.64 ㎡，隨后沿塊石邊緣向下開挖60 cm，仍未見其底部，塊石頂部已與管道接觸，接觸長度約30 cm。管道防腐層與塊石接觸處已有肉眼可見的變形，彎頭側(cè)環(huán)氧粉末有空鼓、剝離情況，3PE及補(bǔ)口冷纏帶出現(xiàn)褶皺（該處管道埋深2.3 m，已開挖作業(yè)坑長3.5 m）。

2  處置經(jīng)過

5月26日，檢測單位依次對開挖出的兩條焊縫處進(jìn)行了第一次應(yīng)力檢測及無損檢測（包括外觀檢測、超聲波相控陣檢測、TOFD、磁粉檢測），石塊頂管處檢測部位為－740 mm～＋650 mm。維修隊使用千斤頂及弧板對管道進(jìn)行了支護(hù)。

5月27日，承包商對遠(yuǎn)離管道石塊邊緣進(jìn)行了嘗試性手工破碎，但由于石塊堅硬，未能有效破碎。隨后承包商聯(lián)系專業(yè)石匠攜帶專業(yè)工具趕赴現(xiàn)場，對石塊邊緣進(jìn)行手工破碎。碎石之前維修隊使用橡膠皮對需要破石的管段進(jìn)行了保護(hù)。第一次應(yīng)力檢測結(jié)果顯示應(yīng)力較大。        

5月28日，石塊破碎首次釋放管線應(yīng)力，管線下降約30 mm，現(xiàn)場施工及監(jiān)護(hù)人員感受到地面下沉明顯。進(jìn)行第二次頂管處焊縫應(yīng)力檢測，結(jié)果顯示應(yīng)力消減明顯。

5月29日，石塊破碎第二次釋放管線應(yīng)力，管線下降約10 mm。石塊破碎完成后，破碎面距離管道本體300 mm。本次破拆的石塊過于堅硬，專業(yè)破石鉆頭損壞4根，2名專業(yè)石匠共計耗時25小時，共破拆石塊約0.15 m3。解除管線千斤頂支撐，管線無明顯變化。進(jìn)行第三次焊縫處應(yīng)力檢測和第二次無損檢測。

5月31日，第三次應(yīng)力檢測結(jié)果表明應(yīng)力消減效果顯著。

3  檢測數(shù)據(jù)

（1）應(yīng)力檢測。第一次超聲波軸向應(yīng)力檢測共測量了4處截面，截面位置如圖 1所示，每個截面上測點分布如圖 2所示�，F(xiàn)場測量應(yīng)力最大值位于截面④的0點鐘方向，承受340 MPa的拉應(yīng)力，X65鋼材的屈服強(qiáng)度為450 MPa，強(qiáng)度比值為0.76。

圖 1 截面位置示意圖

圖 2 變壁厚管段測點分布圖

第二次應(yīng)力檢測，③、④截面復(fù)檢結(jié)果表明：截面④的0點鐘方向承受210 MPa的拉應(yīng)力，強(qiáng)度比值為0.47，與初測相比減小130 MPa，消減效果明顯，其余點位應(yīng)力較小。

第三次應(yīng)力檢測，①、②、③、④截面二次復(fù)檢結(jié)果表明：截面③、④應(yīng)力消減效果更好，截面④的0點鐘方向承受150 MPa的拉應(yīng)力，強(qiáng)度比值為0.33，與初測應(yīng)力相比整體減小較多，與第二次檢測相比消減效果不如前次明顯，個別點位應(yīng)力變化不大。截面①、②檢測應(yīng)力均較小，整體變化規(guī)律不明顯。

（2）無損檢測。第一次全焊縫檢測結(jié)果為一條合格；一條由于有石塊頂管，檢測結(jié)果為8點鐘方向?qū)娱g未熔合，9點鐘方向根部未焊透。檢測部位－740 mm～＋650 mm。

石塊清理完畢后，第二次全焊縫檢測結(jié)果均合格，檢測部位＋630 mm～＋1200 mm，缺欠主要為坡口未熔合和夾渣。復(fù)評結(jié)果為可接受。

4  啟示

本次石塊頂管的主要風(fēng)險在于應(yīng)力變形，同時，若管道環(huán)焊縫存在缺陷，極有可能因焊縫處受應(yīng)力影響導(dǎo)致疲勞失效，存在較大的隱患。由于石塊較大，從下部開挖去除石塊極有可能導(dǎo)致石塊橫向受力不均衡，產(chǎn)生單側(cè)應(yīng)力突變造成管道損傷，甚至發(fā)生管道破裂斷管等。分公司在分析判斷后選擇了保守的人工去除石塊的方法，同時進(jìn)行必要的應(yīng)力檢測，確保管道在可控的狀態(tài)下進(jìn)行處置。

長輸管道敷設(shè)完成后會有部分沉降，建議在管道環(huán)焊縫開挖驗證過程中增設(shè)應(yīng)力檢測環(huán)節(jié)，若應(yīng)力超出標(biāo)準(zhǔn)值，則需要采取應(yīng)力釋放措施。

作者簡介：王凡，1989年生，2013年畢業(yè)于西安石油大學(xué)油氣儲運工程專業(yè)，西安輸油氣分公司管道（保衛(wèi)）科科員，主要從事管道管理工作。聯(lián)系方式：15229325202， wangfan01@pipechina.com.cn。