胡江鋒 鄒斌

西部管道公司

由于建設時(shí)期技術(shù)水平限制和焊接施工質(zhì)量控制不當等問(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)，中國石油共發(fā)生8起新建管道焊縫開(kāi)裂事故，調查結果表明，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(cháng)的西部管道公司，近年來(lái)在管道異常焊縫風(fēng)險管控方面進(jìn)行了積極探索。

1 異常焊縫風(fēng)險管控難點(diǎn)

（1）漏磁內檢測技術(shù)對檢測焊縫缺陷有局限性隨著(zhù)數據分析技術(shù)的不斷進(jìn)步，應用高清漏磁內檢測技術(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，但受限于漏磁檢測技術(shù)原理，對于開(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)缺乏高精度的檢測能力[2]。

（2）檢測單位無(wú)法提供成熟的缺陷分級排序業(yè)界目前尚未建立成熟的異常焊縫失效風(fēng)險分級原則和相關(guān)數據庫，只是對異常焊縫進(jìn)行簡(jiǎn)單分級，如何有針對性地選擇失效風(fēng)險較高異常焊縫進(jìn)行開(kāi)挖驗證是我們亟需解決的問(wèn)題。

例如：某輸氣管道長(cháng)197km，內檢測共報告異常環(huán)焊縫483處，平均每公里管道有異常焊縫2.5處。但報告僅給出了異常環(huán)焊縫的環(huán)向長(cháng)度和軸向寬度，由于沒(méi)有成熟的風(fēng)險分級原則，導致開(kāi)挖驗證工作缺乏依據。異常環(huán)焊縫沿里程分布情況如圖1所示。

（3）焊縫缺陷評價(jià)難度大

目前，可以依據API579-2007《服役適用性評價(jià)》、BS7910-2013《金屬結構缺陷可接收性評價(jià)導則》等標準對焊縫缺陷進(jìn)行評價(jià)。根據相關(guān)標準評價(jià)時(shí)需要以三個(gè)方面的數據。一是缺陷類(lèi)型；二是缺陷定量尺寸；三是選取評價(jià)所需的必要參數。在確定缺陷類(lèi)型、量化缺陷尺寸過(guò)程中，射線(xiàn)、超聲等建設期普遍應用的無(wú)損檢測技術(shù)因其缺陷性對在役管道不適用或無(wú)法有效判定缺陷類(lèi)型，需要綜合應用相控陣、TOFD等無(wú)損檢測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)損檢測對其三維尺寸進(jìn)行量化和規則化。在評價(jià)參數選取方面，由于在役管道斷裂韌性、殘余應力、二次應力、沖擊功等評價(jià)所需參數依靠現有技術(shù)手段較難準確取值，在評價(jià)過(guò)程中往往只能選取相關(guān)標準中推薦的保守值，評價(jià)過(guò)程受評價(jià)人員經(jīng)驗等主觀(guān)因素的影響較大，參數取值很難與實(shí)際保持一致，導致計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，針對焊縫缺陷的主要修復方式為換管，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)運行，而且作業(yè)風(fēng)險高，成本較大。而對于采用套筒或復合材料等其他在線(xiàn)修復方式，業(yè)界還存在不同意見(jiàn)。

2 開(kāi)展的相關(guān)探索性工作

面對漏磁內檢測報告的數以萬(wàn)計的異常焊縫，西部管道公司按照基于風(fēng)險的完整性管理方法，在風(fēng)險管控方面開(kāi)展了相關(guān)探索性工作，并對風(fēng)險較高的近千處異常焊縫逐步進(jìn)行了開(kāi)挖檢測和評價(jià)。

（1）建立異常焊縫開(kāi)挖檢測選點(diǎn)標準

從大數據理念出發(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。一是梳理內檢測報告的異常焊縫，深入分析檢測數據，關(guān)注混合型缺陷、承包商推薦開(kāi)挖的異常焊縫。二是梳理建設期數據，對齊建設期與內檢測焊縫數據，建立高后果區焊縫、連頭口（金口）焊縫、返修口焊縫、超標斜接焊縫、短管節焊縫、與施工資料無(wú)法對應的焊縫等相關(guān)特殊焊縫臺賬。三是梳理運營(yíng)期風(fēng)險管理成果，結合運營(yíng)期風(fēng)險管理數據，關(guān)注高后果區、高風(fēng)險段內的異常焊縫；四是關(guān)注搶修難點(diǎn)管段的異常焊縫。

綜合以上數據相關(guān)性，縮小了異常焊縫開(kāi)挖選點(diǎn)范圍，公司關(guān)注的異常焊縫數量級由104降低到102。

（2）完善異常焊縫無(wú)損檢測流程

按照由外及內，先表面后內部，先定性后定量的檢測原則開(kāi)展無(wú)損檢測工作，綜合判斷缺陷類(lèi)型量化尺寸。采用的主要檢測方法有目視檢測、超聲檢測、磁粉檢測、射線(xiàn)檢測、超聲檢測、相控陣檢測和TOFD檢測。遵循的一般原則如下：

①焊縫異常的開(kāi)挖復查，必須進(jìn)行目視檢測和超聲波測厚。

②結合目視檢查和超聲測厚結果，對焊縫異常處先進(jìn)行磁粉檢測，以找出環(huán)焊縫表面及近表面缺陷。

對于無(wú)法進(jìn)行磁粉檢測的管段，應進(jìn)行滲透檢測，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+超聲檢測”或TOFD等檢測方法。

④當采用兩種或兩種以上的檢測方法對同一部位進(jìn)行檢測時(shí)，應按各自的方法評定級別。如果采用同種檢測方法、不同檢測工藝進(jìn)行檢測，當檢測結果不一致時(shí)，應以質(zhì)量級別最差的級別為準。

⑤發(fā)現超標缺陷（超過(guò)安裝制造標準驗收允限）時(shí)，必須準確測定超標缺陷的長(cháng)度、自身高度、缺陷的類(lèi)型。當采用一種檢測方法不能提供上述缺陷參數時(shí)，必須增加檢測方法，確定缺陷的規定參量。

（3）開(kāi)展異常焊縫的評價(jià)工作

在充分考慮合規性和安全性的前提下，合理設置無(wú)損檢測評價(jià)合格標準。首先根據建設期的施工驗收規范對焊縫進(jìn)行定性評價(jià)，然后針對不合格異常焊縫，委托專(zhuān)業(yè)單位進(jìn)行適用性評價(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)挖驗證、檢測和評價(jià)、維修工作，發(fā)現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)險排查過(guò)程中發(fā)現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)中心內檢測發(fā)現，經(jīng)第三方完整性評價(jià)，為不可接受，公司即對缺陷部位進(jìn)行了換管處置。后期，又委托專(zhuān)業(yè)單位對缺陷開(kāi)展了失效分析，發(fā)現該焊縫裂紋擴展深度達15mm，剩余壁厚僅4mm�，F場(chǎng)水壓試驗及斷口形貌如圖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)險排查中發(fā)現某處環(huán)焊縫存在內表面裂紋缺陷。換管取樣后確認該處焊縫內表面存在裂紋、根部未熔合缺陷，如圖4所示。

3 異常焊縫風(fēng)險管控

（1）不宜盲目開(kāi)展過(guò)多的開(kāi)挖檢測。面對內檢測發(fā)現的數量巨大的焊縫異常數據，首先應分析焊縫異常形成原因、風(fēng)險程度和目前完整性管控現狀，然后在此基礎上針對性地進(jìn)行開(kāi)挖檢測評價(jià)工作。同時(shí)，要根據開(kāi)挖檢測評價(jià)結果，不斷完善優(yōu)化選點(diǎn)原則，以提升開(kāi)挖檢測工作有效性。

（2）開(kāi)挖驗證需要選擇適宜的無(wú)損檢測，根據缺陷類(lèi)型合理選擇無(wú)損檢測方法，在無(wú)法有效判定缺陷類(lèi)型和尺寸時(shí)，應盡可能使用更多的無(wú)損檢測方法進(jìn)行檢測。根據各類(lèi)檢測結果，綜合分析焊縫缺陷。

（3）合理設置檢測合格標準。根據管道建設時(shí)間、建設期焊口無(wú)損檢驗標準、管道完整性管理現狀，合理設置檢測合格標準，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，應在以下幾個(gè)方面做好風(fēng)險管控工作：

一是著(zhù)力提升檢測工具檢測能力，圍繞焊縫、裂紋等問(wèn)題繼續開(kāi)展研究工作。同時(shí)要積極試點(diǎn)國內外最新檢測技術(shù)，如全方位周向漏磁檢測技術(shù)、電磁超聲檢測技術(shù)、弱磁檢測技術(shù)等。

二是不斷完善檢測數據分析技術(shù)，充分利用現有數據，不斷提升焊縫異常缺陷識別的準確性。

三是嚴控管道建設期管理，減少管道本體存在的缺陷，加強金口、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：

[1] -[2]王婷，楊輝，馮慶善，等．油氣管道環(huán)焊縫缺陷內檢測技術(shù)現狀與展望[J]．油氣儲運，2015，07（34）：694-699.

作者：胡江鋒， 1998年畢業(yè)于西安石油學(xué)院機械設計及制造專(zhuān)業(yè)，學(xué)士學(xué)位，高級工程師�，F任西部管道公司管道處（保衛處）副處長(cháng)。

《管道保護》2016年第6期（總第31期）