編者按： 針對近期發(fā)生的油氣管道安全事故，國家應急管理部要求深刻吸取事故教訓，舉一反三，排查漏洞和薄弱環(huán)節，強化安全風(fēng)險辨識管控，加快建立安全風(fēng)險管控長(cháng)效機制；迅速開(kāi)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)條件復雜的人員密集區域；從規劃、設計、建設、竣工驗收、運行等各個(gè)環(huán)節，切實(shí)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(lèi)事故事件。

為此，《管道保護》主編朱行之邀請中國特種設備檢測研究院研究員何仁洋博士，就開(kāi)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，現摘要刊登如下。

問(wèn)： 加強管道環(huán)焊縫質(zhì)量安全管控意義何在？

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

一是環(huán)焊縫數量龐大。平原地帶敷設的管道，平均每公里約有90個(gè)環(huán)向焊縫，在人口稠密地區、地形復雜的區域，環(huán)焊縫數量還會(huì )增加。以西氣東輸二線(xiàn)管道為例，工程總長(cháng)8 704公里，線(xiàn)路焊接約76萬(wàn)道口，僅主線(xiàn)路（4 978公里）上的環(huán)焊縫長(cháng)度累計就超過(guò)170公里�？梢�(jiàn)，環(huán)焊縫數量特別巨大。管道是高壓、密閉的輸送系統， 170公里焊縫上的任何一點(diǎn)發(fā)生泄漏，管道全線(xiàn)運行、上下游生產(chǎn)都會(huì )受到影響。

二是現場(chǎng)焊接質(zhì)量控制難度大。長(cháng)輸油氣管道建設點(diǎn)多、線(xiàn)長(cháng)、面廣，流動(dòng)作業(yè)性強，管道途經(jīng)沙漠、戈壁、丘陵、高寒凍土、沼澤、水田、濕地等地區，地形地貌、自然環(huán)境復雜多變，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，現場(chǎng)管理往往比較粗放。焊接過(guò)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、預熱溫度、層間溫度、焊接電流電壓等過(guò)程中眾多參數控制都有嚴格要求，對過(guò)程控制要求比較細致，需要克服諸多外界不利因素。另外，國內工程普遍存在搶工期現象，施工高峰期作業(yè)人員工作量大、任務(wù)緊，監督管理滯后，加大了焊接質(zhì)量管理難度�？傊�，管道現場(chǎng)焊接受人、機、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。

三是焊縫開(kāi)裂的后果嚴重。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械性能方面的先天劣勢。從事故案例來(lái)看，焊縫缺陷往往會(huì )導致焊縫開(kāi)裂，相比腐蝕穿孔等損傷（密閉空間除外），焊縫開(kāi)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，美國太平洋燃氣電力公司運營(yíng)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(cháng)約22米、寬約8米的大坑，累計泄漏天然氣達135萬(wàn)立方米，爆炸引發(fā)的大火導致38所房屋徹底被毀， 70所房屋嚴重受損，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(guò)焊縫外觀(guān)檢查、無(wú)損檢測確認合格后，方可進(jìn)行焊縫補口、回填、試壓等后續工序。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(kāi)挖、驗證、評價(jià)、修復，再次檢測、補口、回填，面臨動(dòng)火作業(yè)、停輸等風(fēng)險，修復質(zhì)量控制難度大，效果也不一定好。

問(wèn)：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(gè)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。究其原因，主要有以下幾個(gè)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70年代，當時(shí)的管道建設技術(shù)儲備、物質(zhì)條件、人員素質(zhì)、管理水平都相當有限，因而，這時(shí)期建設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(shí)踐》一書(shū)中指出，焊接缺陷是導致慶鐵雙線(xiàn)失效的主要原因，比例高達61%。中國特檢院在對20世紀80年代修建的一條原油管道開(kāi)展內檢測后，在16公里長(cháng)范圍內發(fā)現800多處環(huán)焊縫異常。隨著(zhù)東北“八三”管道的逐步退役，一批隱患得以消除，但是同時(shí)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。一些工程存在焊接質(zhì)量管理體系落實(shí)不到位的問(wèn)題，管道強力組對，斜接，錯邊、咬邊、內凹、電弧灼燒和打磨母材等外觀(guān)質(zhì)量不合格問(wèn)題普遍存在。由于焊后無(wú)損檢測把關(guān)不嚴，弄虛作假現象時(shí)有發(fā)生，一些超標的未焊透、未熔合、氣孔等缺陷未得到妥善處理，將隱患帶入運行期。據王婷等《油氣管道環(huán)焊縫缺陷內檢測技術(shù)現狀與展望》一文介紹，中石油2011年以來(lái)發(fā)生8起新建管道環(huán)焊縫開(kāi)裂事故，其中有6起事故是由焊接缺陷所引發(fā)的。

三是高強鋼管道環(huán)焊縫質(zhì)量安全問(wèn)題顯現。近年來(lái)，我國新建的大型輸氣管道工程，大規模采用X80級管線(xiàn)鋼，僅“西氣東輸”二線(xiàn)東段使用的X80鋼就相當于全球前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)濟效益，但同時(shí)也在安全方面提出了新的挑戰。在設計安全系數方面，我國壓力容器設計規范規定其安全系數不得高于0.66，而長(cháng)輸管道設計系數在一級二類(lèi)地區可達0.72，在一級一類(lèi)地區甚至可達0.80，在管道設計時(shí)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(guò)程中性能要非常穩定、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(xiàn)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(wú)損檢測方面，目前國內對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(wú)損檢測》。 SY/T 4109―2013存在兩個(gè)明顯的不足:①相對于NB/T 47013―2015《承壓設備無(wú)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(cháng)度的未熔合。②SY/T 4109―2013用于X80級管線(xiàn)鋼焊縫質(zhì)量檢驗是否合適存在爭議。眾所周知， X80級管道材料強度、屈強比更高，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(méi)有針對X80級管道焊縫提出更高的驗收準則，將X80級與X42、 X52等低鋼級管線(xiàn)同等對待，采用相同的缺陷評級和驗收標準，顯然不夠合理。

從以上分析可見(jiàn)，對X80及以上鋼級管道的安全使用，還需要在設計、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)生系統性風(fēng)險。在管道制造、施工過(guò)程中，要加強第三方監督，完善施工過(guò)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(wèn)： 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： 我認為要立足當前、著(zhù)眼長(cháng)遠，既要做好當前重點(diǎn)管道的環(huán)焊縫隱患排查工作，又要扎扎實(shí)實(shí)做好基礎工作。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(cháng)效機制，進(jìn)一步完善施工過(guò)程質(zhì)量安全和風(fēng)險管控，依法開(kāi)展管道安裝質(zhì)量安全監督檢驗，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(dòng)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)條件復雜的人員密集區域。根據朱增玉在《管道環(huán)焊縫失效分析及預防措施》一文中對9起典型環(huán)焊縫事故統計分析，從根焊缺陷處起裂的占88.9%，且主要集中在12點(diǎn)或6點(diǎn)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、超寬現象較嚴重。因此，要重點(diǎn)對輸氣管道高后果區、地區等級升級等人員密集地段，以及輸油管道環(huán)境敏感區、人口密集區內的連頭焊口、返修（含補焊）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排查工作力度。開(kāi)展過(guò)內檢測的管道，可以結合內檢測數據開(kāi)展環(huán)焊縫異常排查。對于排查發(fā)現的環(huán)焊縫缺陷應進(jìn)行評價(jià)，根據評價(jià)結果制定修復計劃，按計劃實(shí)施修復工作，重大缺陷應制定專(zhuān)項修復方案，修復過(guò)程要加強質(zhì)量管控，并做好記錄和資料歸檔。

二是加強新建管道施工質(zhì)量管控和基線(xiàn)檢驗。為加強管道建造期間的質(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(kāi)展專(zhuān)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》，運用系統方法、閉環(huán)管理的理念，構建完善的質(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備安全技術(shù)規范《壓力管道監督檢驗規則》正在報批，預計將于2018年底頒布實(shí)施。目的是進(jìn)一步規范各相關(guān)單位、機構、人員的職責和義務(wù)，規范監督檢驗的程序、內容和要求。

可以說(shuō)，經(jīng)過(guò)這些年的不懈努力，國內油氣管道建造技術(shù)已比較成熟，標準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(shí)、做好過(guò)程控制，強化監督管理，實(shí)現精細化管理的目標。做好焊接質(zhì)量管控，重點(diǎn)要加強返修焊縫、連頭口的質(zhì)量控制，尤其要重視過(guò)程監控；焊口組對要嚴格控制錯邊量、禁止強力組對、合理安排連頭口位置等；焊接工藝要嚴格按照規程規定的焊前預熱溫度、焊接電流電壓、焊縫填充道次、層間溫度等工藝參數執行；無(wú)損檢測要嚴格按照規范執行，對于X80鋼級管線(xiàn)，建議制定專(zhuān)項無(wú)損檢測驗收標準。在管道投產(chǎn)前，要開(kāi)展基線(xiàn)檢驗，將基線(xiàn)檢驗作為竣工驗收的一項重要內容，防止將施工過(guò)程中的問(wèn)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(lái)，國內油氣管道在焊接自動(dòng)化、防腐補口自動(dòng)化、無(wú)損檢測自動(dòng)化、焊口管理數字化、管道設計數字化交付等方面已經(jīng)取得很大進(jìn)展，在中俄二線(xiàn)、陜京四線(xiàn)等國家重點(diǎn)工程中已經(jīng)有所應用。同時(shí)，隨著(zhù)管道內檢測技術(shù)的不斷進(jìn)步，國內已具備管道環(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技術(shù)攻關(guān)，擴大這些新技術(shù)的推廣和應用范圍。探索建立管道基礎數據共享機制，建立管道材料、環(huán)焊縫、失效事故/事件數據庫，加強管道風(fēng)險評估和隱患排查的基礎數據管理。在制造、安裝環(huán)節，通過(guò)自動(dòng)化、智能化的管道焊接、防腐、檢測技術(shù)和裝備的廣泛應用，降低作業(yè)人員勞動(dòng)強度，克服人為的不穩定因素，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，要依法依規進(jìn)行定期檢驗，優(yōu)先開(kāi)展內檢測，及時(shí)對發(fā)現的各類(lèi)缺陷進(jìn)行評價(jià)和修復，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）兼職研究生導師，中國特種設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(cháng)期從事油氣管道在內的壓力管道安全檢驗檢測評價(jià)技術(shù)服務(wù)工作。主要研究方向為油氣管道失效分析、檢驗監測、腐蝕與防護、風(fēng)險評價(jià)、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(jiǎn)介：

中國特種設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(lèi)技術(shù)人員219人，其中博士15人、碩士80人。承擔國家科技支撐計劃、 863 計劃和國家重大科學(xué)儀器設備開(kāi)發(fā)專(zhuān)項、國家重點(diǎn)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)團隊，開(kāi)發(fā)了Φ 168～813 mm系列內檢測設備；制定法規和標準13項，建立了埋地鋼質(zhì)管道基于風(fēng)險的檢驗與評價(jià)技術(shù)體系和法規標準體系；壓力管道失效分析、風(fēng)險評估、檢驗檢測與監測、合于使用評價(jià)、綠色延壽、信息化平臺建設及軟件開(kāi)發(fā)、 PIM體系建設與審核等完整性管理綜合服務(wù)能力；在全國設立6大片區和3個(gè)新技術(shù)中心，業(yè)務(wù)遍及全國，累計開(kāi)展各類(lèi)壓力管道檢測與評價(jià)10萬(wàn)余公里，其中管道內檢測超過(guò)8 000公里。

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