Enbridge公司LSr管道建于2008年，管徑508 mm，標稱(chēng)壁厚6.4 mm ，在加拿大境內分別敷設X70鋼管道278 km和X80鋼管道10 km。鋼管均由加拿大Evraz Inc.提供，采用電阻焊（ERW）工藝制造。

1  環(huán)焊縫裂紋評估情況

LSr管道建設期間嚴格遵守CSA Z662―07第7.11條環(huán)焊縫無(wú)損檢測要求，進(jìn)行了100%射線(xiàn)檢測，并對其中58%的環(huán)焊縫作了延遲無(wú)損檢測，重點(diǎn)是冬季大風(fēng)和嚴寒天氣條件下施工作業(yè)的環(huán)焊縫，共檢測出21道含裂紋環(huán)焊縫。

經(jīng)CC Technologies公司對上述含裂紋環(huán)焊縫開(kāi)展工程臨界評估，確定含裂紋環(huán)焊縫的剩余壽命為17年。據此，Enbridge公司認為，管道已成功通過(guò)強度測試和密封試驗，存在的臨界環(huán)焊縫缺陷不會(huì )對管道完整性構成直接威脅，定期采用常規漏磁內檢測（MFL）可充分監測裂紋擴展情況，以確保管道始終保持完整的狀態(tài)。

為了進(jìn)一步了解管道含裂紋環(huán)焊縫的安全狀態(tài)，Enbridge公司又聘請Ludwig公司選取15道含裂紋環(huán)焊縫開(kāi)展工程臨界評估，主要內容包括：使用CorLAS™軟件計算15道含裂紋環(huán)焊縫的失效壓力，計算與每處裂紋相關(guān)的臨界裂紋深度，以確定裂紋失效形式是泄漏還是斷裂；采用2種不同的方法確定15道含裂紋環(huán)焊縫的剩余疲勞壽命：①取Enbridge L13管道（可代表LSr管道的預期運行條件）壓力數據近似值；②用 L13管道實(shí)際壓力數據。如果評估結果表明L13管道的環(huán)焊縫裂紋尺寸與15道環(huán)焊縫裂紋的尺寸相似，其預期疲勞壓力大于163％MOP，并且剩余疲勞壽命超過(guò)17年，則認為，LSr管道存在的環(huán)焊縫裂紋不會(huì )對管道的完整性造成直接威脅。

2  環(huán)焊縫裂紋成因分析

匯總每道含裂紋環(huán)焊縫的相關(guān)信息，主要包括：焊縫編號、樁號，上游和下游鋼管編號和爐號，焊縫完成日期和時(shí)間，用于完成焊接的對口夾具類(lèi)型，無(wú)損檢測完成日期，焊縫完成后的運行時(shí)間，發(fā)現裂紋時(shí)管道是否仍露出地面或已掩埋，焊接時(shí)的天氣狀況。

經(jīng)Ludwig公司對15道含裂紋環(huán)焊縫進(jìn)行金相組織評估，確定的裂紋成因機理包括以下主要因素。

（1）預熱不足和層間溫度不達標。焊縫中氫擴散速率很大程度上取決于溫度。在快速連續溶敷焊道時(shí)，后續通道產(chǎn)生的熱量允許先前焊道中的氫能擴散開(kāi)并逸出焊縫表面。如果焊縫快速冷卻到較低環(huán)境溫度，已進(jìn)入焊縫的氫很容易被捕獲而聚集在焊縫中。

（2）焊口承受了高應變。環(huán)焊縫施工期間的管道應力通常被認定為氫致開(kāi)裂的重要致因因素。正常焊接施工期間，抬起管接頭時(shí)，焊縫處于半完成狀態(tài)，與鋼管相比具有更小的橫截面，提升荷載主要集中在焊接區域。管道對口可能導致載荷集中于焊接區域。管道回填引起的沉降會(huì )產(chǎn)生附加應力，環(huán)焊縫存在的錯邊和不連續的結構等也可能會(huì )造成焊縫區的應力集中。

3  環(huán)焊縫延遲氫致裂紋可能性

LSr管道第9標段環(huán)焊縫施工時(shí)間、檢測情況及延遲氫致裂紋可能性見(jiàn)表 1，第11標段相關(guān)情況見(jiàn)表 2。

表 1 第9標段環(huán)焊縫延遲氫致裂紋可能性評估

表 2 第11標段環(huán)焊縫延遲氫致裂紋可能性評估

根據表 1、表2評估結果，認為L(cháng)Sr管道環(huán)焊縫存在延遲氫致裂紋的可能性極低。

4  高鋼級管道環(huán)焊縫排查建議

（1）進(jìn)一步完善焊接工藝評定。制定焊接工藝規程應考慮不同環(huán)境因素對焊接質(zhì)量的影響，開(kāi)展預熱溫度、焊道層數、大風(fēng)和嚴寒天氣等因素的正交實(shí)驗，規定不同條件下每個(gè)焊工可完成的焊道數量，為第三方監理作業(yè)提供充分的依據。

（2）加強數據統計分析工作。聘請專(zhuān)業(yè)焊接技術(shù)研究單位和數據分析公司，從焊縫施工日期、歷史氣候條件、年度完成焊口數量等多因素分析焊接質(zhì)量，明確重點(diǎn)關(guān)注對象。

（3）及時(shí)開(kāi)展工程臨界評估。對已割除的含裂紋環(huán)焊縫進(jìn)行評估，預估相關(guān)失效應力、失效形式（泄漏或斷裂）和剩余疲勞壽命，為后續含裂紋環(huán)焊縫的風(fēng)險管控措施提供依據。

（4）開(kāi)展在役管道環(huán)焊縫缺陷識別方法研究。通過(guò)多因素分析，評估最有可能存在危害性環(huán)焊縫缺陷的位置，進(jìn)一步確定環(huán)焊縫質(zhì)量排查的范圍，提高工作效率。

（5）采用多輪次（縮短內檢測周期）、多類(lèi)型（漏磁、超聲、渦流等組合）管道內檢測策略，監測管道環(huán)焊縫缺陷的擴展情況，及時(shí)識別危害性環(huán)焊縫缺陷。

（本文由戴聯(lián)雙與北方管道公司科技研究中心張強、楊玉峰聯(lián)合編譯，譯自：Enbridge Light Sour (lsr) Pipeline Project Engineering Report Regarding Girth Weld Cracking and Longitudinal Seam Weld failures. Enbridge Pipelines Inc. February 4，2009）

戴聯(lián)雙，博士， 1983年生，現就職于國家石油天然氣管網(wǎng)集團有限公司，注冊安全工程師、二級安全評價(jià)師、管道檢驗師。負責編寫(xiě)了《油氣管道安全防護規范》，參與起草公安部標準《石油天然氣管道系統治安風(fēng)險等級和安全防范要求》、國家標準 《油氣輸送管道完整性管理規范》等多項標準。在國內外期刊先后發(fā)表論文數十篇，參與編著(zhù)了《管道完整性管理技術(shù)》《油氣管道事故啟示錄》《油氣管道清管技術(shù)與應用》等書(shū)籍。近年來(lái)多次獲得中石油集團科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎、河北省科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎、管道科學(xué)獎等。