王凡

國家管網(wǎng)集團北方管道西安輸油氣分公司

長(cháng)輸管道在建設期間需經(jīng)過(guò)不同地質(zhì)區域，特別是在山區，管道敷設后一段時(shí)間內，會(huì )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(huì )出現山區管道下部石塊約束管道的情況，如不及時(shí)處理，可能導致管道防腐層破損、管道腐蝕穿孔、管道變形斷管等嚴重后果。

1  事件背景

2022年，北方管道西安輸油氣分公司根據環(huán)焊縫排選點(diǎn)方案，對蘭鄭長(cháng)成品油管道某處焊縫進(jìn)行開(kāi)挖驗證。該管段設計壓力14 MPa，管徑610 mm，材質(zhì)L450MB，標稱(chēng)壁厚15.9 mm。焊縫位于彎頭連接口，彎頭側壁厚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，當前管道為停輸狀態(tài)。開(kāi)挖過(guò)程中發(fā)現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(kāi)挖60 cm，仍未見(jiàn)其底部，塊石頂部已與管道接觸，接觸長(cháng)度約30 cm。管道防腐層與塊石接觸處已有肉眼可見(jiàn)的變形，彎頭側環(huán)氧粉末有空鼓、剝離情況，3PE及補口冷纏帶出現褶皺（該處管道埋深2.3 m，已開(kāi)挖作業(yè)坑長(cháng)3.5 m）。

2  處置經(jīng)過(guò)

5月26日，檢測單位依次對開(kāi)挖出的兩條焊縫處進(jìn)行了第一次應力檢測及無(wú)損檢測（包括外觀(guān)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。

5月27日，承包商對遠離管道石塊邊緣進(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(zhuān)業(yè)石匠攜帶專(zhuān)業(yè)工具趕赴現場(chǎng)，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。第一次應力檢測結果顯示應力較大。        

5月28日，石塊破碎首次釋放管線(xiàn)應力，管線(xiàn)下降約30 mm，現場(chǎng)施工及監護人員感受到地面下沉明顯。進(jìn)行第二次頂管處焊縫應力檢測，結果顯示應力消減明顯。

5月29日，石塊破碎第二次釋放管線(xiàn)應力，管線(xiàn)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(guò)于堅硬，專(zhuān)業(yè)破石鉆頭損壞4根，2名專(zhuān)業(yè)石匠共計耗時(shí)25小時(shí)，共破拆石塊約0.15 m3。解除管線(xiàn)千斤頂支撐，管線(xiàn)無(wú)明顯變化。進(jìn)行第三次焊縫處應力檢測和第二次無(wú)損檢測。

5月31日，第三次應力檢測結果表明應力消減效果顯著(zhù)。

3  檢測數據

（1）應力檢測。第一次超聲波軸向應力檢測共測量了4處截面，截面位置如圖 1所示，每個(gè)截面上測點(diǎn)分布如圖 2所示�，F場(chǎng)測量應力最大值位于截面④的0點(diǎn)鐘方向，承受340 MPa的拉應力，X65鋼材的屈服強度為450 MPa，強度比值為0.76。

圖 1 截面位置示意圖

圖 2 變壁厚管段測點(diǎn)分布圖

第二次應力檢測，③、④截面復檢結果表明：截面④的0點(diǎn)鐘方向承受210 MPa的拉應力，強度比值為0.47，與初測相比減小130 MPa，消減效果明顯，其余點(diǎn)位應力較小。

第三次應力檢測，①、②、③、④截面二次復檢結果表明：截面③、④應力消減效果更好，截面④的0點(diǎn)鐘方向承受150 MPa的拉應力，強度比值為0.33，與初測應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(gè)別點(diǎn)位應力變化不大。截面①、②檢測應力均較小，整體變化規律不明顯。

（2）無(wú)損檢測。第一次全焊縫檢測結果為一條合格；一條由于有石塊頂管，檢測結果為8點(diǎn)鐘方向層間未熔合，9點(diǎn)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。復評結果為可接受。

4  啟示

本次石塊頂管的主要風(fēng)險在于應力變形，同時(shí)，若管道環(huán)焊縫存在缺陷，極有可能因焊縫處受應力影響導致疲勞失效，存在較大的隱患。由于石塊較大，從下部開(kāi)挖去除石塊極有可能導致石塊橫向受力不均衡，產(chǎn)生單側應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(shí)進(jìn)行必要的應力檢測，確保管道在可控的狀態(tài)下進(jìn)行處置。

長(cháng)輸管道敷設完成后會(huì )有部分沉降，建議在管道環(huán)焊縫開(kāi)挖驗證過(guò)程中增設應力檢測環(huán)節，若應力超出標準值，則需要采取應力釋放措施。

作者簡(jiǎn)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(zhuān)業(yè)，西安輸油氣分公司管道（保衛）科科員，主要從事管道管理工作。聯(lián)系方式：15229325202， wangfan01@pipechina.com.cn。