徐锋
国家管网集团东部原油储运有限公司项目管理中心 江苏 徐州 221008
摘要：过去十年，中国建成了长度超过3×104km的管道，中俄管道、中缅管道、中亚管道以及互联互通等多个重点油气工程建设构筑了“东北、西北、西南、海上”四大油气战略通道，形成了“西气东输、西油东送、北油南运、海气登陆”的油气管网格局，有力推动了国家油气管网业务的稳健发展。同时国家《中长期油气管网规划》提出：“到2020年，全国油气管网规模达到16.9×104km，到2025年，达到24×104km”。未来一段时期，中国管网建设需求依旧强劲，特别是天然气管道里程年均复合增长率将达到9.8%，成品油管道复合增长率将达到6.7%，大口径、高钢级、高压力油气管道干线建设任务依然繁重。但随着国内外建设环境的变化，工程项目管理和工程建设质量存在的突出问题也进一步凸显，天然气管道运行期间发生质量事故易造成较大的社会负面影响，环焊缝质量问题已引起各方高度关注，因此破除质量提升瓶颈，进一步强化焊接施工质量管理，建设“精品工程、优质工程、百年工程”，是实现油气管网“本质安全、卓越运营”的重要保障。
关键词：输油管道;工程建设;环焊缝;质量;措施与方法
引言
石油开采后往往需要进行异地输送，其距离可达数千公里。管道输送作为一种经济、高效且安全的输送手段，在我国国民经济的发展中起着十分重要的作用。已通过质量标准控制的管道投入运行后，随着使用年限的增长，其发生各种失效事故的概率也在不断增加。由于输油管道多埋于地下，管控难度较大，一旦发生失效事故，造成原油泄漏，不仅会对油田造成巨大的经济损失，同时也会对周边环境造成污染。因此对输油管道失效泄漏事故进行分析与研究，确保输油管道运行安全，显得尤为重要。
1输油管道工程建设环焊缝质量重要意义
油气输送管道在日常运营过程中，面临着各种因素引起的安全问题，管道的安全状况既与管道本体有关(如管道材质及其焊缝状态)，也与外部因素有关(如外部荷载)。施工过程中受焊接技术水平限制和现场施工质量管控不严等因素影响，导致部分管道投产运行后存在各种环焊缝质量缺陷。据不完全统计，中国石油自2011年以来已发生9起管道环焊缝开裂事故点，易造成环境破坏和人员伤亡。尤其是部分管道存在抢修困难、停输要求严格和环境敏感点多等问题，一旦发生事故，及时抢修存在较大挑战，同时产生的后果也不可预估。因此，有效识别焊缝质量风险，进行质量管控，对管道的安全管理具有重要意义。
2环焊缝失效原因分析
焊接工艺规程的制定及执行方面的问题分析。结合环焊缝失效调查报告及油气管道近一年来检查发现的焊接问题，对焊接工艺规程制定及执行方面存在的问题进行总结、归纳如下：第一，焊工能力不足，责任心不强，监理工程师业务水平不高；第二，焊接设备的维护保养不到位，焊接机组人员缺乏自动焊设备维护相关经验；第三，长期库存材料未明确检验鉴定要求；第四，焊接工艺规程制定过程无第三方监督；第五，焊接工艺执行的监管力度不够；第六，焊接工艺规程制定单位对施工现场环境、操作复杂情况考虑不足，焊接工艺对现场的适应性有待提高等。
3环焊缝质量提升措施与方法
3.1推广应用自动焊技术
国外管道自动焊技术与设备已相当成熟。如美国的夏延管道（CHEYENNEPLAINS）、洛基快线（ROCKIESEXPRESS），均采用自动焊，焊接设备为CRC。欧洲的南气走廊项目（SOUTHERNGASCORRIDOR）也以自动焊为主，焊接设备有CRC和SERIMAX。
俄罗斯在建的西伯利亚力量管道，根据施工条件、地形条件情况，自动焊应用比例约占75%，手工电弧焊的应用比例约占25%。而我国管道自动焊技术的应用始于西气东输管道工程，目前自动焊焊接管道里程约5000km，应用比例不足5%。经历中靖、陕四、中俄原油二线等工程的技术改进和经验积累，自动焊技术在中俄东线北段工程中得到全面推广。相比传统管道手工焊和半自动焊，管道自动焊技术在焊接接头强度、韧性等指标方面综合性能优良，同时可显著提高焊接效率，降低劳动强度，最大程度减少人为因素给焊缝质量带来的不可控风险，提高管道建设和运行的安全性和可靠性，有效保障环焊缝的焊接质量和焊接过程的稳定性，成为国内外焊接技术的发展趋势。
3.2输油管道防腐措施
输油管道发生泄漏主要是外表面腐蚀引起的穿孔导致的。环焊缝防腐补口的密封失效而导致的外表面腐蚀是造成管道腐蚀失效的主要原因，同时土壤中的Ｃｌ－加速了腐蚀穿孔的发生。在管道完整性管理中，应加强防腐补口失效风险控制，主要包括：(1)根据管道输送温度及所处环境,合理选择防腐补口方式及材料;(2)防腐补口材料应经国家计量认证的检测机构或国外第三方检测机构质量评定检验合格;(3)制定严格的防腐补口工艺,施工应由具有业主认定防腐资质的施工单位承担,补口操作人员应根据所使用产品的特点进行防腐施工培训并取得上岗证,方可进行补口施工操作;(4)在运行过程中,应定期开展防腐层直接检测评价,并及时对防腐层破损管段开挖修复;(5)对于具备开展内检测条件的管道，可根据内检测结果和适用性评价结果开挖验证，并对防腐层破损管段及时修复。
3.3根焊质量控制措施
根焊质量方面，该环焊缝内壁局部根焊区域存在不圆滑过渡的尖锐沟槽以及因焊渣造成的根部未熔合和孔洞，根焊质量较差。对错边不等壁厚钢管焊接接头的有限元应力分析表明，环焊缝内壁焊趾是应力集中最大的部位，应力集中系数随厚壁侧管道倒角过渡区长度增加而减小，随错边量增大而增大。收集近几年发生的8起因环焊缝缺陷导致的管道失效案例，发现其中7起事故均为环焊缝内壁起裂引起的断裂，且其中3起起裂由根部未熔合缺陷引起。有限元应力模拟结果和环焊缝实际失效案例均证明，含缺陷的根焊区域是环焊缝最为危险的部位。
3.4加强建设期施工质量管理。
加强对施工过程中质量监督管理，坚决避免不符合规定要求的工序，尤其是对“金口”“连头口”等特征焊口进行组对时，更要严格要求，要对所有的焊口都进行射线检测，从源头上避免疑似黑口的存在，确保质量合格。建设期开展环焊缝安全隐患排查。在管道投产之前，开展环焊缝安全隐患排查，能确保缺陷早识别、隐患早消除，避免将隐患带到运营期，降低隐患治理成本，减小管道失效的风险。支持焊口风险评估。在焊口风险评估中，针对焊口是否为疑似黑口，可以给予不同的权限比重，确保评估结果更能反应实际情况。
结束语
焊缝质量隐患给管道运行安全带来了巨大隐患，本文从环焊缝质量产生的原因进行了分析，对标了国内外主要焊接标准在技术与管理方面的差异，借鉴先进和有效做法，从人员、材料、设备、技术等方面提出了油气管道环焊缝质量提升的措施和方法。文中提出的部分关于技术方面的研究仍需进一步开展，待形成成果后进行推广，将极大提升环焊缝的焊接质量。
参考文献
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