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為了規(guī)范在役大口徑不銹鋼管環(huán)焊縫開挖檢測(cè)、安全評(píng)價(jià)及修復(fù)作業(yè)，在大量環(huán)焊縫開挖檢測(cè)評(píng)價(jià)及修復(fù)作業(yè)的基礎(chǔ)上，對(duì)環(huán)焊縫開挖檢測(cè)和缺陷適用性評(píng)價(jià)的作業(yè)過程進(jìn)行了討論，提出了規(guī)范措施及建議、基于環(huán)焊縫缺陷的適用性評(píng)價(jià)結(jié)果和環(huán)焊縫缺陷的修復(fù)方法，建立了環(huán)焊縫缺陷類型、缺陷大小與修復(fù)方式和修復(fù)時(shí)限的對(duì)應(yīng)關(guān)系，為業(yè)主根據(jù)缺陷信息選擇修復(fù)方式提供了依據(jù)。建議規(guī)范環(huán)焊縫開挖檢測(cè)項(xiàng)目及檢測(cè)記錄格式，便于運(yùn)營(yíng)商或后期評(píng)價(jià)單位使用數(shù)據(jù)，同時(shí)達(dá)到有效開挖、避免資源浪費(fèi)的目的。

1大口徑不銹鋼管環(huán)焊縫缺陷檢測(cè)概述

有文獻(xiàn)報(bào)道，中國(guó)陸上油氣長(zhǎng)輸大口徑不銹鋼管總里程已超過12萬km，存在超過1000萬道環(huán)焊縫。為保障油氣大口徑不銹鋼管安全運(yùn)行，徹底排查大口徑不銹鋼管環(huán)焊縫的安全隱患，近年來，各大口徑不銹鋼管公司正大量開展大口徑不銹鋼管環(huán)焊縫風(fēng)險(xiǎn)排查、開挖檢測(cè)驗(yàn)證工作。由于油氣輸送大口徑不銹鋼管埋地敷設(shè)，一般通過無損檢測(cè)獲得管體或焊縫缺陷信息，這種手段可簡(jiǎn)單的分為非開挖和開挖檢測(cè)兩種。非開挖檢測(cè)主要是指大口徑不銹鋼管內(nèi)檢測(cè)-6，通過檢測(cè)器在大口徑不銹鋼管內(nèi)部行走獲取大口徑不銹鋼管和焊縫上的缺陷信息。但是，目前的內(nèi)檢測(cè)技術(shù)并不能完全準(zhǔn)確地識(shí)別所有缺陷的具體情況，例如環(huán)焊縫缺陷性質(zhì)、缺陷自身高度等，但基本可以指出大口徑不銹鋼管存在問題或者異常位置，然后再通過開挖檢測(cè)對(duì)異常點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)診斷。開挖檢測(cè)主要手段包括磁粉滲透、超聲/相控陣、射線、TOFD等，磁粉/滲透檢測(cè)能敏感地識(shí)別表面缺陷，射線/超聲/相控陣檢測(cè)可對(duì)缺陷進(jìn)行定性定量，TOFD檢測(cè)可補(bǔ)充確定缺陷自身高度信息。因此，在開挖檢測(cè)中選擇合適的檢測(cè)手段基本可以解決所有管體及焊縫的缺陷檢測(cè)問題。環(huán)焊縫開挖檢測(cè)的一個(gè)重要目的是為大口徑不銹鋼管含缺陷環(huán)焊縫適用性評(píng)價(jià)（即合于使用評(píng)價(jià)）提供數(shù)據(jù)支撐，因此，開挖檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和全面性，直接影響環(huán)焊縫適用性評(píng)價(jià)參數(shù)的選取及評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性，而適用性評(píng)價(jià)結(jié)果則對(duì)管線后期的安全運(yùn)行及缺陷處置方法選擇有重要意義。

環(huán)焊縫開挖檢測(cè)工作量大，資源投入巨大。完成環(huán)焊縫開挖、檢測(cè)、評(píng)價(jià)等內(nèi)容后，考慮大口徑不銹鋼管安全，按照要求需即刻對(duì)環(huán)焊縫進(jìn)行防腐、回填。若因檢測(cè)內(nèi)容不全面或檢測(cè)方法不得當(dāng)，會(huì)造成檢測(cè)結(jié)果不能準(zhǔn)確反映環(huán)焊縫及缺陷的真實(shí)情況，為大口徑不銹鋼管運(yùn)行留下了安全隱患，如需再次進(jìn)行開挖檢測(cè)，會(huì)造成不必要的資源浪費(fèi)。目前，環(huán)焊縫異常點(diǎn)開挖檢測(cè)項(xiàng)目較多，檢測(cè)服務(wù)商水平參差不齊，形成的無損檢測(cè)報(bào)告內(nèi)容也并無統(tǒng)一格式。環(huán)焊縫開挖檢測(cè)需進(jìn)行哪些檢測(cè)內(nèi)容或在一次開挖檢測(cè)中應(yīng)得到環(huán)焊縫的哪些相關(guān)信息，國(guó)內(nèi)外尚無標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)范。本研究針對(duì)環(huán)焊縫開挖檢測(cè)、評(píng)價(jià)及修復(fù)作業(yè)中常見的關(guān)鍵問題進(jìn)行討論，并提出改進(jìn)措施及建議，包括環(huán)焊縫無損檢測(cè)、環(huán)焊縫缺陷適用性評(píng)價(jià)以及基于適用性評(píng)價(jià)的修復(fù)方式選擇依據(jù)，為進(jìn)一步規(guī)范大口徑不銹鋼管環(huán)焊縫檢測(cè)、評(píng)價(jià)及修復(fù)作業(yè)提供參考。

2環(huán)焊縫無損檢測(cè)

無損檢測(cè)技術(shù)是第二次世界大戰(zhàn)后迅速發(fā)展起來的一門新的綜合性工程科學(xué)，是控制產(chǎn)品質(zhì)量、保證設(shè)備安全的重要技術(shù)手段，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)焊縫質(zhì)量控制的作用尤為突出，特別是在油氣大口徑不銹鋼管環(huán)焊縫風(fēng)險(xiǎn)管理中，無損檢測(cè)獲得的缺陷信息將成為后續(xù)工作的重要數(shù)據(jù)�？梢哉f，無損檢測(cè)是整個(gè)油氣大口徑不銹鋼管環(huán)焊縫風(fēng)險(xiǎn)管理工作的基礎(chǔ)，環(huán)焊縫的管理工作基本上都是在無損檢測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上開展和決策的。然而，進(jìn)行大口徑不銹鋼管開挖檢測(cè)需投人大量的資源，牽扯到土地協(xié)調(diào)賠償、開挖、人工等費(fèi)用，還要承擔(dān)在開挖作業(yè)過程中大口徑不銹鋼管安全、光纜安全以及作業(yè)人員自身安全的風(fēng)險(xiǎn)，因此，完成一次大口徑不銹鋼管開挖并不容易，如何避免在一次環(huán)焊縫開挖驗(yàn)證中由于環(huán)焊縫信息掌握不全而返工，以及如何在一次開挖檢測(cè)作業(yè)中明確無損檢測(cè)承包商的責(zé)任，規(guī)范承包商檢測(cè)結(jié)果書寫格式，這是一個(gè)值得重視的問題。以下從3個(gè)方面對(duì)環(huán)焊縫無損檢測(cè)內(nèi)容及信息記錄格式提出改進(jìn)或統(tǒng)一的建議。

2.1資料收集

在進(jìn)行環(huán)焊縫無損檢測(cè)前，應(yīng)收集相關(guān)大口徑不銹鋼管基本信息和檢測(cè)對(duì)象基本信息。大口徑不銹鋼管基本信息包含管線名稱、大口徑不銹鋼管外徑、設(shè)計(jì)壁厚、鋼級(jí)、設(shè)計(jì)壓力、運(yùn)行壓力、防腐層類型等，均為確定適用性評(píng)價(jià)參數(shù)取值的依據(jù)。環(huán)焊縫信息包含環(huán)焊縫編號(hào)、檢測(cè)里程、異常部位點(diǎn)鐘位置、焊縫上下游管節(jié)長(zhǎng)度、上下游管節(jié)設(shè)計(jì)壁厚、所處地區(qū)等級(jí)、設(shè)計(jì)系數(shù)、是否為高后果區(qū)、所處地區(qū)地質(zhì)地貌情況等。

其中，填寫環(huán)焊縫編號(hào)和檢測(cè)里程是為了便于核查具體檢測(cè)對(duì)象；記錄異常部位點(diǎn)鐘位置則為了將開挖檢測(cè)結(jié)果與內(nèi)檢測(cè)結(jié)果對(duì)比，便于驗(yàn)證內(nèi)檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性；記錄環(huán)縫上下游管節(jié)長(zhǎng)度是為了考慮環(huán)焊縫上下游是否存在短接，即判斷環(huán)焊縫是否為連頭口或存在組對(duì)應(yīng)力；其余信息均為在適用性評(píng)價(jià)過程中考慮環(huán)焊縫失效后果而對(duì)個(gè)別評(píng)價(jià)參數(shù)的選取提供支撐的數(shù)據(jù)。

2.2無損檢測(cè)內(nèi)容

（1）補(bǔ)口帶檢測(cè)。如上所述，進(jìn)行一次環(huán)焊縫開挖檢測(cè)并不容易，應(yīng)對(duì)環(huán)焊縫補(bǔ)口帶質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，獲得補(bǔ)口帶性能數(shù)據(jù)-”。檢測(cè)內(nèi)容包括：①外觀檢測(cè)，目視判斷防腐層是否滿足表面平滑、無鼓包、無皺折、無脫落等要求；②厚度檢測(cè)，判斷防腐層厚度是否滿足要求；③電火花漏點(diǎn)檢測(cè)，檢測(cè)防腐層是否存在針孔；④剝離強(qiáng)度檢測(cè)，破壞性試驗(yàn)，判斷防腐層性能。

（2）環(huán)焊縫外觀檢測(cè)。在環(huán)焊縫缺陷適用性評(píng)價(jià)中，錯(cuò)邊對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果影響很大，因此在進(jìn)行外觀檢測(cè)時(shí)一定要測(cè)量環(huán)焊縫的錯(cuò)邊情況。除此之外，焊縫余高、焊縫寬度等焊縫基本參數(shù)也應(yīng)進(jìn)行記錄。若在外觀檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)未焊滿、外腐蝕、凹坑等情況，應(yīng)記錄缺陷長(zhǎng)度、寬度和深度。

（3）環(huán)焊縫上下游鋼管檢測(cè)。為確認(rèn)大口徑不銹鋼管實(shí)際壁厚及變形情況，應(yīng)對(duì)開挖環(huán)焊縫上下游管體進(jìn)行測(cè)量，包括鋼管壁厚和周長(zhǎng)。另外，由于建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)環(huán)焊縫上下游鋼管焊縫交點(diǎn)間距有明確要求，一般要求焊縫交點(diǎn)間距不少于100mm，因此，開挖檢測(cè)中應(yīng)對(duì)焊縫交點(diǎn)間距進(jìn)行記錄。

（4）環(huán)焊縫無損檢測(cè)。采用全面的無損檢測(cè)組合基本能有效識(shí)別所有環(huán)焊縫缺陷-。因此在環(huán)焊縫開挖檢測(cè)中，建議采用以下無損檢測(cè)手段組合：①磁粉檢測(cè)或滲透檢測(cè)，查看是否存在表面裂紋、表面未熔合及未焊透等表面缺陷；②超聲檢測(cè)或相控陣檢測(cè)，查看是否存在內(nèi)部缺陷，并對(duì)缺陷進(jìn)行定量；③射線檢測(cè)，查看是否存在內(nèi)部缺陷，并對(duì)缺陷進(jìn)行定性；④TOFD檢測(cè)，查看是否存在內(nèi)部缺陷，并對(duì)缺陷進(jìn)行定性定量，應(yīng)確定缺陷自身高度。

2.3無損檢測(cè)結(jié)果記錄

為了便于業(yè)主或后期適用性評(píng)價(jià)單位使用無損檢測(cè)數(shù)據(jù)，檢測(cè)結(jié)果的記錄形式應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：①由于在評(píng)價(jià)時(shí)需考慮缺陷交互影響，為了便于判斷缺陷是否需要合并，因此無損檢測(cè)記錄的缺陷位置建議按照“順時(shí)針方向距0點(diǎn)鐘位置的距離”的方式進(jìn)行記錄；②缺陷自身高度對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果影響極大，因此TOFD檢測(cè)及相控陣檢測(cè)一定要給出缺陷的自身高度；③常見的裂紋型缺陷可分為埋藏型裂紋缺陷和表面裂紋缺陷，不同缺陷類型評(píng)價(jià)方式不同，評(píng)價(jià)結(jié)果相差較大，因此無損檢測(cè)結(jié)果需明確缺陷為埋藏型缺陷還是表面裂紋缺陷；④考慮軸向裂紋和環(huán)向裂紋的評(píng)價(jià)方法有所不同，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)若發(fā)現(xiàn)裂紋，需明確裂紋為環(huán)向裂紋還是軸向裂紋。

表1中舉例列出了在一次開挖形式的環(huán)焊縫檢測(cè)工作中應(yīng)注意收集的具體信息，以及無損檢測(cè)結(jié)果的格式及內(nèi)容要求，主要包含資料收集、檢測(cè)內(nèi)容、檢測(cè)結(jié)果記錄等方面。另外，建議檢測(cè)單位在向業(yè)主或評(píng)價(jià)單位提交檢測(cè)結(jié)果時(shí)，在檢測(cè)結(jié)果上蓋章確認(rèn)，便于明確責(zé)任。

3環(huán)焊縫安全評(píng)價(jià)

環(huán)焊縫的安全評(píng)價(jià)實(shí)際上指的是含缺陷環(huán)焊縫的適用性評(píng)價(jià)，在環(huán)焊縫不存在超標(biāo)缺陷的情況下，理論上管線是可以在內(nèi)壓下安全運(yùn)行的，無需進(jìn)一步評(píng)價(jià)。在含有超標(biāo)缺陷的情況下，通過適用性評(píng)價(jià)來判斷環(huán)焊縫是否能在當(dāng)前輸送壓力下安全服役或計(jì)算環(huán)焊縫的剩余強(qiáng)度。因此，安全評(píng)價(jià)的結(jié)論對(duì)指導(dǎo)生產(chǎn)具有重要意義。一般來說，安全評(píng)價(jià)應(yīng)包含兩部分評(píng)價(jià)內(nèi)容，一是依據(jù)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，將檢測(cè)所得缺陷信息與焊接驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比，若缺陷大小未超出標(biāo)準(zhǔn)要求則無需評(píng)價(jià)，管線可在正常工況下安全運(yùn)行；若缺陷大小超出標(biāo)準(zhǔn)要求，則應(yīng)對(duì)超標(biāo)缺陷進(jìn)行服役適用性評(píng)價(jià)。二是依據(jù)適用性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)于超出建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)要求的缺陷，依據(jù)SY/T 6477、API579、ASME B31G等評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)缺陷進(jìn)行服役適用性評(píng)價(jià)，得出在設(shè)計(jì)壓力或當(dāng)前運(yùn)行壓力下缺陷能否接受的結(jié)論。

若適用性評(píng)價(jià)結(jié)果表明缺陷可以接受，則嚴(yán)格按照工藝流程對(duì)環(huán)焊縫進(jìn)行防腐回填；若適用性評(píng)價(jià)結(jié)果表明缺陷不可接受，則應(yīng)計(jì)算大口徑不銹鋼管剩余壽命，給出大口徑不銹鋼管可承受的最大工作壓力，并對(duì)該處環(huán)焊縫提出處置建議；若適用性評(píng)價(jià)表明缺陷可接受，但評(píng)估點(diǎn)處于失效評(píng)估曲線臨界附近或考慮該處環(huán)焊縫可能承受的外載荷（來源于地質(zhì)災(zāi)害等）及失效后果等特殊因素，則也應(yīng)給出處置建議。處置建議應(yīng)滿足以下要求：①如需降壓運(yùn)行，應(yīng)給出具體降壓壓力值；②如需復(fù)檢，應(yīng)給出具體復(fù)檢時(shí)間；③如需修復(fù)，應(yīng)給出具體修復(fù)方式；④如需監(jiān)測(cè)，應(yīng)給出建議的監(jiān)測(cè)方式。

4環(huán)焊縫缺陷處置

無損檢測(cè)后通常會(huì)發(fā)現(xiàn)大口徑不銹鋼管或焊縫存在缺陷，理論上講，如果適用性評(píng)價(jià)結(jié)果表明缺陷在設(shè)計(jì)壓力下或工作壓力下可以接受，那么在不采用任何修復(fù)措施的情況下，大口徑不銹鋼管是可以在正常工況下安全運(yùn)行的。眾所周知，大口徑不銹鋼管安全責(zé)任重大，如果發(fā)生安全事故會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，運(yùn)營(yíng)商在處理環(huán)焊縫超標(biāo)缺陷時(shí)會(huì)格外小心，通常處置方式偏于保守，即超標(biāo)缺陷可通過適用性評(píng)價(jià)，也會(huì)采用修復(fù)手段對(duì)缺陷進(jìn)行處置。

國(guó)外大口徑不銹鋼管修復(fù)主要依據(jù)ASME PCC-2-2015《Repair of Pressure Equipment and Piping》及PRCI-Updated Pipeline Repair Manual進(jìn)行，標(biāo)準(zhǔn)中推薦的環(huán)焊縫永久修復(fù)方式為打磨、堆焊、B型套筒以及帶密封的螺栓夾具。國(guó)內(nèi)環(huán)焊縫缺陷的修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)較少，目前可依據(jù)Q/SY GD1033-2014《油氣大口徑不銹鋼管管體缺陷修復(fù)手冊(cè)》和Q/SY 1592-2013《油氣大口徑不銹鋼管管體修復(fù)技術(shù)規(guī)范》對(duì)環(huán)焊縫缺陷進(jìn)行修復(fù)，標(biāo)準(zhǔn)中推薦的環(huán)焊縫永久修復(fù)方式包括打磨、復(fù)合材料和B型套筒1詞。2018年9月發(fā)布、2019年3月1日正式實(shí)施的GB/T 36701-2018《埋地鋼質(zhì)大口徑不銹鋼管管體缺陷修復(fù)指南》規(guī)定了埋地鋼質(zhì)大口徑不銹鋼管管體缺陷修復(fù)的方法和實(shí)施程序，該標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了環(huán)焊縫缺陷的永久修復(fù)方式可以為打磨、堆焊、B型套筒和螺栓緊固夾具。由此可以看出，與國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)相同，GB/T 36701-2018中明確了復(fù)合材料不能作為環(huán)焊縫永久修復(fù)手段。

另外，盡管國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)都給出了環(huán)焊縫缺陷的永久修復(fù)方式及實(shí)施方法，但標(biāo)準(zhǔn)中均未明確環(huán)焊縫缺陷大小與修復(fù)方式及修復(fù)時(shí)限的對(duì)應(yīng)關(guān)系。為滿足運(yùn)營(yíng)商安全生產(chǎn)的需求，有必要建立缺陷大小與修復(fù)方式的對(duì)應(yīng)關(guān)系。本研究基于適用性評(píng)價(jià)結(jié)果及實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)結(jié)果總結(jié)出環(huán)焊縫缺陷處置方法（見表2），運(yùn)營(yíng)商可根據(jù)缺陷信息在表2中查找相應(yīng)的處置方式。

根據(jù)環(huán)焊縫缺陷尺寸，可按照表2中的處置方法對(duì)環(huán)焊縫缺陷進(jìn)行處置。表2中的處置方法適用于壁厚≥14.6mm的輸氣大口徑不銹鋼管，其他規(guī)格大口徑不銹鋼管可參考使用。環(huán)焊縫的處置時(shí)限可按照表3中的方法進(jìn)行。需要注意的是，GB/T36701-2018中并不推薦復(fù)合材料和環(huán)氧套筒用于×70及以下鋼級(jí)大口徑不銹鋼管環(huán)焊縫缺陷的永久修復(fù)，然而在新標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布之前，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用中為避免動(dòng)火作業(yè)，已大量采用環(huán)氧套筒和復(fù)合材料對(duì)環(huán)焊縫缺陷進(jìn)行修復(fù)。目前，對(duì)于環(huán)氧套筒抗軸向拉伸及彎曲載荷能力的驗(yàn)證試驗(yàn)尚未見報(bào)道，針對(duì)環(huán)焊縫處的外表面體積型缺陷或錯(cuò)邊造成的壁厚損失，筆者認(rèn)為可適當(dāng)采用復(fù)合材料進(jìn)行臨時(shí)修復(fù)。

表2中的缺陷處置方法按照1、2、3級(jí)劃分了處置方式選擇的優(yōu)先順序，1級(jí)處置方式更加便于操作，3級(jí)更偏于保守。另外需要指出的是，對(duì)于錯(cuò)邊缺陷的修復(fù)，表2中雖然對(duì)錯(cuò)邊量超過2/3t或10mm的情況給出了換管的處置方法，然而在實(shí)際工程中，由于大口徑不銹鋼管建設(shè)時(shí)遺留的錯(cuò)口問題和強(qiáng)力組對(duì)問題，通過換管也并不能完全消除錯(cuò)邊，因此筆者并不建議采用換管的方式對(duì)錯(cuò)邊缺陷進(jìn)行處置。

5結(jié)論

（1）在環(huán)焊縫的開挖檢測(cè)作業(yè)中，除了要統(tǒng)一規(guī)范一次開挖作業(yè)中開展的檢測(cè)項(xiàng)目外，檢測(cè)記錄的書寫也需要有一個(gè)統(tǒng)一的格式，尤其是缺陷信息記錄格式的統(tǒng)一，便于運(yùn)營(yíng)商或后期評(píng)價(jià)單位使用數(shù)據(jù)，更能達(dá)到有效開挖、避免資源浪費(fèi)的目的。

（2）安全評(píng)價(jià)為管線安全生產(chǎn)運(yùn)行提供了決策依據(jù)，環(huán)焊縫缺陷安全評(píng)價(jià)作業(yè)過程中，明確安全評(píng)價(jià)的內(nèi)容、規(guī)范安全評(píng)價(jià)的結(jié)論及建議，對(duì)有效指導(dǎo)運(yùn)營(yíng)商決策意義重大。

（3）環(huán)焊縫修復(fù)手段及修復(fù)方式直接影響管線的安全運(yùn)行，因無標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)范缺陷大小與修復(fù)方式的直接關(guān)系，因此根據(jù)適用性評(píng)價(jià)結(jié)果明確環(huán)焊縫處置方法對(duì)指導(dǎo)環(huán)焊縫修復(fù)具有實(shí)際意義。