摘要：对某长输埋地输气管道，在开展管道漏磁内检测时发现多处环焊缝异常，针对其中1处环焊缝异常进行开挖验证显示，射线、超声无损检测结果为IV级，经过适用性评价，在未考虑地质沉降条件下结果为可接受。考虑到后期地质沉降、压力波动和外部环境变化，提出了B型套筒的修复措施，修复后对焊接质量用无损检测手段进行检测，检测结果合格。
关键词：环焊缝缺陷,B型套筒修复,长输埋地输气管道
0引言
随着经济的快速发展，国内天然气需求量高速增长，在石油、天然气的输送过程中，管道运输占据重要地位。因管道运输具有效率高、成本低等特点，长输天然气管道建设速度也逐渐加快。从20世纪50年代的克-独原油管道、20世纪70年代的“八三”会战到西气东输一线、忠武线、川气东送、西气东输二线、西气东输三线以及中俄原油管道，中国已成为全球第三大管道大国。截至2021年底，中国长输油气管道总里程达到14.8×104 km，其中天然气管道里程8.76×104 km，原油管道里程3.13×104 km，成品油管道里程2.91×104 km[1]。随着管线建成投产，X70、X80钢也普遍使用，高强钢的使用对焊接提出了更高的要求。随着管道大规模投产运行，环焊缝失效导致的安全事故时有发生，有些是环焊缝根部未熔合、错边等施工焊接质量导致，有些是管道在运行期间受到高填方、地质灾害等外力导致。
1基本情况介绍
某管道于2005年投产运行，管径610 mm，材质为X60钢，设计压力6.3 MPa，总长217 km，壁厚7.9 mm/9.5 mm，采用3L PE外防腐层和强制电流阴极保护相结合的防腐方式。
2022年开展了漏磁内检测，发现环焊缝异常30个。2023年对以上环焊缝异常进行了开挖验证，本文针对其中1处编号51540环焊缝异常点进行分析，环焊缝位置如图1所示。
2缺陷检测评价
2.1无损检测
通过漏磁内检测仅能检测发现环焊缝异常缺陷，但对于环焊缝异常类型不能精准检测[2]，需借助开挖验证进一步确认。对编号51540环焊缝异常点进行开挖验证，无损检测依据SY/T 4109—2013《石油天然气钢质管道无损检测》、GB/T 11344—2008《无损检测接触式超声脉冲回波法测厚方法》开展，采用了磁粉检测、超声检测(UT)、射线检测(RT)、相控阵检测(PAUT)方法，检测结果如表1和表2所示。
从表2可以看出，该环焊缝异常经磁粉检测合格，未发现裂纹；超声检测(UT)、射线检测(RT)、相控阵检测(PAUT)发现在时钟0:05、0:18、0:22方向存在裂纹、在时钟7:16方向存在内凹、在时钟8:06方向存在烧穿，经检测评价为IV级。为此，判定该环焊缝异常为IV级缺陷，无损检测底片如图2和图3所示。
2.2适用性评价
为了确认IV级环焊缝缺陷是否满足当前运行条件，结合管道运行条件、管材参数、周边人口密度及无损检测结果，进行适用性评价。根据管材技术条件和运行工况，评价参数如表3所示，其中夏比冲击试验参考QSYXQ4—2003《西气东输管道工程焊接施工及验收规范》。依据标准对实测缺陷进行规则化及相互影响处理，处理后缺陷信息如表4所示。
根据GB/T 19624—2019《在用含缺陷压力容器安全评定》中表面缺陷计算方法，依据表3相关参数，对表4中3个表面缺陷进行缺陷计算，结果如表5所示。
根据表5中评估点和判据数据，绘制缺陷评价图，如图4～图6所示。
从图4～图6缺陷评价图中可以看出，缺陷1、缺陷2、缺陷3缺陷评价点落在FAC曲线与Lrmax直线和两直角坐标轴所围成的安全区域之内，表明该环焊缝焊口裂纹缺陷在6.3 MPa压力下安全可接受。
3缺陷处置
该焊口经无损检测、适用性评价，结果为在目前运行条件下处于安全状态，但该结果的评定并未考虑地质沉降因素。环焊缝存在的缺陷主要分为面积型和体积型两大类，面积型缺陷包括裂纹、未熔合(根部未熔合、层间未熔合、外表面未熔合)和未焊透(根部未焊透、错边未焊透)，体积型缺陷包括气孔、夹渣、咬边、烧穿、内凹等，其中裂纹和未熔合为危害最大的缺陷。该焊口存在裂纹缺陷，裂纹缺陷是危害最大的焊缝缺陷之一[3-4]。
考虑到后期运行条件及周边环境变化(如地质沉降等)，依据GB 32167—2015《油气输送管道完整性管理规范》、SY/T 6649—2018《油气管道管体缺陷修复技术规范》规定，B型套筒相对换管来说，不需要停输且工期短，仅仅需要限压，维修成本是换管的10%左右，因此决定对该环焊缝采用B型套筒修复。
依据GB 50251—2015《输气管道工程设计规范》直管段壁厚计算公式，结合管道外径、材质、设计压力、管道所处地区等级、管道内介质、工作温度等相关参数及套筒存库型号，确定B型套筒尺寸为350 mm(长度)×24 mm(厚度)，套筒安装现场照片如图7所示。
B型套筒的安装过程包括缺陷表面处理、降压、安装、焊接、焊接检测、防腐和回填7个技术环节。焊接质量是影响修复质量最重要的因素之一。B型套筒在焊接完成时、24 h、48 h，分别对环焊缝和纵焊缝开展超声检测(UT)，检测部位为焊缝及两侧热影响区5 mm，无损检测结果如表6所示。
从表6可以看出，焊接完成时、焊接完成后24 h、焊接完成后48 h环焊缝和纵焊缝检测结果均为I级，说明B型套筒环焊缝和纵焊缝合格。
4结语
(1)该管道环焊缝异常存在裂纹缺陷，安全评价结果表明，在未考虑地质沉降外力作用下，在设计压力下均可继续服役。
(2)考虑到运行条件及周边环境变化(如地质沉降等)，该焊口裂纹缺陷存在因扩展而导致不满足运行条件的安全风险，考虑到成本和工期等因素，采取B型套筒修复措施，有效处置了裂纹缺陷。
(3)建议长输管道定期开展管道内检测，将内检测数据与建设底片、桩牌实现数据对齐。对环焊缝异常制定缺陷修复计划，结合外部风险因素，有计划地进行开挖验证，缺陷未验证修复之前应采取加密巡护等管控手段。
参考文献：
[1]丁建林,西昕,张对红.能源安全战略下中国管道输送技术发展与展望[J].油气储运,2022,41(6):632-639.
[2]孙静.长输管道内检测技术研究进展[J].石油和化工设备,2023,26(2):31-32.
[3]李荣光,张巍,赵振,等.高钢级管道环焊缝缺陷修复技术探讨[J].油气储运,2020,39(3):307-312.
[4]冼国栋,吕游.油气管道环焊缝缺陷排查及处置措施研究[J].石油管材与仪器,2020,6(2):42-45.
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