管道庫存鋼管再利用的檢驗及分級方法

唐 荔，高 健，張 磊

1.中國石油西南油氣田分公司四川華油集團有限公司物資供應公司 （四川 成都 610213）2.中國石油西南油氣田分公司安全環保與技術監督研究院 （四川 成都 610041）3.中國石油西南油氣田分公司四川華油集團有限公司 （四川 成都 610041）

中國石油西南油氣田分公司（以下簡稱西南油氣田公司）庫存管線鋼管上千噸，最早為2002年生產的管線，庫存時間已經超過了14年。規格從DN25 mm至DN900 mm，來自于生產庫存、搶險余料等，以預制防腐層管線鋼管和無防腐層管線鋼管兩種方式存放。

庫存管線鋼管長期受大氣腐蝕作用，預制防腐層管線鋼管的內壁、無防腐層管線鋼管的內外壁均會發生腐蝕，導致壁厚減薄。在預制防腐層發生破損的部位，容易發生局部腐蝕、點腐蝕和縫隙腐蝕，如圖1。在酸雨情況腐蝕相對更嚴重，甚至發生材質劣化。

對于老舊管線的再利用已在采氣、輸氣、燃氣管道領域逐步開展[1-3]，對于庫存管線鋼管的再利用同樣也有相關需求，需要對存放的管線鋼管進行檢驗和質量等級判定，以明確是否能夠繼續使用或者判廢處理，從而減少庫存管理壓力，提高庫存管理效率。

圖1　無防腐層管道的露天存放導致外腐蝕

針對庫存管線鋼管的再利用，目前并無相關標準。參考ISO 3183—2007《石油天然氣工業 管線輸送系統用鋼管》、API SPEC 5L—2012《管線鋼管規范》、GB/T 9711—2011《石油天然氣工業輸送鋼管交貨技術條件》等標準對新管線鋼管交貨提出的技術條件，西南油氣田公司結合管理實際情況，提出了庫存管線鋼管再利用之前的檢驗方法和判定標準，用于工程剩余管線鋼管的檢驗和判定分類。檢驗項目包括目視檢查、壁厚測試、硬度測試、無損探傷、化學成分分析、力學性能試驗等項目，判定結果的分類包括合格品、可修復品、降級品、報廢品4種類型。

1　再利用檢驗要求

1.1　目視檢查

庫存管線鋼管目視檢查以GB/T 20967—2007《無損檢測目視檢測總則》[4]和GB/T 9711—2011《石油天然氣工業管線輸送系統用鋼管》[5]為依據，結合鋼管特點，進行管體標記、橢圓度、鋼管外徑、管體外觀、長度、管體直度、管端垂直度、焊縫等目視檢查項目。

2007年，美國石油學會和國際標準化組織聯合發布了API SPEC 5L/ISO 3183—2007《管線鋼管》新標準，將API SPEC 5L和ISO 3183進行合并。2011年國內據此新發布GB/T 9711—2011《石油天然氣工業管線輸送系統用鋼管》，2017年發布最新版本，用于替代GB/T 9711.1～GB/T 9711.3三個標準。對于橢圓度、鋼管外徑、鋼管外觀、咬邊深度、摔坑、焊縫錯邊量，GB/T 9711—2017相對于 GB/T 9711.1—1997、GB/T 9711.2—1999和 GB/T 9711.3—2005中的規定均增加或修改了判定是否合格的指標要求，數值上有相應調整。

管體標記中，對于長期存放導致一些標記字跡模糊、辨識不清問題，標準未給出相應判定方法。在不清楚管道的材質、批號、工程來源等關鍵信息時，需要對鋼管材質進行判斷，明確鋼級。如果長期存放無法辨別鋼級標記、無法明確鋼級的鋼管，需要使用光譜分析檢測化學成分，從而確定鋼級，使用時就近降一級。由于光譜分析儀僅能檢測出管材化學成分含量，因此判斷鋼管鋼級還需要綜合力學性能試驗的結果，通過屈服強度、抗拉強度等指標綜合進行判斷，以盡可能避免發生誤判鋼管鋼級。

1.2　無損檢測與理化性能檢測

壁厚測試、硬度測試、無損探傷、化學成分分析、力學性能試驗等項目采用GB/T 9711—2011《石油天然氣工業管線輸送系統用鋼管》的技術指標要求。

如果對焊縫鋼管外觀檢驗時，發現焊縫凹坑、咬邊、錯邊等異常的，則應考慮對焊縫、熱影響區、近側母材進行無損檢驗[6]。長期戶外堆放的管線鋼管由于受到大氣腐蝕（尤其是酸雨）的影響，有可能出現平面型缺陷（例如表面裂紋）、材質劣化，需要采用射線、超聲探傷等無損檢測方法檢測焊縫質量，對鋼管的理化性能進行抽查。

對庫存管線鋼管焊縫的無損檢測比例，可根據鋼管未來的使用條件確定。徐俊杰，等[2]提出了舊油管經宏觀檢查及無損檢測，排除不合格油管后再抽樣10%進行全面檢驗的要求。參照相關標準要求，管線鋼管可考慮鋼管使用的地區等級和使用條件，參考GB 50369—2014《油氣長輸管道工程施工及驗收規范》[7]的規定，管道如果用于一級地區，則采用射線檢測抽查5%鋼管中的焊縫；二級地區則抽查比例提高到10%；但對于人口密集的三級地區或四級地區、管道穿跨越管段等風險相對較高的管段，不建議使用庫存管線。

理化性能測試中，對于化學成分分析的檢驗頻次可參照GB/T 9711—2011中關于復驗的規定，按鋼管批次確定，而不用考慮10%的隨機抽查頻次。對于力學性能試驗，取樣可根據無縫管、直焊縫管、螺旋焊縫管、非酸性服役條件的PSL1、PSL2和酸性服役條件的鋼管等不同的差異，制定取樣的部位和數量比例。

1.3　防腐層檢測

對于帶有預制防腐層的管道，除了對管道本體進行檢測外，還需要對預制防腐層進行檢測，需要針對不同年限的管道采取不同的抽查檢驗比例。

防腐層外觀檢查可采用目視檢查、電火花檢測等方法。由于防腐層受陽光、溫度等環境影響，發生劣化的可能性大，因此需要對每根管道的防腐層進行黏接力（剝離強度）檢測。防腐層厚度檢測需根據不同防腐層特點制定檢測部位。石油瀝青防腐層由于具有一定流動性，放置過久會發生逐漸向管道底部流動的現象，因此石油瀝青防腐層的厚度檢測比例應大于聚乙烯防腐層，且檢測部位應增加對頂部1點和11點時鐘位置的檢測。

2　再利用分級方法

目前西南油氣田公司對工程剩余管線鋼管的判定分類分為合格品、可修復品、降級品和報廢品4種類型。

所有檢驗項目檢測合格為合格品；存在凹坑、直度、咬邊、分層等缺陷，消除缺陷后，剩余管子長度大于一定長度時為可修復品；存在壁厚減薄但鋼管壁厚大于公稱壁厚的70%時為降級品；其余為報廢品。

張琪等[3]提出了燃氣管網老舊管道再利用評價指標，從安全可靠性、管道耐久性、敷設合理性、環境友好性4個方面進行評價，并提出了全壽命周期成本計算的概念。對于庫存管線鋼管，參照此理念，可以從管線鋼管的安全可靠性和經濟性（成本核算）兩方面進行分級。

判定為4種類型是基于管線鋼管的安全可靠性進行的分級，可進一步考慮不同的存放方式（預制防腐層管線鋼管和無防腐層）、不同的采購年限、不同的存放氣候條件（不同的大氣腐蝕性、濕度、平均溫度等）等因素，進一步細化安全可靠性分級指標。

現有要求在經濟性方面提出了管道剩余壁厚小于70%時為報廢品。如果從經濟性角度考慮，可對庫存管線鋼管檢測發現的腐蝕、壁厚減薄等缺陷進一步進行剩余強度評價[8]，確定存在缺陷的管線鋼管的最大允許操作壓力，盡量不直接報廢，從而提高庫存管線鋼管的利用率。

再利用整體經濟性方面，如果管線鋼管檢測費用、檢測后缺陷處理費用加上管道折舊后的費用已經超過新購管線鋼管費用，從經濟性角度考慮，再利用的價值已經不大。而且目前管理上管線鋼管并未考慮折舊，新購鋼管費用相對以前也大幅降低，對庫存管線鋼管再利用的經濟性也可以探討制定相應的管理辦法。

3　庫存管線鋼管再利用應用實例

2014年，在某條管道（D813 mm L485螺旋焊縫焊管）建設過程中，對存放的管線鋼管進行了再利用前的檢驗及分級，包括2005年的1條集輸管道建設工程余料鋼管177根、2007年的2條長輸管道建設鋼管余料26根。使用前，專業檢測單位對全部管線鋼管余料采用目視檢測方法檢測了橢圓度、直度、內焊縫余高、坡口、外觀質量等項目，并全部進行超聲波測厚，均符合標準要求，結果見表1。同時抽樣選取了8根管線鋼管進行了化學成分分析和力學性能試驗，從而將檢測合格的管線鋼管用于2014年建設的這條通過二級地區的管道安裝。

選取不同批次管道共8段進行化學成分、拉伸

性能、彎曲性能、沖擊性能、撕裂性能、維氏硬度、金相分析等測試項目。結果顯示：其中1根送檢樣品的屈服性能和撕裂性能不符合標準要求；1根送檢樣品的屈服性能不符合標準要求；1根送檢樣品的彎曲性能不符合標準要求。對于同批次同爐號的鋼管擴大了抽查比例，結果再未出現異常。

4　結論與建議

1）對工程剩余管線鋼管進行檢驗及分級能夠有效指導庫存管線鋼管的再利用。同時需要不斷修訂工程剩余管線鋼管的檢驗判定指標，提高其針對性和經濟性。

2）需要考慮庫存管線鋼管再利用的整體經濟性，制定相應的管理辦法，明確對經濟性不高的庫存管線鋼管的處理方式，提高庫存物資管理效率。

3）對于庫存管線鋼管理化性能測試時發現的屈服性能、彎曲性能、落錘撕裂性能不符合標準要求的鋼管，建議對類似鋼管開展材質劣化的相關影響因素研究，以便優化存儲條件和方法。