天然氣長輸管道安裝關(guān)鍵過程存在的問題及應(yīng)對措施

劉旭(山西省檢驗檢測中心特種設(shè)備檢驗技術(shù)研究所，山西 太原 030012)

0 引言

近年來，隨著我國能源結(jié)構(gòu)的不斷優(yōu)化，作為清潔能源的天然氣其使用比例正快速增長，而使用低成本的長距離輸送天然氣管道是目前最優(yōu)的選擇。我國正實現(xiàn)天然氣長輸管道互連互通工程，各地也都加大力度建設(shè)此類管道并相繼投入了運行。同時我國天然氣長輸管道施工的技術(shù)水平也在不斷提高，管道在安裝施工環(huán)節(jié)的質(zhì)量也得到了切實保障。筆者參與了多項省網(wǎng)天然氣長輸管道的工程建設(shè)，發(fā)現(xiàn)在管道安裝施工關(guān)鍵過程環(huán)節(jié)還存在不少問題，這些問題將直接影響管道的質(zhì)量和運行安全。本文將從焊接、無損檢測、防腐補口及壓力試驗等方面存在的問題進行具體闡述和分析。

1 焊接工藝評定存在的問題

根據(jù)GB/T 31032—2014 《鋼質(zhì)管道焊接及驗收》中的定義，焊接工藝評定是在工程焊接前，為制定焊接工藝規(guī)程，通過對焊接方法、焊接材料、焊接參數(shù)等進行選擇和調(diào)整的一系列工藝性試驗，以確定獲得標準規(guī)定焊接質(zhì)量的正確工藝。焊接工藝評定對天然氣管道工程焊接性能和焊接質(zhì)量起著關(guān)鍵的作用，在管道安裝前必須出具一系列合格完整的焊接工藝評定報告。

首先是天然氣長輸管道工程焊接工藝評定報告由誰(單位)提供問題。長久以來在天然氣長輸管道安裝施工過程中，焊接工藝評定報告有由業(yè)主方提供或各安裝單位提供兩種方式。對于大型管道工程，由于主材料單一、安裝單位多(某些項目甚至有十幾個安裝單位)，出于管理和焊接質(zhì)量的考慮，業(yè)主方會委托專業(yè)機構(gòu)對本管道工程進行焊接工藝試驗并完成合格的焊接工藝評定報告，然后下發(fā)各安裝單位遵照實施；而按照TSG 07—2019 《特種設(shè)備生產(chǎn)和充裝單位許可規(guī)則》E3.1.5第3條要求，焊接工藝評定工作應(yīng)當由安裝施工單位進行，并建立覆蓋本單位所有安裝工程的焊接工藝規(guī)程和焊接工藝評定。作為長輸管道工程關(guān)鍵的技術(shù)質(zhì)量文件，不論何種情況，焊接工藝評定報告應(yīng)當由安裝施工單位完成制定并在焊接作業(yè)中嚴格執(zhí)行。

其次是設(shè)計單位和安裝單位經(jīng)常會遇到焊接評定執(zhí)行標準選擇的問題。按照天然氣長輸管道設(shè)計標準GB 50251—2015及驗收標準GB 50369—2014中相關(guān)內(nèi)容規(guī)定，管道焊接工藝評定應(yīng)執(zhí)行GB/T 31032—2014。目前關(guān)于長輸管道這一特種設(shè)備的安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程尚未發(fā)布，設(shè)計單位將長輸管道依照特種設(shè)備體系管理，設(shè)計文件中有時規(guī)定管道安裝所制定焊接工藝評定依據(jù)為NB/T 47014—2011 《承壓設(shè)備焊接工藝評定》。安裝施工單位遵照設(shè)計文件要求，依據(jù)上述兩個評定標準中其中的一個制定工藝評定報告，筆者認為都是可行的。

2 管道焊接過程存在的問題

焊接環(huán)節(jié)是天然氣長輸管道安裝施工過程最重要的工序，焊接質(zhì)量直接決定管道的安全質(zhì)量，更直接影響使用單位的運行安全。由于影響焊接質(zhì)量所涉及因素較多，故在管道焊接過程中也會出現(xiàn)諸多問題。

天然氣管道安裝施工現(xiàn)場的焊接經(jīng)常會采用流水作業(yè)方式，焊接機組中每個焊工的焊接位置相對比較固定，但是在一些特殊情況時，比如某位置焊工臨時缺位時需要其他焊工補位，一些補位焊工持證項目有時會與焊接工藝要求不符，出現(xiàn)補位焊工超資格范圍作業(yè)的現(xiàn)象；為了避免出現(xiàn)這種現(xiàn)象，安裝施工單位要嚴控進場焊工人員資質(zhì)，盡可能使用“全能型”焊工，這些焊工所具備的資格在任何位置施焊都能夠滿足焊接工藝要求。

管道組對，鋼管管口橢圓度，使用外對口器，管工經(jīng)驗不足，坡口角度不足，對口間隙較大，根焊內(nèi)焊道內(nèi)凹嚴重，焊接工藝紀律執(zhí)行不到位、焊縫組對及焊后外觀檢查主要指標把關(guān)不嚴。由于管道現(xiàn)場焊接現(xiàn)場都為野外作業(yè)，環(huán)境條件較差，現(xiàn)場存在諸多對焊接不利的因素，如現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境溫度、風速、地形等極大考驗焊工操作，有時在實際焊接作業(yè)中不能完全執(zhí)行焊接工藝紀律，焊接防護措施不能完全到位，實際焊接參數(shù)超出規(guī)程范圍等，這些都直接影響焊縫的外觀成型及力學性能，產(chǎn)生焊接缺陷或焊縫性能不合格，不能及時發(fā)現(xiàn)就會留下安全隱患。

天然氣長輸管道安裝施工現(xiàn)場要配備專業(yè)的焊接技術(shù)人員，嚴格按照焊接工藝規(guī)程及驗收規(guī)范要求，對管道焊接各個環(huán)節(jié)進行施工和自檢，做好各種現(xiàn)場記錄，發(fā)現(xiàn)問題要及時處理。

3 焊縫X射線檢測存在的問題

雖然近年來如相控陣超聲檢測等新技術(shù)的不斷應(yīng)用，但是在長輸管道焊縫檢測中使用X射線檢測方法具有底片影像直觀、技術(shù)成熟且運用成本低等突出優(yōu)勢，在一般管道工程建設(shè)中仍舊大量使用。但是在檢測的過程中，還存在一些影響管道質(zhì)量的問題。

由于野外作業(yè)等客觀原因以及現(xiàn)場操作人業(yè)專業(yè)素質(zhì)等主觀原因，經(jīng)常造成射線底片質(zhì)量不合格的現(xiàn)象。比如像質(zhì)計放置不規(guī)范、管道內(nèi)表面在焊縫6點位附近有殘留焊渣不能有效清理、檢測標識不全或擺放在焊縫及熱影響區(qū)評定區(qū)、底片達不到規(guī)定的像質(zhì)計靈敏度、底片黑度過高而現(xiàn)場觀片燈亮度不足等影響底片評定等底片質(zhì)量問題不能完全杜絕。

射線檢測底片評定不準確問題。按照SY/T 4109—2020《 石油天然氣鋼質(zhì)管道無損檢測》對接焊縫內(nèi)部缺欠分為圓形缺欠、條形缺欠、裂紋、未熔合、未焊透、內(nèi)凹、咬邊和燒穿，各種缺欠的評定方法較為復(fù)雜，評定人員要求的專業(yè)知識水平也較高，一些評定人員雖然已經(jīng)取得相應(yīng)的資格證書，但對標準理解掌握不深，有時出現(xiàn)錯評或漏評現(xiàn)象。例如不能把各種具體缺欠類型分辨清楚，進而按照各類型的缺欠尺寸大小分別評定；評定人員缺乏實踐經(jīng)驗，對一些缺欠不能恰當?shù)刈鞒鲈u判而產(chǎn)生不必要的返修，反而影響焊縫性能。

檢測單位應(yīng)加強對作業(yè)人員的管理，持證作業(yè)人員更應(yīng)認真負責，發(fā)現(xiàn)有底片質(zhì)量問題立即組織重拍或補拍，不斷積累現(xiàn)場檢測經(jīng)驗，在熟練掌握標準要求的前提下盡可能避免焊縫返修，做到評定準確無誤。

4 管道防腐補口過程存在的問題

天然氣長輸管道現(xiàn)場安裝防腐涉及焊縫處補口防腐和管體補傷兩項內(nèi)容。由于受管道安裝現(xiàn)場條件及各參建方思想重視程度不足等因素的影響，防腐補口質(zhì)量經(jīng)常成為整個安裝過程的薄弱環(huán)節(jié)。

首先是防腐補口工藝作業(yè)指導(dǎo)文件不規(guī)范問題。安裝單位經(jīng)常使用已有版本的作業(yè)指導(dǎo)書實施作業(yè)，造成防腐補口質(zhì)量不合格。實踐證明，不同生產(chǎn)廠家的防腐補口產(chǎn)品在施工過程中的操作不盡相同，安裝單位應(yīng)依據(jù)所采購的防腐補口材料廠家驗證的操作說明，在施工現(xiàn)場反復(fù)驗證合格后才能夠制定出規(guī)范合格的作業(yè)指導(dǎo)書。

其次是現(xiàn)場操作人員因素影響較突出。目前我國相關(guān)規(guī)范還未對此類操作人員的作業(yè)資格提出要求，現(xiàn)場操作人員水平素質(zhì)也參差不齊，而野外作業(yè)的不利因素又較多，即使是在監(jiān)理等人員旁站的情況下，最終的防腐補口質(zhì)量也不能完全保證合格，甚至有時還存在批量連續(xù)不合格等嚴重問題。這就需要安裝單位嚴格管理上崗操作人員，在必要的專業(yè)培訓后，還應(yīng)隨時掌握操作人員的思想情緒狀況。

再次是安裝單位現(xiàn)場技術(shù)人員等對驗收標準內(nèi)容把握不準確。按照施工驗收規(guī)范中相關(guān)內(nèi)容要求，管道防腐補口質(zhì)量應(yīng)至少從以下三方面來判斷，分別為防腐補口材料(含底漆)的厚度、防腐補口的外觀和防腐補口的剝離試驗。一些安裝施工單位由于在現(xiàn)場未配置相應(yīng)防腐層測厚設(shè)備，不能判斷防腐補口材料(含底漆)的厚度是否滿足規(guī)范要求；外觀上也未能檢查出層下空鼓，另外在防腐補口剝離試驗操作中的不規(guī)范等都會對管道防腐補口質(zhì)量產(chǎn)生誤判，影響管道的安裝質(zhì)量。

另外，在做防腐補口的剝離強度試驗時，按照施工驗收要求須在15～25 ℃溫度范圍內(nèi)進行操作，但是在我國北方冬季氣溫較低的野外環(huán)境下，安裝單位很難采取有效措施滿足這一溫度條件，目前也沒有實用的解決方法，所以在這種情況下的試驗不能真正判斷防腐補口質(zhì)量是否合格，其結(jié)果只能作為參考。

5 管道試壓過程存在的問題

天然氣長輸管道壓力試驗是保證管道整體安全質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，通過過載超壓試驗，能夠檢驗管道的整體強度和焊接接頭的致密性，是對安裝施工前面所有工序的綜合經(jīng)驗。管道壓力試驗實際過程中也經(jīng)常會遇到一些問題，需要加以解決。

首先是管道壓力試驗專項方案的制定。長輸管道強度試驗壓力高，具有一定的危險性，且本環(huán)節(jié)也是一個系統(tǒng)過程，涉及到許多方面的工作，故應(yīng)對管道壓力試驗提前編制專項方案。方案中須包含編制依據(jù)，分段試壓的劃分，試驗介質(zhì)及溫度，各段試驗壓力或表壓，試驗用壓力計和溫度計的選擇，升壓過程的控制，試驗合格標準，安全應(yīng)急措施等，并且要具有可操作性。然而，一些安裝單位所編制的專項方案不盡詳細，缺失強度校核、管段地勢高差影響的壓力計算、管端壓力表的理論數(shù)值等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，可操作性差，不能有效指導(dǎo)整個試壓過程。安裝單位在管道試壓前應(yīng)編制完整的試壓方案，必要時還要做可行性論證；過程中盡可能使用可自動記錄壓力裝置，嚴格按照方案分步驟升壓，壓力值及保壓時間滿足施工驗收規(guī)范要求。

其次是特殊情況下試驗介質(zhì)的變更，即水壓變更為氣壓。按照規(guī)范要求，壓力試驗介質(zhì)應(yīng)首選潔凈水，但是在一些特殊情況下如管道沿線水源匱乏、排水困難、環(huán)境溫度較低等，只能使用空氣作為試驗介質(zhì)，而且這種情況的試驗壓力較高(1.5倍的設(shè)計壓力)，此時首要考慮的則是整個試壓過程的安全性。為了試壓過程能夠安全順利進行，首先須由建設(shè)單位和設(shè)計單位同意，在對管道強度校核計算安全的情況下，才能使用空氣作為試驗介質(zhì)，過程中要適當增加安全距離，嚴格執(zhí)行升壓程序，加強整個試驗過程的監(jiān)測。

6 天然氣長輸管道安裝交工技術(shù)資料存在的問題

交工技術(shù)資料是在工程施工技術(shù)文件和過程記錄的基礎(chǔ)上整理形成的并組卷在建設(shè)工程竣工資料的技術(shù)文件。按照一般要求，安裝單位應(yīng)在工程安裝施工過程中和工程結(jié)束一定時間內(nèi)對工程各工序?qū)嶋H施工過程所做的記錄和技術(shù)文件匯總，按照SY/T 6882—2012《石油天然氣建設(shè)工程交工技術(shù)文件編制規(guī)范》中內(nèi)容順序進行整理編制完成。在實際過程中，一些安裝施工單位的交工技術(shù)資料也往往存在很多問題。

首先是缺失關(guān)鍵工序過程資料。如管道焊接組對記錄、管道焊接工作記錄等，尤其是在管道焊接工作記錄中，能夠有效追溯焊縫焊接工藝紀律執(zhí)行情況，以及持證焊工焊接位置等關(guān)鍵信息，都是管道交工驗收、運行安全及事故分析的重要基礎(chǔ)資料，一些單位常因建設(shè)單位或監(jiān)理單位不要求為由，沒有將管道焊接組對記錄、管道焊接工作記錄等關(guān)鍵記錄整理組卷，造成關(guān)鍵工序過程資料缺少，影響管道工程的竣工驗收、在役檢驗及完整性評價等。

其次是各種安裝施工記錄中數(shù)據(jù)失真問題。一些安裝施工單位整理的交工技術(shù)資料中，由于現(xiàn)場管理不到位，現(xiàn)場記錄為事后補記，記錄人員缺乏專業(yè)知識等原因，造成各種安裝施工過程記錄中關(guān)鍵數(shù)據(jù)與現(xiàn)場實際情況嚴重不符，完全失真，不能有效反映出真實的安裝質(zhì)量，是否能夠滿足驗收規(guī)范要求。

安裝施工單位應(yīng)高度重視工程交工技術(shù)資料的質(zhì)量，按照要求全面、真實、規(guī)范地完成交工技術(shù)資料整理工作，為用戶使用時的管道完整性管理工作提供可靠依據(jù)。

7 結(jié)語

天然氣長輸管道安裝工程建設(shè)單位和監(jiān)理單位要盡可能配備專業(yè)的技術(shù)管理人員，加強項目管理，應(yīng)在各個關(guān)鍵工序前會同設(shè)計人員組織施工技術(shù)交底并充分討論，嚴格要求管理各參建單位，嚴把工程各環(huán)節(jié)尤其是關(guān)鍵工序的施工質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時組織分析并協(xié)調(diào)解決。管道安裝施工單位要在安裝過程中嚴格按照本單位質(zhì)量保證體系內(nèi)容要求認真組織施工，加強各環(huán)節(jié)人員的管理，嚴控施工質(zhì)量和安全，做好各種施工記錄，各項工作滿足驗收規(guī)范要求，為使用單位提交合格的建設(shè)工程。