長輸天然氣管道無損檢測裂紋焊口案例淺析

吳 超 唐世東 張本同 王福德 汪佩佩

（1. 國家石油天然氣管網(wǎng)集團有限公司西氣東輸分公司，安徽 合肥 230031；2. 武漢三聯(lián)特種技術(shù)股份有限公司，湖北 武漢 432200）

0 引言

近幾年，油氣管道企業(yè)加大了對在役長輸天然氣管道環(huán)焊縫開挖復拍的力度，通過對特殊屬性環(huán)焊縫開挖，發(fā)現(xiàn)了許多次標準口及裂紋口。本文通過一道裂紋口的確認、復核及提出修復措施的過程，在此類項目中起到示范作用，有利于今后此類項目開展。

1 項目概況

某長輸天然氣管道管徑1016 mm，管材X70，一般地區(qū)壁厚17.5 mm，運行壓力6～8.5 MPa，輸送介質(zhì)為天然氣。在2022年環(huán)焊縫質(zhì)量風險排查開挖復拍項目對焊口（Φ1016×17.5/21mm）進行開挖復拍射線檢測（RT）、常規(guī)超聲檢測（UT）、磁粉檢測（MT）過程中，發(fā)現(xiàn)該焊口焊縫在距離12點方向1450mm處存在一條75mm縱向裂紋（所用膠片為C4類底片），該公司立即組織環(huán)焊縫項目部、無損檢測單位、監(jiān)理單位等專業(yè)人員根據(jù)焊口現(xiàn)場情況及缺欠情況對此焊口立即開展相控陣（PAUT）及衍射時差法超聲檢測（TOFD）復檢工作。

2 環(huán)焊縫復拍結(jié)果

2.1 檢測單位復檢情況

經(jīng)檢測單位采用相控陣（PAUT）及衍射時差法超聲檢測（TOFD）復檢后得出缺陷信息如下：

裂紋：1 4 6 0-1 5 3 4.6 m m 位置，缺陷長度74.6mm，缺陷高度1.4mm，距外表面深度16.1mm。檢測結(jié)果如圖1～圖4所示。

圖1 C4類底片缺陷顯示

圖2 C4類底片缺陷顯示

圖4 PAUT圖譜缺陷顯示

該焊口缺欠經(jīng)相控陣（PAUT）及衍射時差法超聲檢測（TOFD）復檢后結(jié)果與射線檢測（RT）結(jié)果一致，評定為裂紋缺欠。

2.2 相關(guān)方復查情況

經(jīng)該公司管理部門與施工單位、檢測單位、監(jiān)理單位、質(zhì)量巡視單位以及底片數(shù)字化單位等相關(guān)技術(shù)人員共同復查、調(diào)取建設時期底片及資料、確認現(xiàn)場情況后得出以下信息：

（1）相關(guān)單位未能找到該焊口對應的建設時期底片；

（2）未找到該焊口對應的建設時期的施工焊接記錄、材質(zhì)證明文件等資料；

（3）未找到該焊口對應的建設時期的無損檢測記錄、檢測報告等資料；

（4）該焊口類型為連頭口+彎頭彎管+變壁厚口，根據(jù)數(shù)據(jù)對齊大表該焊口位于非正常對齊管段，施工期竣工資料錯亂，導致對齊成果顯示為施工焊縫順序混亂；

（5）該焊口現(xiàn)場未見焊口編號等信息。

3 環(huán)焊縫裂紋口二次復核檢測

3.1 二次檢測方案

因經(jīng)相關(guān)單位復查后無任何建設時期底片及相關(guān)資料，但根據(jù)建設時期此標段和此時間段內(nèi)其它焊口無損檢測報告，并結(jié)合相鄰焊口施工資料及現(xiàn)場開挖情況得出以下信息：

（1）該焊口焊接方法為半自動焊，焊口類型為連頭口+彎頭彎管+變壁厚口，規(guī)格為Φ1016×17.5/21mm；

（2）該焊口檢測時間為2002年11月，檢測執(zhí)行標準應為Q/SY XQ6-2002；

（3）該焊口位于玉米地內(nèi)；

（4）該焊口建設時期采用的檢測方式為Ir-192的γ源類雙壁單影透照方式，且使用的膠片為C5類膠片。

基于以上信息，該分公司決定采用C5類膠片再次對該焊口進行復拍，并比對其檢測結(jié)果，進一步對該裂紋焊口再次確認后進行適用性評價，依據(jù)環(huán)焊縫缺陷評價報告最終確定后續(xù)修復措施。

3.2 二次檢測復拍情況

檢測單位使用3505型的X射線機和C5類膠片對該焊口裂紋缺陷部位進行再次復拍，該裂紋缺陷依然存在如圖5、圖6所示。

圖5 C5類底片缺陷顯示

圖6 C5類底片缺陷顯示

將所有資料提交給適用性單位進行評價，并對該裂紋缺陷做出評價報告及修復措施。

4 最終檢測結(jié)果及修復措施

本次檢測采用兩種類型膠片的射線檢測（RT）、常規(guī)超聲波檢測（UT）、磁粉檢測檢測（MT）、相控陣檢測（PAUT）、衍射時差法超聲檢測（TOFD）共5種檢測方法[1]進行比對、驗證，評定結(jié)果如下：

（1）C4類膠片射線檢測結(jié)果（RT）：裂紋：缺陷位置1440～1515mm處，缺陷長度75mm；

（2）C5類膠片射線檢測結(jié)果（RT）：裂紋：缺陷位置1440～1515mm處，缺陷長度75mm；

（3）常規(guī)超聲檢測結(jié)果（UT）：裂紋：缺陷位置1410～1490mm處，缺陷長度80mm，缺陷波幅值SL+9.6dB,距外表面深度16.8mm；

（4）磁粉檢測結(jié)果（MT）：未見缺欠顯示；

（5）相控陣檢測結(jié)果（PAUT）：裂紋：缺陷位置1460～1534.6mm處，缺陷長度74.6mm，缺陷高度1.4mm，距外表面深度16.1mm；

（6）衍射時差法超聲檢測結(jié)果（TOFD）：裂紋：缺陷位置1458～1502mm處，缺陷長度44mm，缺陷高度1.2mm，距外表面深度16.3mm。

評價結(jié)果：本焊口缺陷在壓力波動較小且無其他附加載荷（如地質(zhì)移動等載荷）的前提下，該缺陷現(xiàn)狀可滿足運行安全，但該焊口存在裂紋缺陷，考慮到運行條件及周邊環(huán)境變化（如地質(zhì)沉降等），該焊口裂紋缺陷存在擴展而導致不滿足運行安全的風險。該焊口臨界應力為379Mpa，應力測試該焊口最大應力為334MPa（環(huán)焊縫整體承受拉伸載荷，裂紋處拉應力為327MPa），臨界應力與實測應力之比Ω=1.13，依據(jù)《在役管道環(huán)焊縫質(zhì)量風險排查治理工作指南(第二版）》，建議一年內(nèi)B型套筒修復。修復前，運行壓力控制在設計壓力以下，同時應加強巡檢（該焊口作為巡檢點，每日兩次徒步巡檢），當發(fā)現(xiàn)焊口周圍出現(xiàn)地質(zhì)沉降等可能增加焊口軸向應力情況時，應立即修復。

5 原因分析

通過此次環(huán)焊縫排查，在各相關(guān)單位核實、復檢及確認該焊口無建設時期底片和無損檢測記錄、報告等相關(guān)資料，無法證明該焊口是否進行了無損檢測，或進行了無損檢測存在漏評危害性缺陷情況，根據(jù)此次多次、多種檢測方法的結(jié)果發(fā)現(xiàn)裂紋重大缺陷，而建設時期無任何無損檢測相關(guān)資料顯示，分析主要原因如下：

5.1 管理原因

（1）施工焊口焊縫編號及資料混亂，編號無順序，施工焊接班組較多，該焊口為連頭口+彎頭彎管+變壁厚口，連頭點位較多，從而造成該焊口漏檢；

（2）因建設時期受工期進度或其他因素影響，從而造成該焊口漏檢；

（3）檢測完成后未做好相關(guān)記錄和報告，導致無損檢測資料缺失。

5.2 技術(shù)原因

（1）因該焊口規(guī)格為Φ1016×17.5/21mm，焊口類型為連頭口+彎頭彎管+變壁厚口，管徑太大、壁厚太厚，需采用雙壁單影透照，而當時采用的X射線機無法穿透該工件，故使用γ源透照，并采用了C5類膠片，因γ源透照出來的底片（C5類膠片）清晰度較差、灰霧度較大，且檢測手段有限或技術(shù)不成熟，從而造成缺陷漏評；

（2）發(fā)現(xiàn)了缺陷，但執(zhí)行標準過于寬松，缺陷影像不明顯，當成條形缺陷、咬邊缺陷或其他線性缺陷，評定為合格；

（3）該焊口材質(zhì)為X70高強鋼，施工焊接時未按照焊接工藝規(guī)范要求進行焊接，焊接前未進行預熱，焊條未進行烘干，焊接溫度過低，焊接順序不合理，焊后未進行消氫處理等原因造成應力集中或焊接變形且焊接完成后就進行檢測，24h后未進行復檢，造成延遲裂紋；

（4）檢測條件及檢測方法有限或相控陣檢測（PAUT）、衍射時差法超聲檢測（TOFD）等新技術(shù)不成熟，未使用多種檢測方法進行復檢、驗證。

6 結(jié)語

通過此次環(huán)焊縫排查開挖復拍檢測，再次驗證了無損檢測對在役管道環(huán)焊縫質(zhì)量風險排查治理工作的必要性和重要性，開挖最主要的目的就是為了檢測，也證實了射線檢測（RT）、常規(guī)超聲波檢測（UT）、磁粉檢測檢測（MT）、相控陣檢測（PAUT）、衍射時差法超聲檢測（TOFD），各種無損檢測方法之間的互補性和連貫性，將相控陣檢測（PAUT）、衍射時差法超聲檢測（TOFD）等新技術(shù)檢測在長輸高壓天然氣管道上得到了更好的應用，對無損檢測人員提出更高要求，檢測人員需具有良好的職業(yè)素養(yǎng)，嚴格按照標準規(guī)范要求進行評定，嚴把質(zhì)量關(guān)，對發(fā)現(xiàn)裂紋等危害性缺陷時，應采用多種檢測方法進行復檢、驗證，避免錯評漏評。