在役長輸燃?xì)夤艿篱_挖直接檢驗方法的探討

江西省鍋爐壓力容器檢驗檢測研究院 吳昌玉 楊 翀

長輸燃?xì)夤艿朗俏覈茉凑{(diào)配的有效途徑與方式，是國民經(jīng)濟(jì)的重要命脈。隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，長輸燃?xì)夤艿赖臄?shù)量與日俱增，在社會生產(chǎn)中發(fā)揮著越來越重要的作用。為保障長輸燃?xì)夤艿赖陌踩\行，對在役長輸燃?xì)夤艿篱_展定期檢驗工作尤為重要。本文根據(jù)TSG D7003-2010《壓力管道定期檢驗規(guī)則 長輸(油氣)管道》，結(jié)合實際檢驗工作，對在役長輸燃?xì)夤艿篱_挖直接檢驗的方法進(jìn)行了探討，為長輸燃?xì)夤艿赖陌踩\行提供參考。

1 開挖位置和開挖點數(shù)量的確定

在役長輸燃?xì)夤艿罊z驗過程中，對管道的一些薄弱環(huán)節(jié)需進(jìn)行重點檢驗，其中包括：安裝過程中出現(xiàn)過質(zhì)量問題的管段、運行期間發(fā)生過問題的管段(如管道斷裂、泄漏、第三方破壞、帶壓補(bǔ)漏)、關(guān)鍵地段的管段及非開挖檢測發(fā)現(xiàn)有明顯問題的管段(如腐蝕防護(hù)系統(tǒng)狀況有問題的管段、腐蝕環(huán)境較為嚴(yán)重的管段、風(fēng)險因子或失效可能性較大的管段)。根據(jù)相關(guān)直接檢測的檢測結(jié)果，按照一定比例選擇開挖檢驗點。開挖點應(yīng)選取當(dāng)結(jié)合資料調(diào)查中的錯邊、咬邊嚴(yán)重的焊接接頭，碰口與連頭焊口，風(fēng)險較高的管段，管道彎頭、出入土端、變坡點以及使用中發(fā)生過泄漏和第三方破壞的位置。

依據(jù)TSG D7003-2010《壓力管道定期檢驗規(guī)則 長輸(油氣)管道》和GB/T 19285-2014《埋地鋼質(zhì)管道腐蝕防護(hù)工程檢驗》的相關(guān)要求，并基于管道的腐蝕防腐系統(tǒng)檢測數(shù)據(jù)，來決定現(xiàn)場開挖探坑數(shù)量。開挖點數(shù)量的確定原則見表1。

表1 開挖點數(shù)量的確定原則

2 開挖直接檢驗的一般要求

開挖直接檢驗時，開挖坑沿管道縱向長度約為3.0 ～4.0 m，管道兩側(cè)離開挖坑壁凈距各為1.0 m，管道底部掏空約0.8 m，按施工規(guī)范要求放坡和設(shè)置逃生通道，同時應(yīng)有防止坑壁坍塌的措施。對地下水位較高的地區(qū)，應(yīng)及時排水。當(dāng)開挖探坑中的管段出現(xiàn)缺陷時，應(yīng)將缺陷完整暴露或暴露到能夠準(zhǔn)確判斷缺陷的性質(zhì)和范圍為止，其懸空裸露長度應(yīng)符合管道運行安全要求。開挖時應(yīng)保持土層順序不混亂，檢查后應(yīng)按土層順序分層回填。

現(xiàn)場采集的土壤、防腐層等樣品，均應(yīng)按有關(guān)規(guī)定采集、封存和保管。開挖測量中破壞的防腐層或發(fā)現(xiàn)的管體損傷處應(yīng)按評價結(jié)果采取局部修補(bǔ)、整體修補(bǔ)或更換等措施予以維修，其質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)不低于管道原有水平。直接開挖的檢測點為原有測試裝置時，應(yīng)確保其完好、可靠，必要時應(yīng)予以維修。

3 開挖直接檢驗項與方法

3.1 土壤腐蝕性檢測

應(yīng)對每個探坑中的土壤剖面進(jìn)行分層描述，包括土壤顏色、土層干濕度野外觀察(分為干、潤、潮、濕、水共五級)、土壤質(zhì)地、土壤松緊度野外觀察(分為疏松、松、稍緊、緊、很緊共五級)、植物根系、地下水位。必要時可收集探坑處的土壤樣品，送實驗室分析。土壤理化性質(zhì)分析一般包括如下參數(shù)：土壤質(zhì)地、土壤電阻率、管地電位、氧化還原電位、土壤pH值、土壤氯離子、土壤含水量、土壤含鹽量。土壤采樣點、土壤腐蝕性埋片點及土壤腐蝕電流密度測試點應(yīng)一致，必要時可采集水樣進(jìn)行分析。

3.2 防腐層檢查

開挖處應(yīng)檢測并記錄防腐層名稱、外觀、厚度、粘結(jié)力、漏點情況，注意防腐層破損處有無粉末狀物質(zhì)，以判斷是否存在局部應(yīng)力腐蝕環(huán)境。

防腐層檢查主要包括以下方面：

(1)防腐層外觀檢查

檢查防腐層表面有無氣泡、蝕坑、破損、裂紋、剝離等現(xiàn)象，并切開防腐層，記錄其材料和結(jié)構(gòu)，測量防腐層膜下液體的pH值。

(2)防腐層厚度檢測

采用防腐層測厚儀，根據(jù)聚乙烯防腐層標(biāo)準(zhǔn)中的厚度要求，按照GB/T 19285-2014《埋地鋼質(zhì)管道腐蝕防護(hù)工程檢驗》的相關(guān)規(guī)定，每個調(diào)查點應(yīng)測上、下、左、右4個點，以最薄點為準(zhǔn)。

(3)電火花檢漏檢測

根據(jù)聚乙烯防腐層標(biāo)準(zhǔn)的厚度要求，按照GB/T 19285-2014的相關(guān)規(guī)定，采用電火花檢漏儀進(jìn)行檢測，記錄漏點數(shù)及漏點分布情況。

(4)粘結(jié)力檢測

按照GB/T 19285-2014的相關(guān)規(guī)定，當(dāng)粘結(jié)力大于設(shè)計值的50%時，不影響管道外防腐層分級。

(5) 防腐層樣品現(xiàn)場收集

必要時現(xiàn)場收集防腐層樣品，送實驗室進(jìn)行防腐層性能分析，如聚乙烯防腐層的熔融指數(shù)、斷裂伸長度、耐環(huán)境應(yīng)力開裂指標(biāo)的測定。

(6)防腐層狀況現(xiàn)場彩色拍照。

3.3 管道腐蝕狀況檢測

清除破損防腐層后，應(yīng)對管道金屬表面的腐蝕產(chǎn)物、金屬腐蝕狀況進(jìn)行檢測和記錄。

(1)外觀目檢

詳細(xì)描述金屬腐蝕的部位，腐蝕產(chǎn)物分布厚度、顏色、結(jié)構(gòu)、緊實度，并對現(xiàn)場腐蝕狀況進(jìn)行彩色拍照。

(2)現(xiàn)場腐蝕產(chǎn)物的成分判別

根據(jù)產(chǎn)物顏色可按表2的目檢法進(jìn)行現(xiàn)場腐蝕產(chǎn)物的成分判別。也可以用化學(xué)法鑒定，即取少量腐蝕產(chǎn)物，加數(shù)滴10%的鹽酸，若無氣泡，表明腐蝕產(chǎn)物為FeO；若有氣體，但不使?jié)駶櫟拇姿徙U試紙變色，可判為FeCO3；若產(chǎn)生有臭味氣體，并使?jié)駶櫟拇姿徙U試紙變色，則可能為FeS。進(jìn)一步的成分和結(jié)構(gòu)分析，可在現(xiàn)場取樣，密封保存后送室內(nèi)分析。

表2 目檢法現(xiàn)場腐蝕產(chǎn)物的成分判別

(3)腐蝕類型的判定

清除腐蝕產(chǎn)物后，記錄腐蝕形狀、位置，按表3進(jìn)行腐蝕類型的判定。若均勻腐蝕與點蝕摻雜，可按主要腐蝕傾向予以估計，并對腐蝕的管體進(jìn)行拍照。

表3 腐蝕類型特征

(4)管壁腐蝕坑深和腐蝕面積的測量

對金屬管壁腐蝕區(qū)域進(jìn)行管壁金屬腐蝕深度測量。首先清除該區(qū)域表面腐蝕產(chǎn)物，用探針法或超聲波法測量最小剩余壁厚或最大腐蝕坑深。當(dāng)管體存在大面積腐蝕坑時，還須以管道最小要求壁厚為基準(zhǔn)，確定腐蝕坑內(nèi)危險截面，測量危險截面的尺寸，即測定該截面的最大軸向長度和最大環(huán)向分布長度。

(5)管壁腐蝕坑深數(shù)據(jù)的處理

當(dāng)檢測的防腐層破損點沒有全部開挖調(diào)查或開挖點的腐蝕管道壁厚沒有全部測量時，測量得到的管壁最大腐蝕損失只能代表該位置和當(dāng)時的情況，如需反映整體管道的情況，需要對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。由局部探坑測量數(shù)據(jù)推算整個管段(或管道)的最大腐蝕坑深時，需在局部探坑內(nèi)測量10～12個最大腐蝕坑深，并按極值統(tǒng)計方法推算整體管道可能出現(xiàn)的最大腐蝕坑深，計算相應(yīng)最小剩余壁厚。當(dāng)上述方法實施有困難時，考慮到安全系數(shù)，管道可能的最大腐蝕坑深近似取實測最大腐蝕坑深值的兩倍，并依此計算最小剩余壁厚。

3.4 管道焊縫無損檢測

對開挖處的管道對接環(huán)焊縫必須進(jìn)行無損檢測，必要時還應(yīng)對焊接鋼管縱焊縫進(jìn)行無損檢測。無損檢測一般采用射線或者超聲方法，也可采用國家質(zhì)檢總局認(rèn)可的其他無損檢測方法。

對于宏觀檢查存在裂紋或者可疑情況的管道，處于有應(yīng)力腐蝕開裂嚴(yán)重傾向的管段以及檢驗人員認(rèn)為有必要時，必須對管道對接環(huán)焊縫、管道碰口與連頭、管道螺旋焊縫或者對接直焊縫、焊縫返修處等部位的焊縫進(jìn)行無損檢測。

無損檢測應(yīng)與露管段檢測、探坑檢測工作相結(jié)合，對開挖出的所有焊縫應(yīng)全部進(jìn)行無損檢測。

3.5 管體壁厚檢測

管體厚度是管道強(qiáng)度和剛度的保證，因此，管體厚度測量是管道檢驗的一個重要環(huán)節(jié)。按照相關(guān)規(guī)定，管體厚度測量部位為上、下、左、右4個方向，一般情況下每個方向測量3點。厚度測量點的位置，一般應(yīng)選擇制造成型時壁厚減薄部位、使用中易產(chǎn)生變形及磨損的部位以及前面其它檢驗時所發(fā)現(xiàn)的可疑部位。

采用超聲波測厚方法進(jìn)行管道剩余壁厚測試，當(dāng)發(fā)現(xiàn)管道壁厚有異常情況時，應(yīng)在附近增加測定點數(shù)，并確定異常區(qū)域大小，必要時可適當(dāng)提高整條管線的厚度抽查比例。

3.6 硬度檢測

對可能發(fā)生H2S腐蝕的管道，應(yīng)當(dāng)用硬度計進(jìn)行焊接接頭的硬度檢測，以判定管道應(yīng)力腐蝕開裂傾向的大小。硬度檢測部位包括母材、焊縫及熱影響區(qū)。硬度檢測應(yīng)當(dāng)符合以下規(guī)定：

(1)對輸送含H2S介質(zhì)的管道，其母材、焊縫及熱影響區(qū)的最大硬度值不應(yīng)超過250 HV(22 HRC)。

(2)碳鋼管的焊縫硬度值不宜超過母材最高硬度的120%。

(3)合金鋼管的焊縫硬度值不宜超過母材最高硬度的125%。

針對易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕傾向的介質(zhì)與材料組合，需選取有代表性的部位進(jìn)行硬度檢測。檢測時，當(dāng)焊接接頭的硬度值有異常時，檢驗機(jī)構(gòu)應(yīng)視具體情況擴(kuò)大焊接接頭無損檢測抽查范圍，檢查部位為對接環(huán)焊縫兩側(cè)及角焊縫周圍。

4 結(jié)語

為保障長輸燃?xì)夤艿腊踩\行，對在役長輸燃?xì)夤艿篱_展定期檢驗尤為重要。開挖直接檢驗方法有土壤腐蝕性檢測、防腐層檢查、管道腐蝕狀況檢測、管道焊縫無損檢測、管體壁厚檢測、硬度檢測。開挖直接檢驗作為最直接、最有效的檢驗手段，能夠?qū)υ谝坶L輸燃?xì)夤艿腊踩珷顩r進(jìn)行全面的了解。