沙特阿美燃氣增壓站MGS 項目無損探傷管理

王 純， 董占凱， 李新洪， 李宏宇

（中國電建集團山東電力建設(shè)有限公司， 濟南250014）

MGS （master gas system） 是當今世界上規(guī)模最大的天然氣采集和處理系統(tǒng)， 自1982年建成以來， 成為沙特工業(yè)經(jīng)濟網(wǎng)的支柱。 隨著沙特國內(nèi)中西部天然氣需求的增加， 沙特阿美石油公司（下稱阿美） 擬通過新建增壓站， 提高其東氣西輸管線的輸氣能力。 MGS 項目作為沙特阿美東西管道走廊的擴建項目， 由中國電建集團山東電力建設(shè)有限公司EPC （engineering procurement construction） 總承包模式中標建設(shè)。 項目占地約89×104m3， 建成將使天然氣輸送能力由每日2.72×108m3提高到3.55×108m3， 項目包含地上管道5.3×104m， 焊接當量1.1 萬達因[1]。

阿美作為全球最大的石油和天然氣公司之一，其投資運營的油氣、 石化及電力EPC 總承包項目為中國企業(yè)提供了大量的機會， 但其嚴苛的企業(yè)標準和管理體系也對中國企業(yè)的管理水平提出了更高要求[2]。 MGS 項目雖采用ASME B31.8[3]設(shè)計標準， 但在項目實施及質(zhì)量控制過程中， 需同時滿足高于一般國際標準的阿美工程標準SAES、 項目程序文件SAEP、 材料規(guī)范SAMSS 等標準和程序[4]。因此熟悉阿美項目無損探傷流程和工藝， 對于項目焊接質(zhì)量評價、 焊接進度管理具有重要的意義。

1 管線等級和無損探傷要求

阿美標準對于服役管線的等級編碼有明確的定義和分類 （見表1）。 所有管線服役編碼在阿美文件系統(tǒng)中可查找對應(yīng)標準， 設(shè)計圖紙和P&ID 也須提交業(yè)主審核簽發(fā)。 如管線標識6″－FG－123－1CS1P， 指一個線號為123 的 Φ152.4 mm （6 in）燃氣線， 其管線等級為1CS1P。 而對于管線等級和試壓壓力， 沙特阿美標準SAES－L－105[5]和SAESA-003[6]中分別將其細化、 分類、 定義。 在工藝系統(tǒng)類別中， 將鋼種分為非酸性條件服役碳鋼、 酸性條件服役碳鋼、 低合金鋼、 不銹鋼和高合金鋼， 進而將根據(jù)不同鋼種的設(shè)計溫度、 壓力和服役環(huán)境等對應(yīng)至不同的管線等級。 阿美標準對于管線等級的一般定義為： 第一區(qū)為管線壓力等級； 第二區(qū)為管線材質(zhì)； 第三區(qū)為設(shè)計腐蝕余量； 第四區(qū)為服役系統(tǒng)； 第五區(qū)為修正要求， 明確系統(tǒng)介質(zhì)類型和具體要求。 如管線等級3CS1P11， 指碳鋼管線的設(shè)計壓力為300 psi， 腐蝕余量1.6 mm， 普通工藝管線服役環(huán)境， 修正要求需滿足具體項目規(guī)范要求。

表1 阿美MGS 項目管線等級及無損檢驗比例

表1 表明， 阿美MGS 項目不同管線等級對應(yīng)不同工藝系統(tǒng)[7]， 且對應(yīng)不同設(shè)計溫度、 試壓類型和試壓壓力， 進而確定無損探傷類型和比例， 也表明管線等級可以直接反映管道服役介質(zhì)。 管線等級1CS2U16、 6CS2U16 為工藝系統(tǒng)用碳鋼材質(zhì)的管線焊縫， 服役環(huán)境一般為公用系統(tǒng)， 如氮氣、空氣、 排污系統(tǒng)等， 運行壓力小或不考慮燃氣、有毒氣體泄露等因素， 僅需10%RT， 同一管線等級附加10%MT 檢驗比例； 管線等級12CG0U16、80CG0D01 為碳鋼材質(zhì) （含鍍鋅碳鋼材質(zhì)） 的管線焊縫， 需10%RT， 同一管線等級附加10%MT 檢驗比例； 管線等級1SD0P01 （工藝系統(tǒng)）、 1SD0U16（公共水系統(tǒng)且阿美明確規(guī)定此等級） 為316/316L材質(zhì)管線焊縫， 需10%RT， 同一管線等級附加10%PT 檢驗比例； 其余管線無論材質(zhì)或介質(zhì)， 均需100%RT 附加100%MT 或100%PT。

2 阿美MGS 項目無損探傷類型

阿美項目對于碳鋼管線焊縫質(zhì)量評價常用RT、 MT、 PT、 UT 無損探傷方式， 對于不銹鋼管線焊縫質(zhì)量評價常用RT 評價管線焊縫質(zhì)量、 PMI評價母材和焊縫成分。 無損探傷方式的選用在阿美標準SAEP－1143 中有明確的補充說明， 表2 為以阿美項目為例的不同無損檢測方式及其特點。

由表2 可以看出， RT 能夠檢測出體積型缺陷， UT 能檢測出面積型缺陷， MT 和PT 主要檢測近表面裂紋[8]。 RT 和UT 自身特點相比， UT 安全，成本低； RT 具有輻射性， 同時對檢測人員和評片人員資質(zhì)要求高。 MGS 項目由于地處沙漠深處，環(huán)境惡劣， UT 檢驗易受個人操作和環(huán)境影響； 此外， 由于焊縫余高和UT 對于缺陷方向性的限制，綜合因素會產(chǎn)生探頭雜波、 儀器雜波、 耦合雜波、焊角反射、 咬邊反射、 溝槽反射、 焊縫錯位和上下寬度不一等情況， 進而造成一系列非缺陷引起的反射假信號[9]。 加之施工周期短， 為避免UT 檢驗結(jié)果的準確性不能保證， MGS 項目只能選擇RT檢驗方式進行管線焊口的缺陷評審。

表2 阿美MGS 項目焊縫無損檢測方法比較

3 阿美MGS 項目無損探傷管理

3.1 資質(zhì)說明

MGS 項目焊縫無損探傷方式以RT 和UT 為主， MT 和PT 附加。 以RT 為例， 曝光操作員資質(zhì)以ASME Section V， ASNT－CP－189 標準為基本要求， 現(xiàn)場RT 曝光人員須2 人一組， 且最少Level I 和level II 各1 人， 對于曝光人員的認證，需阿美公司認證考試授權(quán)； MGS 項目RT 檢驗審片流程分為三級， 第一級由RT 檢驗公司具有l(wèi)evel III 資質(zhì)的評片員審核， 第二級由阿美公司認證的具有l(wèi)evel III 資質(zhì)全職評片員審核， 第三級由阿美的OID （ operation inspection department） 部門審核， OID 為阿美石油運行驗收部門， 具有否決權(quán)。 也就是說如果OID 審核結(jié)果不合格， 即使第一級和第二級審核合格， 也改變不了不合格的結(jié)果。 從RT 檢驗到獲得最終報告需要3～5 天。 阿美程序Schedule－Q 中規(guī)定， 在預(yù)制車間或現(xiàn)場必須要有1 名阿美PID （project inspection department） 部門認證的NDT 協(xié)調(diào)員，申請許可證、 檢查焊縫、 準備圖紙等。

UT 檢驗前， 需按照API 1104[10]或ASME IX[11]規(guī)定從預(yù)檢驗?zāi)覆娜藴蕵訉Σ僮髟O(shè)備進行校驗，所有UT 檢驗人員必須通過阿美公司的資格考試認證， 對設(shè)備調(diào)試， 數(shù)據(jù)采集、 分析人員最低要求具備資質(zhì)Level II。 對UT 設(shè)備操作和結(jié)果審核人員最低要求具備資質(zhì)Level II 或Level III， 阿美對于無損探傷人員要求需符合ANSI/ASNT CP－189[12]，也要滿足阿美項目程序SAEP－1142[13]等要求。

3.2 程序文件審批

阿美項目的程序文件審批具有一套精細完整的系統(tǒng)。 RT 檢驗因涉及放射源的存放， 審批流程涵蓋部門多， 耗時長。 總包方先確認具有阿美Vendor Code 且有阿美資質(zhì)的第三方， 分包商準備全套操作流程文件交給總包方， 總包方主管部門審核簽字后通過文控發(fā)正式Transmittal （總包方審核簽字文件） 提交給阿美項目方文控， 由其文控發(fā)送至主管PMT （project management department） 審核， PMT 審核后向更高一級LPD （lost prevention department） 和Proponent （項目運營者） 請求審核。 在此過程中， 每一級審核給出的意見都需修改再提交請求審核， 過程耗時且效率低下， 程序文件審批需總包方主管人員清晰流程流轉(zhuǎn)位置， 充分協(xié)調(diào)第三方和阿美PMT 部門， 為文件審批節(jié)約時間。

3.3 無損探傷過程管理

MGS 項目的無損探傷主要以RT 檢驗為主，RT 檢驗是管道試壓前必須完成的重要環(huán)節(jié)， 是確保焊接質(zhì)量及工程安全投運的有效手段， 也是阿美試壓文件包中最為核心的支撐性文件。 RTFI（RT for inspection） 報告包含管線焊縫信息和無損探傷結(jié)果， 管道水壓包文件在提交給阿美審核之前， 須附上完整的阿美三級認證簽字RTFI， 同時焊縫的無損檢測合格率也會影響項目執(zhí)行的PQI[14]指數(shù) （project quality index， 阿美基于QMIS 系統(tǒng)數(shù)據(jù)對承包商質(zhì)量管理能力評價）。 因此， 正確控制過程， 提高檢驗效率， 對在建項目意義重大。

阿美認證的無損探傷公司操作人員技能素質(zhì)各不相同， 常出現(xiàn)因技能原因產(chǎn)生的非專業(yè)行為，如RT 檢驗重影、 高低密度、 高曝光， 需重新進行RT 檢驗， 造成時間的浪費。 對于RT 檢驗的審核結(jié)果， 需遵循阿美流程嚴格審核。 若一級審核合格， 需繼續(xù)依次報獨立的阿美二三級審核直至三級RTFI 檢驗完成； 若一級審核不合格， 二三級審核一般會默認檢驗結(jié)果不合格， 因此EPC 總承包企業(yè)有必要增加專業(yè)認證的審核員來核實一級審核結(jié)果的正確性。 中企承包的阿美項目一般具有工期短、 任務(wù)重的特征， 因RT 檢驗的電離輻射安全隱患， 一般選擇夜間進行， 避免日間作業(yè)對于其他交叉作業(yè)的影響。 同時， 也應(yīng)考慮通過監(jiān)測射線源的能量大小， 充分利用協(xié)調(diào)員在RT 前確定焊縫位置， 必要時借助阿美PMT 部門來督促OID加快審核等方式全面提高RT 檢驗效率。

3.4 黃金焊縫

黃金焊縫是指不參與管線試壓， 但至少須100% RT 檢驗或UT 檢驗來保證質(zhì)量的焊縫。 黃金焊縫是為解決常規(guī)試壓中一些難以實現(xiàn)的管線試壓問題而提出的， 比如常常遇到一些與管線焊接在一起， 不能參與試壓的設(shè)備、 閥門等， 通過選取設(shè)置合適的黃金焊縫， 能有效地解決管線試壓中存有的一些問題[15]。

MGS 項目與阿美原始管線相接， 其原始管線僅可臨時停氣， 且阿美一般給出窗口時間很短，因此接口不可試壓， 只能以黃金焊縫代替管線試壓。 阿美標準對黃金焊縫的要求極為嚴格， 如阿美審核批復(fù)圖紙及施工程序文件； 組對前進行母材的PMI、 UT、 PT、 MT， 厚度檢查， 確保焊接接頭材質(zhì)正確， 母材無分層， 坡口面無裂紋， 材料厚度達標等； 焊接過程需阿美PMT、 PID、 QC 三方見證， 每焊接完一層需PT/MT 檢驗合格后進行下一層焊接； 黃金焊縫采用100%UT+100%RT+100%PT/MT 來確保質(zhì)量滿足阿美要求。

4 結(jié)束語

EPC 總承包項目是中國企業(yè)承包沙特阿美項目的主要模式之一， 隨著阿美管線不斷擴建的需求， 中國企業(yè)在沙特管線市場的機會越來越多， 而焊接和無損檢測是管線擴建項目中重要的一環(huán)。 面對復(fù)雜的阿美程序文件和更高一級的標準要求， 筆者以阿美MGS 項目為例， 對阿美管線擴建項目的管線等級， 特定無損探傷方式， 特別是對RT、 UT檢驗資質(zhì)、 檢驗程序流程、 無損探傷過程控制等均予以說明， 為后續(xù)中資企業(yè)在阿美管線項目的經(jīng)營活動和過程控制提供一定的參考， 為無損探傷的組織和質(zhì)量管理提供一定的借鑒。