長輸管道環(huán)焊縫質(zhì)量排查及缺陷修復費用控制淺析

劉 蕊，楊光升，趙 霞

1中國石油天然氣管道工程有限公司，河北 廊坊

2中國石油管道局工程有限公司國際事業(yè)部，河北 廊坊

1.引言

長輸管道作為主要運輸產(chǎn)業(yè)之一，對國民經(jīng)濟起著非常重要的作用，管道在建設與運營過程中，由于各種不可避免的原因，會產(chǎn)生變形、腐蝕、裂紋以及由于人力及外力產(chǎn)生的打孔、管道位移等風險，如果這些風險不進行檢測識別、評價、控制，則可能導致管道的破裂與泄漏。

伴隨管道里程的增加、服役年限的增長以及管道周邊環(huán)境的變化，我國管道事故數(shù)量也在增多，特別是近幾年中緬管道、川氣東送、大連新港等管道出現(xiàn)的爆燃爆炸重大事故，造成了巨大的經(jīng)濟損失、人員傷亡和重大不良社會影響。在役管道“低、老、壞”問題檢測與修復引起各方高度關注。

環(huán)焊縫是長輸管道輸送系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，是最容易發(fā)生失效的部位[1]。根據(jù)對X70、X80鋼級管道環(huán)焊縫失效因素的統(tǒng)計分析，環(huán)焊縫缺陷是導致環(huán)焊縫開裂失效的主要因素之一[2]。2000年至2018年管道焊縫失效統(tǒng)計見圖1。

故對在役高鋼級、高壓力、大口徑管道進行環(huán)焊縫質(zhì)量排查和缺陷修復，對于管道安全運行是很有必要的[3]。下面，將對長輸管道環(huán)焊縫質(zhì)量排查及缺陷修復進行費用分析。

Figure 1.Statisticsof pipeline weld failure from 2000 to 2018圖1.2000年至2018年管道焊縫失效統(tǒng)計圖

2.環(huán)焊縫質(zhì)量排查、缺陷修復作業(yè)流程

長輸管道環(huán)焊縫質(zhì)量排查、缺陷修復應遵循管道維修HSE相關規(guī)定，并按圖2作業(yè)流程進行操作。

Figure 2.Flow chart of girth weld quality inspection and defect repair of long-distance pipeline 圖2.長輸管道環(huán)焊縫質(zhì)量排查、缺陷修復作業(yè)流程圖

防腐層拆除包括檢測之前的拆除防腐層、管體除銹、管體清洗。檢測包括危險氣體檢測、疑似問題焊口的外觀檢測和無損檢測。

3.環(huán)焊縫質(zhì)量排查、缺陷修復費用構成

根據(jù)國內(nèi)在役管道環(huán)焊縫風險排查工作的陸續(xù)開展，長輸管道環(huán)焊縫質(zhì)量排查及缺陷修復費用主要由臨時征地費用、土方開挖及措施費用、拆除防腐層、管道除銹及清洗費用、危險氣體檢測及焊口無損檢測費用、復檢費用、第三方適用性評價費用、缺陷修復費用、土方回填及地貌恢復費用構成。詳情見圖3：

Figure3.Composition chart of girth weld quality inspection and defect repair cost of long-distance pipeline 圖3.長輸管道環(huán)焊縫質(zhì)量排查及缺陷修復費用構成圖

3.1.臨時征地費用

在役管道需考慮探坑、作業(yè)坑開挖及堆土所占面積地上附著物賠償費用。

臨時征地面積= 探坑面積+ 探坑堆土面積+ 作業(yè)坑面積+ 作業(yè)坑堆土面積

堆土面積= 土方開挖量÷ 堆土高度(一般按1.5 m 考慮)

3.2.土方開挖及措施費用

在疫管道探坑、作業(yè)坑開挖必須人工開挖，并且分級開挖，每級開挖深度不大于3 m，每級平臺寬度按0.8 m 考慮。探坑開挖見圖4，作業(yè)坑開挖見圖5。

Figure 4.Excavation drawing of testpitt 圖4.探坑開挖圖

Figure 5.Excavation drawing of operation pit 圖5.作業(yè)坑開挖圖

3.3.拆除防腐層、管道除銹及清洗費用

在挖掘之后和修復之前，應將輸送管道完全暴露并清理至裸金屬，以使環(huán)焊縫具備無損檢測條件。防腐層拆除可采用人工、機械兩種方式。管道防腐層搭接150 mm 范圍內(nèi)應打毛，端面做坡面處理。管道除銹達標后，采用酒精清洗[4][5]。

3.4.危險氣體檢測及焊口無損檢測費用

在役天然氣管道在開挖前、管頂露出、管道完全暴露時采用便攜式可燃氣體檢測儀各進行一次氣體檢測，確保天然氣無泄漏方可施工。

管口焊縫需進行雙百檢測，即射線檢測、超聲波檢測[6]。

3.5.復檢

當無損檢測結果為一般缺陷，則不需復檢。當檢測結果為裂紋缺陷時，采用其他適用的無損檢測方法對檢測結果進行復核。當缺陷嚴重時，可采用TOFD檢測或相控陣檢測對檢測結果進行復檢[7][8][9]。

3.6.第三方適用性評價費用

根據(jù)檢測或復檢結果，需對缺陷超標焊口進行適用性評價，評價結論應明確是否需要缺陷修復補強，并給出具體修復補強方式。

3.7.缺陷修復費用

1)根據(jù)第三方適用性評價結論，需要對環(huán)焊縫進行補強修復時，根據(jù)評價報告確定的方式進行補強。常用的補強方式有玻璃纖維復合材料補強修復、環(huán)氧鋼套筒補強修復兩種方式。

2)當不需要進行補強修復時，直接進行防腐層修復。防腐層修復的方式一般采用“粘彈體膠帶+ 壓敏膠型熱收縮帶”。

3.8.土方回填及地貌恢復費用

防腐層恢復施工完畢后，經(jīng)檢查合格后即可進行回填?；靥钚枞斯?、分層夯實回填。管溝底至管頂200 mm 處，需回填細土。管溝頂部以上500 mm 處敷設置警示帶。最后將施工破壞的地面設施恢復原貌。

4.案例費用分析

某工程位于浙江省境內(nèi)管道長度為65 km，管徑D1016。根據(jù)漏磁內(nèi)檢測報告及竣工資料，沿線焊口存在黑口、焊口缺失、底片復評存疑焊口、焊縫異?？诠灿?0處。由于這些風險隱患的存在，全線遲遲不敢滿輸運行，直接降低了管道運行的營業(yè)收入。如果滿輸運行，則必須對50處問題焊口進行排查修復。

管道沿線土壤類別90%一、二類土，10%三類土。探坑開挖尺寸為10 m ×9 m ×4 m (長×寬×深)，作業(yè)坑開挖尺寸為13 m ×13 m ×4.5 m (長×寬×深)，最陡邊坡比1:1。

某工程采用機械除銹，不需要焊口復檢。根據(jù)第三方適用性評價結論，焊口修復采用“粘彈體膠帶+壓敏膠型熱收縮帶”，補強方式采用玻璃纖維復合材料補強修復。

經(jīng)計算，某工程環(huán)焊縫質(zhì)量排查修復費用見表1：

Table 1.Cost for quality inspection and repair of girth weld 表1.某工程環(huán)焊縫質(zhì)量排查修復費用

Continued

經(jīng)過計算得出，D1016管徑單道口環(huán)焊縫質(zhì)量排查、缺陷修復投資為7.84萬元/口。其中臨時征地占投資20.9%，探坑土方占7.08%，作業(yè)坑土方占15.36%，土方開挖措施占3.08%，即臨時征占地、土方開挖及措施共占投資46.43%。

經(jīng)過分析，臨時征占地、土方開挖及措施費用占比高是因為焊縫尋找定位不準確造成的。一道焊縫的定位需開挖1～3個探坑，探坑開挖數(shù)量越多，臨時征占地和土方開挖及措施費投資占比越高。

結論：準確定位焊縫可大大降低在疫管道環(huán)焊縫質(zhì)量排查、缺陷修復的費用，并且對相關費用進行有效管控。

5.如何降低環(huán)焊縫質(zhì)量排查、缺陷修復費用

降低環(huán)焊縫質(zhì)量排查、缺陷修復投資共兩大方面，一是盡量預防焊縫缺陷，減少管線排查點。二是準確定位焊縫位置。

5.1.預防焊縫缺陷應做到以下幾點

1)加強管口組對及焊接過程管理

在管子組對及焊接中，對管道的焊接進行嚴格的要求，盡量減少焊接缺陷的產(chǎn)生。

2)對焊口外觀成型嚴格把關，加強返修程序管理

對于焊縫外觀成型超高超寬的焊口，應會同檢測評片人員、檢測監(jiān)理人員及業(yè)主共同確定，即使在底片評定時焊縫按這個標準為合格，但由于焊縫外觀成型太差，也應割口重新焊接[10]。

3)加強建設期無損檢測結果的評價和管控

對于無損檢測的結果，應進行無損檢測單位之間的互評、第三方及第四方評價等多環(huán)節(jié)把控。目前在建管道都已經(jīng)增加焊口復評環(huán)節(jié)及相應投資。

5.2.準確定位焊縫位置應做到以下幾點

1)避免管道運行期間地面標識樁被移動、損壞、缺失等現(xiàn)象的發(fā)生。

2)保證竣工圖準確性。

3)充分利用內(nèi)檢測數(shù)據(jù)與竣工圖比對，結合現(xiàn)場實際情況準確定位。

4)探坑開挖出的環(huán)焊縫無法進行準確確認時，應在臨近現(xiàn)有探坑再挖一個探坑，通過鄰近探坑環(huán)縫信息及管長準確定位。

5)加快智慧化管道建設步伐和比例。

6.結論

通過某工程案例分析，65 km 的管線需排查修復50道口，每道口費用為7.84萬元。根據(jù)《中長期油氣管網(wǎng)規(guī)劃》中明確，到2020年，全國油氣管網(wǎng)規(guī)模達到16.9萬公里；到2025年，全國油氣管網(wǎng)規(guī)模達到24萬公里，全國省區(qū)市成品油、天然氣主干管網(wǎng)全部連通。伴隨管道里程的增加，日后環(huán)焊縫質(zhì)量排查、缺陷修復投資也會逐年增加。在管道全生命周期中做到在設計期間采用智能化管道設計，在建設期間加強焊接過程管理，在竣工圖階段準確編制竣工圖，在運行期間做好地面標識樁保護，焊縫質(zhì)量排查、缺陷修復投資是可以預防和控制的。