油氣輸送用管件檢驗問題探討*

王冬林，沈 平，王志鵬，李安強，余國民，李富強

（1.中國石油集團(tuán)石油管工程技術(shù)研究院，陜西 西安 710077；2.北京隆盛泰科石油管科技有限公司，北京 100101；3.中國石油化工股份有限公司西南油氣分公司，四川 德陽 618099）

管件作為管道系統(tǒng)工程中起變向、連接、分流、密封、控制、支撐等作用的零部件，在管道工程建設(shè)中起著舉足輕重的作用，其中用于管路連接的管件包括彎頭、三通、大小頭、管帽、彎管、支管臺、法蘭、盲板和短節(jié)等［1-10］。為驗證管件生產(chǎn)新工藝與生產(chǎn)線的協(xié)調(diào)性以及新產(chǎn)品與訂貨要求的符合性，避免因管件產(chǎn)品批量不合格造成的資源浪費，在管件生產(chǎn)期間必須進(jìn)行制造工藝評定、小批量試制、首批檢驗和組批試驗［11-15］。目前相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)協(xié)議對管件檢驗的要求不一致，執(zhí)行起來比較困難?，F(xiàn)根據(jù)管件生產(chǎn)工藝流程，詳細(xì)探討目前油氣輸送用管件檢驗中存在的問題，并提出建議。

1 工藝流程及重點檢查內(nèi)容

管件的生產(chǎn)工藝流程為：材料檢驗→下料→卷管焊接→成型→盤頭、矯圓→熱處理→表面處理→端面機加工→尺寸檢測→無損檢測→力學(xué)性能檢測→標(biāo)志→包裝入庫→產(chǎn)品發(fā)運。其中，材料檢驗、熱處理、尺寸檢測、無損檢測、力學(xué)性能檢測是保證管件質(zhì)量的重點工藝，應(yīng)該在實際檢驗時給予重點關(guān)注。

材料檢驗：檢查母管或鋼板的爐號、管號、外觀尺寸、標(biāo)記、規(guī)格、質(zhì)量保證書、入廠理化復(fù)檢結(jié)果等與技術(shù)協(xié)議要求的符合性。

下料：通常管件成型不同，對應(yīng)原材料種類不同，原材料為鋼板或鋼管，根據(jù)原材料形式不同，檢查鋼管/鋼板下料尺寸與圖紙標(biāo)注的一致性。

卷管焊接：檢查鋼板尺寸、焊接方式、電流、電壓等工藝參數(shù)與工藝文件的符合性。

成型：根據(jù)具體管件類型所選擇的成型方式，檢查成型時的加熱溫度、加熱時間、成型次數(shù)、加熱與成型間隔時間等與工藝文件的符合性。

盤頭、矯圓：檢查盤頭、矯圓后不圓度、外觀等與工藝文件的符合性。

熱處理：檢查熱處理參數(shù)，如加熱溫度、保溫溫度、加熱速度、冷卻速度、保溫時間等參數(shù)與熱處理工藝的符合性。

噴砂表面處理：檢查噴砂后外表面是否符合Sa2.5 要求。

管端機加工：檢查機械加工后管件外觀、尺寸與標(biāo)準(zhǔn)要求的符合性。

尺寸檢測：檢查外觀、壁厚、外徑、坡口尺寸等參數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)要求的符合性。

無損檢測：管件無損檢測包括磁粉/滲透檢測（兩者選其一）和超聲波檢測，檢查探傷儀器、探傷方法、靈敏度、檢驗部位、無損報告等與工藝文件的符合性。

力學(xué)性能：檢查取樣及理化試驗結(jié)果等與標(biāo)準(zhǔn)要求的符合性。

標(biāo)志：檢查標(biāo)志內(nèi)容、標(biāo)志形式與標(biāo)準(zhǔn)要求的符合性。

包裝入庫：檢查包裝方式、儲存環(huán)境。

產(chǎn)品發(fā)運：檢查出廠資料的完整性和齊全性，檢查管件在發(fā)運、吊裝過程中是否存在磕碰。

2 不同標(biāo)準(zhǔn)對檢驗的異議之處

管件采取的國家標(biāo)準(zhǔn)一般為GB/T 12459—2017《鋼制對焊管件 類型與參數(shù)》、GB/T 13401—2017《鋼制對焊管件 技術(shù)規(guī)范》，這兩個標(biāo)準(zhǔn)配套使用；中國石油天然氣集團(tuán)公司（簡稱中石油）一般依據(jù)CDP-S-OGP-PL-010-2014-3《油氣管道工程用DN350 及以下管件技術(shù)規(guī)格書》和CDP-S-OGPPL-011-2014-3《油氣管道工程用DN400 及以上管件技術(shù)規(guī)格書》采購管件，根據(jù)采購管件規(guī)格選擇標(biāo)準(zhǔn)。目前管件采購標(biāo)準(zhǔn)基本采用上述兩類標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)詳細(xì)闡述國家標(biāo)準(zhǔn)和中石油技術(shù)規(guī)格書對管件檢驗的不同要求。

2.1 工藝評定

（1）中石油管件技術(shù)規(guī)格書。

中石油CDP-S-OGP-PL-011-2014-3 技術(shù)規(guī)格書5.2.3.1 條款規(guī)定：DN400 mm（公稱直徑400 mm）及以上管件產(chǎn)品正式生產(chǎn)前，供貨商應(yīng)按照規(guī)定進(jìn)行單根管件的工藝評定試驗，工藝評定通過后再進(jìn)行小批量試制，抽檢合格后方可進(jìn)行首批生產(chǎn)。該技術(shù)規(guī)格書5.2.3.2 條款規(guī)定：若在簽訂合同前1年內(nèi)，供貨商有可核實的同等或更高鋼級、更大直徑產(chǎn)品的供貨業(yè)績和完善的工藝評定文件資料證明，可不再重復(fù)進(jìn)行單根、小批量試制。但是中石油CDP-S-OGP-PL-010-2014-3 技術(shù)規(guī)格書規(guī)定DN350 mm（公稱直徑350 mm）及以下管件不需要進(jìn)行工藝評定。

CDP-S-OGP-PL-011-2014-3 技術(shù)規(guī)格書附錄A 要求：工藝評定件的對接焊接應(yīng)進(jìn)行100%超聲波檢測+100%射線檢測；采用超聲波探傷方法對工藝評定件管體母材進(jìn)行縱向/橫向裂紋檢查；采用磁粉或滲透檢測對工藝評定件表面進(jìn)行檢查，按照取樣位置和取樣方向要求進(jìn)行拉伸、沖擊、導(dǎo)向彎曲試驗和維氏硬度、金相檢驗。

（2）國家標(biāo)準(zhǔn)。國家標(biāo)準(zhǔn)不要求工藝評定。

（3）對比分析。管件若按照國家標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)則不需要進(jìn)行工藝評定，但中石油技術(shù)規(guī)格書要求：DN400 mm 及以上規(guī)格應(yīng)按照“工藝評定試驗→小批量試制→首批檢驗”的順序進(jìn)行生產(chǎn)，工藝評定試驗和小批量試制可免做，工藝評定試驗是為了驗證工藝的可行性，小批量試制和首批檢驗是為了驗證工藝批量生產(chǎn)的可行性；DN350 mm 及以下規(guī)格管件不需要進(jìn)行工藝評定和小批量試制。這主要是出于小直徑管件工藝較為成熟、鋼級較低等方面的考慮。綜合來看，中石油技術(shù)規(guī)格書相對于國家標(biāo)準(zhǔn)、大直徑管件相對于小直徑管件來說，要求更嚴(yán)格。

2.2 首批檢驗

（1）中石油管件技術(shù)規(guī)格書。

中石油CDP-S-OGP-PL-011-2014-3 技術(shù)規(guī)格書5.2.3.3 條款規(guī)定：首批生產(chǎn)的管件應(yīng)按附錄B 的要求進(jìn)行檢驗，首批檢驗合格后方可進(jìn)行正式生產(chǎn)，在簽訂合同前3 年內(nèi)，供貨商若有可核實的水壓爆破試驗的文件資料，可不再重復(fù)進(jìn)行水壓爆破試驗。CDP-S-OGP-PL-010-2014-3 技術(shù)規(guī)格書5.2.3 條款規(guī)定：首批生產(chǎn)的管件應(yīng)按附錄B 的要求進(jìn)行檢驗，首批檢驗合格后方可進(jìn)行正式生產(chǎn)。但該技術(shù)規(guī)格書未提及水壓爆破替代要求。

CDP-S-OGP-PL-011-2014-3 和CDP-S-OGPPL-010-2014-3 技術(shù)規(guī)格書附錄B 首批檢驗要求為：從同一制造工藝首次生產(chǎn)的管件中抽取5 件管件進(jìn)行里氏硬度檢驗、外觀質(zhì)量及尺寸檢測、無損檢測，其中隨機抽1 件管件進(jìn)行管體化學(xué)分析、拉伸試驗、夏比沖擊試驗（三通、彎頭管體橫向還應(yīng)進(jìn)行系列溫度沖擊試驗）、導(dǎo)向彎曲試驗、維氏硬度和金相檢驗，再在剩余的4 件中抽取1 件管件進(jìn)行水壓爆破試驗。

（2）國家標(biāo)準(zhǔn)。不要求進(jìn)行首批檢驗。

（3）對比分析。管件按照國家標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)時不用進(jìn)行首批檢驗：而按照中石油技術(shù)規(guī)格書進(jìn)行生產(chǎn)時不論直徑大小均要求進(jìn)行首批檢驗，并且對首批檢驗數(shù)量、檢測項目等進(jìn)行了明確規(guī)定，而且對DN400 mm 及以上管件的水壓爆破試驗的免做情況進(jìn)行了明確規(guī)定，DN350 mm 及以下管件無水壓爆破免做條款，需要進(jìn)行水壓爆破試驗。對于規(guī)格不同的管件，中石油技術(shù)規(guī)格書這樣規(guī)定主要是出于大直徑管件風(fēng)險性更高以及成本更高方面的考慮。

2.3 組批試驗

（1）中石油管件技術(shù)規(guī)格書。

中石油CDP-S-OGP-PL-011-2014-3 技術(shù)規(guī)格書8.1.2 條款規(guī)定：單根試制、小批量生產(chǎn)過程中，應(yīng)各抽取1 件管件產(chǎn)品進(jìn)行力學(xué)性能和金相檢驗；正式生產(chǎn)過程中，同一熔煉批次、同一熱處理工藝、坯料公稱壁厚差不超過6 mm 的同類管件不多于50 件為一批，每批應(yīng)抽取1 件進(jìn)行力學(xué)性能和金相檢驗。CDP-S-OGP-PL-010-2014-3 技術(shù)規(guī)格書5.2.3 條款規(guī)定：正式生產(chǎn)過程中，原則上應(yīng)按照同一熔煉批、同一熱處理工藝、同熱處理爐批及同類管件為一批，每批應(yīng)抽取1 件進(jìn)行力學(xué)性能和金相檢驗。

CDP-S-OGP-PL-011-2014-3 和CDP-S-OGPPL-010-2014-3 技術(shù)規(guī)格書檢驗項目基本一樣，包括：對指定管件部位進(jìn)行拉伸試驗、夏比沖擊試驗、焊縫導(dǎo)向彎曲試驗、硬度檢驗、金相檢驗。

（2）國家標(biāo)準(zhǔn)。GB/T 13401—2017 標(biāo)準(zhǔn)7.1.1.1條款規(guī)定：采用相同原材料牌號、相同熔煉爐號、相近原材料規(guī)格（壁厚差不大于6 mm）和相同熱處理工藝制造的管件為1 批。檢驗項目與中石油技術(shù)規(guī)格書的相同，包括：對指定管件部位進(jìn)行拉伸試驗、夏比沖擊試驗、焊縫導(dǎo)向彎曲試驗、硬度檢驗、金相檢驗。

（3）對比分析。中石油技術(shù)規(guī)格書組批原則針對不同直徑管件存在細(xì)微差別，DN400 mm 及以上規(guī)定為坯料的公稱壁厚差不超過6 mm，DN350 mm 及以下規(guī)定為同熱處理爐批。這主要是因為不同規(guī)格的小直徑管件的熱處理可以采取同熱處理爐批進(jìn)行處理，減少了組批試驗成本；而通常大直徑管件的不同規(guī)格（特別壁厚相差較大時）的熱處理工藝肯定不一樣，因此為了保證熱處理后管件性能規(guī)定了壁厚差范圍。中石油技術(shù)規(guī)格書與國家標(biāo)準(zhǔn)的組批檢驗項目完全一致，但組批原則相差很大。對于DN400 mm 及以上管件，中石油技術(shù)規(guī)格書要求是同類管件，而國家標(biāo)準(zhǔn)要求相同原材料牌號，其余原則一樣。因此，中石油技術(shù)規(guī)格書比國家標(biāo)準(zhǔn)要求嚴(yán)格。

3 中石油技術(shù)規(guī)格書更嚴(yán)格的意義

近些年中石油站場、輸油氣管線發(fā)生了很多次管件泄漏事故。由于石油行業(yè)的特殊性，導(dǎo)致管件使用率居高不下，并且疊加石油行業(yè)管件使用環(huán)境嚴(yán)苛性等原因，造成事故的發(fā)生概率遠(yuǎn)大于其他行業(yè)，如某輸氣管線三通管件主管肩部母材補焊焊縫出現(xiàn)裂紋導(dǎo)致了整條管線爆裂事故、某工程站場井口計量撬旁通處三通發(fā)生斷裂失效導(dǎo)致人身事故，這些事故的發(fā)生對社會造成了極其嚴(yán)重的人身、財產(chǎn)傷害及經(jīng)濟(jì)損失。以上這些因素導(dǎo)致石油行業(yè)必須制定比國家標(biāo)準(zhǔn)更加嚴(yán)格、更加適合本行業(yè)的技術(shù)規(guī)格書，中石油技術(shù)規(guī)格書因此孕育而生。

4 目前檢驗中存在的問題及建議

（1）選定標(biāo)準(zhǔn)的重要性和適用性。

國家標(biāo)準(zhǔn)和中石油技術(shù)規(guī)格書對是否要進(jìn)行檢驗、檢驗項目以及替代性的規(guī)定各不相同。采購方應(yīng)根據(jù)自身要求合理采用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，最好根據(jù)自身要求制定合適的技術(shù)協(xié)議。綜合來看，中石油技術(shù)規(guī)格書比國家標(biāo)準(zhǔn)要求更加嚴(yán)格，對大直徑管件比小直徑管件要求嚴(yán)格。中石油技術(shù)規(guī)格書適用范圍為油氣輸送管道工程用鋼制對焊管件，制造的管件適用于輸送天然氣、原油、成品油及液態(tài)液化石油氣的管道工程干線和站場；國家標(biāo)準(zhǔn)適用范圍為鋼制對焊無縫管件和焊接管件，從標(biāo)準(zhǔn)適用性來看，中石油技術(shù)規(guī)格書僅適用于石油行業(yè)油氣輸送管道工程用管件，而國家標(biāo)準(zhǔn)適用于各行業(yè)管件。綜上所述，中石油技術(shù)規(guī)格書中的規(guī)定更加考慮了油氣輸送管道工程實際情況，針對石油行業(yè)情況增加了很多相應(yīng)的條款。整體來說，國家標(biāo)準(zhǔn)是中石油技術(shù)規(guī)格書制定的依據(jù)，中石油技術(shù)規(guī)格書是國家標(biāo)準(zhǔn)在石油行業(yè)的應(yīng)用，兩者是相輔相成、相得益彰的，因此中石油技術(shù)規(guī)格書的修訂離不開國家標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展和完善，中石油技術(shù)規(guī)格書應(yīng)該在充分考慮國家標(biāo)準(zhǔn)修訂的情況下，根據(jù)該行業(yè)管件使用特點及時修訂和增加適合該行業(yè)的條款。

（2）某些情況下單根試制、小批量生產(chǎn)、首批檢驗和組批試驗無法分別進(jìn)行。

目前部分采購方單次采購管件量很小，很多都不到10 件，如果采用國家標(biāo)準(zhǔn)可不進(jìn)行單根試制、小批量生產(chǎn)、首批檢驗，只進(jìn)行組批檢驗，這樣就比較合理。但是如果按照中石油技術(shù)規(guī)格書要求必須要嚴(yán)格按照單根試制→小批量生產(chǎn)→首批檢驗→組批試驗順序進(jìn)行，這就給各制造商執(zhí)行起來帶來難度并且增加了采購成本，如果采購量比較小，建議單根試制、小批量生產(chǎn)、首批檢驗和組批試驗可按“合四為一”的方式進(jìn)行，一次性生產(chǎn)出全部管件，再按照組批原則進(jìn)行組批試驗即可。

（3）工藝成熟產(chǎn)品反復(fù)做檢驗實際意義不大。

工藝成熟產(chǎn)品嚴(yán)格按照要求進(jìn)行單根試制、小批量生產(chǎn)、首批檢驗和組批試驗完全沒有必要，所以中石油技術(shù)規(guī)格書才對單根、小批量試制免做情況進(jìn)行了詳細(xì)規(guī)定，對于常規(guī)產(chǎn)品一般廠家均能滿足免做的規(guī)定。中石油技術(shù)規(guī)格書對首批檢驗的水壓爆破試驗免做也進(jìn)行了規(guī)定，這樣從根本上節(jié)約了制造成本。

（4）檢驗項目難以選擇。

管件一般生產(chǎn)工藝是由無縫鋼管或焊接鋼管通過推制、拔制、鍛造、擠壓、沖壓等工藝加工而成，而對于一些非常規(guī)管件，比如3D 彎頭通常工廠會選擇彎管熱煨工藝進(jìn)行成型，這時就要特別注意3D 彎頭檢測項目要按照彎管的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測，不能按照管件標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測，這是因為各標(biāo)準(zhǔn)試驗項目都是根據(jù)成型工藝經(jīng)過試驗總結(jié)出來的檢測項目，有利于檢測出各種成型工藝薄弱環(huán)節(jié)。

5 結(jié)語

按照各技術(shù)要求，管件生產(chǎn)過程中檢驗程序眾多，而且針對采購方采用的不同標(biāo)準(zhǔn)造成檢驗項目各有不同，建議采購方從實際需要和經(jīng)濟(jì)效益方面考慮，針對不用規(guī)格、不同鋼級、不同采購量、管件的生產(chǎn)難易程度、是否為成熟產(chǎn)品等因素綜合制定管件技術(shù)協(xié)議，選取合適的檢驗內(nèi)容和項目。