中國船級社認證公司 路 劍 徐荊安 石 磊

近年來，我國石油天然氣長輸管道建設(shè)取得了長足發(fā)展，但建設(shè)和運營中的質(zhì)量安全問題也日益凸顯。筆者對近期參加調(diào)查的部分長輸管線項目質(zhì)量安全事故案例進行了分析，希望能給業(yè)界以借鑒。

管道焊絲質(zhì)量事故

事故描述：2010年初，某天然氣管道輸送支干線（管徑：1016，鋼級：Х80）由業(yè)主方進行了施工質(zhì)量安全大檢查，對已經(jīng)完成焊接的部分焊口抽樣進行焊縫的理化性能試驗，發(fā)現(xiàn)由某公司生產(chǎn)的焊絲焊接成的焊口試樣存在普遍的-20℃沖擊不符合規(guī)范要求的指標。后對此批次焊絲進行熔敷金屬低溫沖擊試驗，依然不能滿足要求。

事故調(diào)查：檢查組首先對委托方提供的技術(shù)資料進行了細致的審查，發(fā)現(xiàn)廠家提供的質(zhì)量證明文件中描述的焊絲的各項性能指標均符合要求，由于最終焊縫質(zhì)量是由焊縫涂敷金屬、焊接工藝匹配性、焊接工藝執(zhí)行情況和焊接環(huán)境等因素綜合形成，故擬定了以下的調(diào)查方案，由現(xiàn)場檢查組予以實施：

1、審查各施工相關(guān)單位的質(zhì)量手冊、程序文件等內(nèi)容，確認是否明確了項目質(zhì)量管理要求；

2、審查各單位質(zhì)量體系運行情況，驗證質(zhì)量體系運行的符合性及項目相關(guān)技術(shù)文件、總承包合同、分包合同、相關(guān)焊接、檢驗和檢測、驗收及報批記錄文件；

3、現(xiàn)場抽取該廠家問題批次的焊絲、其他批次的焊絲以及相同焊絲其他供貨廠產(chǎn)品各一桶，在現(xiàn)場同一施焊環(huán)境、同一工藝及同一施焊人員的條件下進行了4個管口的組對焊接，由調(diào)查組監(jiān)督見證整個焊接過程；

4、監(jiān)督見證無損檢測過程及結(jié)果，并對X射線底片進行復檢。待無損檢測結(jié)果合格后，現(xiàn)場制樣、封樣、同時將試樣送往具備國家認可的檢驗、檢測資質(zhì)的檢測機構(gòu)，依據(jù)規(guī)范要求進行相同試驗條件下產(chǎn)品實物的機械性能試驗；審查所有的復檢報告。

結(jié)果及建議：調(diào)查組通過對管理體系運行、文件及現(xiàn)場過程控制等方面檢查的結(jié)果進行分析后認為，項目部、施工、監(jiān)理、檢測等各單位之間協(xié)調(diào)配合較好，均能按照項目相關(guān)管理規(guī)定和要求進行施工、焊接、檢驗、監(jiān)理，工作程序符合相關(guān)規(guī)定和要求。

通過對兩種品牌不同批次的焊絲焊接的焊件進行低溫沖擊韌性試驗結(jié)果、拉伸試驗結(jié)果、側(cè)彎試驗結(jié)果、刻槽錘斷試驗結(jié)果比對，并對最終試驗結(jié)果進行分析，分析后認為是此批次焊絲本身存在質(zhì)量問題。

由此，對項目部及負責人提出了以下的建議：進一步加強合格供方管理，加強原材料，特別是主要受壓材料和焊接材料的復檢；應(yīng)在技術(shù)要求中加入定期檢驗的項目，現(xiàn)場焊絲要按批次分區(qū)存放嚴防混放混用情況，以免問題擴大造成更大的損失。

對于已經(jīng)使用此批號焊絲的焊口，建議采取切除焊口方案，重新對口施焊，造成的損失和工期延誤應(yīng)向焊絲供方索賠。

管線保溫管開裂事故

事故描述：某原油輸送管線位于東北高寒地區(qū)，根據(jù)設(shè)計要求，埋設(shè)于永凍土層的長輸管線應(yīng)當配置外防腐保溫管，保溫形式為外聚乙烯套管（壁厚12mm）填充聚氨酯泡沫（厚度80mm）。防腐保溫管線共施工約76.6公里，使用保溫管總數(shù)6066根，部分施工完成后發(fā)現(xiàn)防腐管有大量破裂的情況；截止2010年1月底，現(xiàn)場共統(tǒng)計有497根保溫管開裂，占到總數(shù)的8.19%，造成了較大的經(jīng)濟損失，現(xiàn)場施工也因此停滯。

事故調(diào)查：經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)查和取證，發(fā)現(xiàn)保溫管線大多為冬季施工，且當季環(huán)境溫度保持在零下15℃至零下40℃之間，夜間極值溫度達到-50℃；防腐管為預(yù)制成品管，由施工現(xiàn)場周邊的防腐管道廠生產(chǎn)，從工廠至管道鋪設(shè)現(xiàn)場運輸距離不超過100km；經(jīng)過調(diào)查組討論并擬定方案，現(xiàn)場從以下幾個方面進行了檢查，逐一排查事故可能發(fā)生的原因：

序號 檢查內(nèi)容 檢查對象 檢查情況1 防腐保溫預(yù)制廠質(zhì)量保證能力 預(yù)制廠負責防腐保溫預(yù)制生產(chǎn)的單位共有2家，通過工廠考察和記錄審查，確認兩家工廠均建立了良好的質(zhì)量控制體系，制造工藝和現(xiàn)場設(shè)備、人員等滿足持續(xù)生產(chǎn)合格產(chǎn)品的要求2 保溫管生產(chǎn)工藝和性能參數(shù)兩家工廠均制訂了操作規(guī)程和生產(chǎn)工藝文件；據(jù)此檢查生產(chǎn)記錄和檢驗記錄，在生產(chǎn)過程中工廠施行了質(zhì)量監(jiān)控/檢驗，滿足規(guī)范要求；駐廠監(jiān)造基本履行了監(jiān)造職責，對實際生產(chǎn)實施了監(jiān)控3 已破裂的保溫管預(yù)制廠/駐廠監(jiān)造抽樣送檢 預(yù)制廠 對部分聚乙烯管片抽樣送具有相關(guān)資質(zhì)的檢測機構(gòu)進行全面檢測，結(jié)果顯示拉伸強度、耐環(huán)境應(yīng)力開裂、壓痕硬度等各項性能指標滿足標準規(guī)范要求4 運輸和堆放情況 施工單位 現(xiàn)場檢查和詢問了成品保溫管的運輸和存放情況，發(fā)現(xiàn)有少量磕碰現(xiàn)象，堆放在室外的管道部分存放期過長且沒有罩蓋5 現(xiàn)場施工情況 施工單位 現(xiàn)場施工前對防腐管進行了逐根檢查，確保沒有暗泡、裂口、劃痕等缺陷；通過旁站和記錄檢查現(xiàn)場施工情況，防腐補口、防水帽施工等均符合操作規(guī)程的要求6 設(shè)計適用性 設(shè)計院標準中指出聚乙烯填充聚氨酯的保溫結(jié)構(gòu)最低適用溫度為-50℃，但現(xiàn)場的夜間溫度已經(jīng)接近最低適用溫度；另外由于黑色管體易日照聚熱且塑料熱傳導性不良，導致日間的管體向陽面和背陽面溫差大；設(shè)計缺乏翔實的設(shè)計論證以確認此工藝在高寒地區(qū)的適用性

結(jié)果及建議：根據(jù)現(xiàn)場了解的情況，調(diào)查組認為此種結(jié)構(gòu)（聚乙烯+聚氨酯）保溫層在項目所在地的適用性有待斟酌；該地區(qū)存在較大的日夜溫差和日照溫差，但雙層保溫結(jié)構(gòu)的兩種材質(zhì)的熱縮性能差異極大（聚氨酯幾乎不會發(fā)生熱脹冷縮現(xiàn)象），導致在管體內(nèi)部形成交變應(yīng)力引發(fā)開裂；從現(xiàn)場看到開裂部位外護套、保溫層及管本體粘連良好，未發(fā)生脫膠現(xiàn)象，防護層開裂面整齊，也說明外護管是低溫下發(fā)生的脆裂，而非由于產(chǎn)品不良引起的脫膠開裂。

因此，調(diào)查組建議：設(shè)計單位應(yīng)在項目施工前考慮極端環(huán)境因素的影響，必要時組織專家評審，并進行實物的試驗論證，以期使產(chǎn)品達到良好的使用效果；另外現(xiàn)場應(yīng)盡量避免成品管體在運輸和吊裝時的磕碰，防止應(yīng)力集中，及時遮掩避免紫外線加快聚乙烯套管老化，完成補口施工的管段應(yīng)當及時下溝填埋。已經(jīng)發(fā)生開裂的管段采取現(xiàn)場填充聚氨酯發(fā)泡塑料，并使用增強纖維帶纏繞包扎，完成修補后及時填埋，避免日光暴曬。

管道排污閥失效事故

事故描述：某管線在進行分段打壓試驗過程中出現(xiàn)了排污閥門脫落的情況。發(fā)生失效情況的共有兩處排污閥門，失效現(xiàn)象是閥門的閥體和與之以螺紋相連接的外螺紋管堵頭出現(xiàn)滑絲而脫開，外牙螺紋出現(xiàn)部分螺紋牙頂已被抹平，并且現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)牙頂被截下的部分材質(zhì)。由于該管線尚處于調(diào)試裝配階段，試壓未通過即發(fā)現(xiàn)了問題，尚未造成很大損失。一旦該設(shè)備投產(chǎn)運行后出現(xiàn)該類失效事故，損失將非常大，后果也非常嚴重。

事故調(diào)查：由于零件尺寸所限，無法對閥體材質(zhì)進行較為全面的綜合試驗。一般螺紋發(fā)生滑絲現(xiàn)象不外乎強度不夠、經(jīng)常松卸磨損或螺紋精度不好等原因，但由于無法對當時的裝配情況或螺紋精度進行追溯性調(diào)查，所以調(diào)查組決定對送檢滑絲失效的內(nèi)螺紋閥體和外螺紋管堵頭，進行宏觀觀察，并送國家相關(guān)實驗室進行化學成分分析，通過對橫斷面金相顯微組織、斷口形貌及相關(guān)能譜分析等分析工作，以確認是否為強度不足等原材料問題造成了螺紋失效。

針對這種情況，調(diào)查組制定了包括取樣方法在內(nèi)的詳細檢查方案，按ASTM A 350 LF2的標準成分作了相關(guān)閥體和堵頭的化學成分分析；理化性能進行了布氏硬度試驗；通過金相顯微組織觀察，檢查材料的鍛造質(zhì)量，并進行了掃描電鏡形貌及斷口微區(qū)成分分析。

結(jié)果及建議：通過測試數(shù)據(jù)的分析及綜合討論，送檢樣品失效滑絲的主要可能的原因如下：

◆ 堵頭硬度、強度過低是該零件滑絲失效的主要原因。

◆ 樣品的金相顯微組織顯示了硬度、強度低的主要原因是組織形態(tài)不對，堵頭組織形態(tài)為鑄造組織退火態(tài)；ASTM A 350 LF2的典型組織為低碳馬氏體經(jīng)高溫回火后得到的回火索氏體組織加少量的魏氏鐵素體，通過控制回火溫度的高低來調(diào)節(jié)硬度。

◆ 另外一個可能的原因是螺紋圈數(shù)過少，承載能力不夠。

由此調(diào)查組建議：

1、加強原材料控制，特別是熱處理過程控制，如本例中，通過淬火加適合的高溫回火工藝，獲得主要以回火索氏體為主要組織組成的顯微組織，使硬度合適如HBW171-HBW184；

2、建議通過高溫擴散退火消除鑄造組織形態(tài)，并細化晶粒，提高材料的強韌性；

3、螺紋設(shè)計要進一步確定產(chǎn)品受力情況，要考慮工件工作正常工況、壓力試驗工況和極端工作情況下的受力，適當?shù)卦黾影踩禂?shù)。