江西省鍋爐壓力容器檢驗(yàn)檢測(cè)研究院 吳昌玉 楊 翀

長(zhǎng)輸燃?xì)夤艿朗俏覈?guó)能源調(diào)配的有效途徑與方式，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要命脈。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，長(zhǎng)輸燃?xì)夤艿赖臄?shù)量與日俱增，在社會(huì)生產(chǎn)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。為保障長(zhǎng)輸燃?xì)夤艿赖陌踩\(yùn)行，對(duì)在役長(zhǎng)輸燃?xì)夤艿篱_(kāi)展定期檢驗(yàn)工作尤為重要。本文根據(jù)TSG D7003-2010《壓力管道定期檢驗(yàn)規(guī)則 長(zhǎng)輸(油氣)管道》，結(jié)合實(shí)際檢驗(yàn)工作，對(duì)在役長(zhǎng)輸燃?xì)夤艿篱_(kāi)挖直接檢驗(yàn)的方法進(jìn)行了探討，為長(zhǎng)輸燃?xì)夤艿赖陌踩\(yùn)行提供參考。

1 開(kāi)挖位置和開(kāi)挖點(diǎn)數(shù)量的確定

在役長(zhǎng)輸燃?xì)夤艿罊z驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)管道的一些薄弱環(huán)節(jié)需進(jìn)行重點(diǎn)檢驗(yàn)，其中包括：安裝過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)質(zhì)量問(wèn)題的管段、運(yùn)行期間發(fā)生過(guò)問(wèn)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(kāi)挖檢測(cè)發(fā)現(xiàn)有明顯問(wèn)題的管段(如腐蝕防護(hù)系統(tǒng)狀況有問(wèn)題的管段、腐蝕環(huán)境較為嚴(yán)重的管段、風(fēng)險(xiǎn)因子或失效可能性較大的管段)。根據(jù)相關(guān)直接檢測(cè)的檢測(cè)結(jié)果，按照一定比例選擇開(kāi)挖檢驗(yàn)點(diǎn)。開(kāi)挖點(diǎn)應(yīng)選取當(dāng)結(jié)合資料調(diào)查中的錯(cuò)邊、咬邊嚴(yán)重的焊接接頭，碰口與連頭焊口，風(fēng)險(xiǎn)較高的管段，管道彎頭、出入土端、變坡點(diǎn)以及使用中發(fā)生過(guò)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(yàn)規(guī)則 長(zhǎng)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(yàn)》的相關(guān)要求，并基于管道的腐蝕防腐系統(tǒng)檢測(cè)數(shù)據(jù)，來(lái)決定現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖探坑數(shù)量。開(kāi)挖點(diǎn)數(shù)量的確定原則見(jiàn)表1。

表1 開(kāi)挖點(diǎn)數(shù)量的確定原則

2 開(kāi)挖直接檢驗(yàn)的一般要求

開(kāi)挖直接檢驗(yàn)時(shí)，開(kāi)挖坑沿管道縱向長(zhǎng)度約為3.0 ～4.0 m，管道兩側(cè)離開(kāi)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(shí)應(yīng)有防止坑壁坍塌的措施。對(duì)地下水位較高的地區(qū)，應(yīng)及時(shí)排水。當(dāng)開(kāi)挖探坑中的管段出現(xiàn)缺陷時(shí)，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(zhǎng)度應(yīng)符合管道運(yùn)行安全要求。開(kāi)挖時(shí)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(chǎng)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(kāi)挖測(cè)量中破壞的防腐層或發(fā)現(xiàn)的管體損傷處應(yīng)按評(píng)價(jià)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(kāi)挖的檢測(cè)點(diǎn)為原有測(cè)試裝置時(shí)，應(yīng)確保其完好、可靠，必要時(shí)應(yīng)予以維修。

3 開(kāi)挖直接檢驗(yàn)項(xiàng)與方法

3.1 土壤腐蝕性檢測(cè)

應(yīng)對(duì)每個(gè)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(rùn)、潮、濕、水共五級(jí))、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(jí))、植物根系、地下水位。必要時(shí)可收集探坑處的土壤樣品，送實(shí)驗(yàn)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(diǎn)、土壤腐蝕性埋片點(diǎn)及土壤腐蝕電流密度測(cè)試點(diǎn)應(yīng)一致，必要時(shí)可采集水樣進(jìn)行分析。

3.2 防腐層檢查

開(kāi)挖處應(yīng)檢測(cè)并記錄防腐層名稱(chēng)、外觀、厚度、粘結(jié)力、漏點(diǎn)情況，注意防腐層破損處有無(wú)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(wú)氣泡、蝕坑、破損、裂紋、剝離等現(xiàn)象，并切開(kāi)防腐層，記錄其材料和結(jié)構(gòu)，測(cè)量防腐層膜下液體的pH值。

(2)防腐層厚度檢測(cè)

采用防腐層測(cè)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(yàn)》的相關(guān)規(guī)定，每個(gè)調(diào)查點(diǎn)應(yīng)測(cè)上、下、左、右4個(gè)點(diǎn)，以最薄點(diǎn)為準(zhǔn)。

(3)電火花檢漏檢測(cè)

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(cè)，記錄漏點(diǎn)數(shù)及漏點(diǎn)分布情況。

(4)粘結(jié)力檢測(cè)

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

(5) 防腐層樣品現(xiàn)場(chǎng)收集

必要時(shí)現(xiàn)場(chǎng)收集防腐層樣品，送實(shí)驗(yàn)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(zhǎng)度、耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂指標(biāo)的測(cè)定。

(6)防腐層狀況現(xiàn)場(chǎng)彩色拍照。

3.3 管道腐蝕狀況檢測(cè)

清除破損防腐層后，應(yīng)對(duì)管道金屬表面的腐蝕產(chǎn)物、金屬腐蝕狀況進(jìn)行檢測(cè)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(shí)度，并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)腐蝕狀況進(jìn)行彩色拍照。

(2)現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)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(wú)氣泡，表明腐蝕產(chǎn)物為FeO；若有氣體，但不使?jié)駶?rùn)的醋酸鉛試紙變色，可判為FeCO3；若產(chǎn)生有臭味氣體，并使?jié)駶?rùn)的醋酸鉛試紙變色，則可能為FeS。進(jìn)一步的成分和結(jié)構(gòu)分析，可在現(xiàn)場(chǎng)取樣，密封保存后送室內(nèi)分析。

表2 目檢法現(xiàn)場(chǎng)腐蝕產(chǎn)物的成分判別

(3)腐蝕類(lèi)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(lèi)型的判定。若均勻腐蝕與點(diǎn)蝕摻雜，可按主要腐蝕傾向予以估計(jì)，并對(duì)腐蝕的管體進(jìn)行拍照。

表3 腐蝕類(lèi)型特征

(4)管壁腐蝕坑深和腐蝕面積的測(cè)量

對(duì)金屬管壁腐蝕區(qū)域進(jìn)行管壁金屬腐蝕深度測(cè)量。首先清除該區(qū)域表面腐蝕產(chǎn)物，用探針?lè)ɑ虺暡ǚy(cè)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(shí)，還須以管道最小要求壁厚為基準(zhǔn)，確定腐蝕坑內(nèi)危險(xiǎn)截面，測(cè)量危險(xiǎn)截面的尺寸，即測(cè)定該截面的最大軸向長(zhǎng)度和最大環(huán)向分布長(zhǎng)度。

(5)管壁腐蝕坑深數(shù)據(jù)的處理

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

3.4 管道焊縫無(wú)損檢測(cè)

對(duì)開(kāi)挖處的管道對(duì)接環(huán)焊縫必須進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，必要時(shí)還應(yīng)對(duì)焊接鋼管縱焊縫進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。無(wú)損檢測(cè)一般采用射線或者超聲方法，也可采用國(guó)家質(zhì)檢總局認(rèn)可的其他無(wú)損檢測(cè)方法。

對(duì)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(kāi)裂嚴(yán)重傾向的管段以及檢驗(yàn)人員認(rèn)為有必要時(shí)，必須對(duì)管道對(duì)接環(huán)焊縫、管道碰口與連頭、管道螺旋焊縫或者對(duì)接直焊縫、焊縫返修處等部位的焊縫進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。

無(wú)損檢測(cè)應(yīng)與露管段檢測(cè)、探坑檢測(cè)工作相結(jié)合，對(duì)開(kāi)挖出的所有焊縫應(yīng)全部進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。

3.5 管體壁厚檢測(cè)

管體厚度是管道強(qiáng)度和剛度的保證，因此，管體厚度測(cè)量是管道檢驗(yàn)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。按照相關(guān)規(guī)定，管體厚度測(cè)量部位為上、下、左、右4個(gè)方向，一般情況下每個(gè)方向測(cè)量3點(diǎn)。厚度測(cè)量點(diǎn)的位置，一般應(yīng)選擇制造成型時(shí)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(yàn)時(shí)所發(fā)現(xiàn)的可疑部位。

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

3.6 硬度檢測(cè)

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

(1)對(duì)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(guò)250 HV(22 HRC)。

(2)碳鋼管的焊縫硬度值不宜超過(guò)母材最高硬度的120%。

(3)合金鋼管的焊縫硬度值不宜超過(guò)母材最高硬度的125%。

針對(duì)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(cè)。檢測(cè)時(shí)，當(dāng)焊接接頭的硬度值有異常時(shí)，檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)應(yīng)視具體情況擴(kuò)大焊接接頭無(wú)損檢測(cè)抽查范圍，檢查部位為對(duì)接環(huán)焊縫兩側(cè)及角焊縫周?chē)?/p>

4 結(jié)語(yǔ)

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