劉 蕊，楊光升，趙 霞

1中國(guó)石油天然氣管道工程有限公司，河北 廊坊

2中國(guó)石油管道局工程有限公司國(guó)際事業(yè)部，河北 廊坊

1.引言

長(zhǎng)輸管道作為主要運(yùn)輸產(chǎn)業(yè)之一，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)起著非常重要的作用，管道在建設(shè)與運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，由于各種不可避免的原因，會(huì)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(fēng)險(xiǎn)，如果這些風(fēng)險(xiǎn)不進(jìn)行檢測(cè)識(shí)別、評(píng)價(jià)、控制，則可能導(dǎo)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(zhǎng)以及管道周邊環(huán)境的變化，我國(guó)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(jì)損失、人員傷亡和重大不良社會(huì)影響。在役管道“低、老、壞”問(wèn)題檢測(cè)與修復(fù)引起各方高度關(guān)注。

環(huán)焊縫是長(zhǎng)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(duì)X70、X80鋼級(jí)管道環(huán)焊縫失效因素的統(tǒng)計(jì)分析，環(huán)焊縫缺陷是導(dǎo)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(jì)見圖1。

故對(duì)在役高鋼級(jí)、高壓力、大口徑管道進(jìn)行環(huán)焊縫質(zhì)量排查和缺陷修復(fù)，對(duì)于管道安全運(yùn)行是很有必要的[3]。下面，將對(duì)長(zhǎng)輸管道環(huán)焊縫質(zhì)量排查及缺陷修復(fù)進(jìn)行費(fèi)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(jì)圖

2.環(huán)焊縫質(zhì)量排查、缺陷修復(fù)作業(yè)流程

長(zhǎng)輸管道環(huán)焊縫質(zhì)量排查、缺陷修復(fù)應(yīng)遵循管道維修HSE相關(guān)規(guī)定，并按圖2作業(yè)流程進(jìn)行操作。

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

防腐層拆除包括檢測(cè)之前的拆除防腐層、管體除銹、管體清洗。檢測(cè)包括危險(xiǎn)氣體檢測(cè)、疑似問(wèn)題焊口的外觀檢測(cè)和無(wú)損檢測(cè)。

3.環(huán)焊縫質(zhì)量排查、缺陷修復(fù)費(fèi)用構(gòu)成

根據(jù)國(guó)內(nèi)在役管道環(huán)焊縫風(fēng)險(xiǎn)排查工作的陸續(xù)開展，長(zhǎng)輸管道環(huán)焊縫質(zhì)量排查及缺陷修復(fù)費(fèi)用主要由臨時(shí)征地費(fèi)用、土方開挖及措施費(fèi)用、拆除防腐層、管道除銹及清洗費(fèi)用、危險(xiǎn)氣體檢測(cè)及焊口無(wú)損檢測(cè)費(fèi)用、復(fù)檢費(fèi)用、第三方適用性評(píng)價(jià)費(fèi)用、缺陷修復(fù)費(fèi)用、土方回填及地貌恢復(fù)費(fèi)用構(gòu)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(zhǎng)輸管道環(huán)焊縫質(zhì)量排查及缺陷修復(fù)費(fèi)用構(gòu)成圖

3.1.臨時(shí)征地費(fèi)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(fèi)用。

臨時(shí)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(fèi)用

在疫管道探坑、作業(yè)坑開挖必須人工開挖，并且分級(jí)開挖，每級(jí)開挖深度不大于3 m，每級(jí)平臺(tái)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(fèi)用

在挖掘之后和修復(fù)之前，應(yīng)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(wú)損檢測(cè)條件。防腐層拆除可采用人工、機(jī)械兩種方式。管道防腐層搭接150 mm 范圍內(nèi)應(yīng)打毛，端面做坡面處理。管道除銹達(dá)標(biāo)后，采用酒精清洗[4][5]。

3.4.危險(xiǎn)氣體檢測(cè)及焊口無(wú)損檢測(cè)費(fèi)用

在役天然氣管道在開挖前、管頂露出、管道完全暴露時(shí)采用便攜式可燃?xì)怏w檢測(cè)儀各進(jìn)行一次氣體檢測(cè)，確保天然氣無(wú)泄漏方可施工。

管口焊縫需進(jìn)行雙百檢測(cè)，即射線檢測(cè)、超聲波檢測(cè)[6]。

3.5.復(fù)檢

當(dāng)無(wú)損檢測(cè)結(jié)果為一般缺陷，則不需復(fù)檢。當(dāng)檢測(cè)結(jié)果為裂紋缺陷時(shí)，采用其他適用的無(wú)損檢測(cè)方法對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行復(fù)核。當(dāng)缺陷嚴(yán)重時(shí)，可采用TOFD檢測(cè)或相控陣檢測(cè)對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行復(fù)檢[7][8][9]。

3.6.第三方適用性評(píng)價(jià)費(fèi)用

根據(jù)檢測(cè)或復(fù)檢結(jié)果，需對(duì)缺陷超標(biāo)焊口進(jìn)行適用性評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)論應(yīng)明確是否需要缺陷修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)，并給出具體修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)方式。

3.7.缺陷修復(fù)費(fèi)用

1)根據(jù)第三方適用性評(píng)價(jià)結(jié)論，需要對(duì)環(huán)焊縫進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)修復(fù)時(shí)，根據(jù)評(píng)價(jià)報(bào)告確定的方式進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。常用的補(bǔ)強(qiáng)方式有玻璃纖維復(fù)合材料補(bǔ)強(qiáng)修復(fù)、環(huán)氧鋼套筒補(bǔ)強(qiáng)修復(fù)兩種方式。

2)當(dāng)不需要進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)修復(fù)時(shí)，直接進(jìn)行防腐層修復(fù)。防腐層修復(fù)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(fù)費(fèi)用

防腐層恢復(fù)施工完畢后，經(jīng)檢查合格后即可進(jìn)行回填?；靥钚枞斯ぁ⒎謱雍粚?shí)回填。管溝底至管頂200 mm 處，需回填細(xì)土。管溝頂部以上500 mm 處敷設(shè)置警示帶。最后將施工破壞的地面設(shè)施恢復(fù)原貌。

4.案例費(fèi)用分析

某工程位于浙江省境內(nèi)管道長(zhǎng)度為65 km，管徑D1016。根據(jù)漏磁內(nèi)檢測(cè)報(bào)告及竣工資料，沿線焊口存在黑口、焊口缺失、底片復(fù)評(píng)存疑焊口、焊縫異?？诠灿?jì)50處。由于這些風(fēng)險(xiǎn)隱患的存在，全線遲遲不敢滿輸運(yùn)行，直接降低了管道運(yùn)行的營(yíng)業(yè)收入。如果滿輸運(yùn)行，則必須對(duì)50處問(wèn)題焊口進(jìn)行排查修復(fù)。

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(zhǎng)×寬×深)，作業(yè)坑開挖尺寸為13 m ×13 m ×4.5 m (長(zhǎng)×寬×深)，最陡邊坡比1:1。

某工程采用機(jī)械除銹，不需要焊口復(fù)檢。根據(jù)第三方適用性評(píng)價(jià)結(jié)論，焊口修復(fù)采用“粘彈體膠帶+壓敏膠型熱收縮帶”，補(bǔ)強(qiáng)方式采用玻璃纖維復(fù)合材料補(bǔ)強(qiáng)修復(fù)。

經(jīng)計(jì)算，某工程環(huán)焊縫質(zhì)量排查修復(fù)費(fèi)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(fù)費(fèi)用

Continued

經(jīng)過(guò)計(jì)算得出，D1016管徑單道口環(huán)焊縫質(zhì)量排查、缺陷修復(fù)投資為7.84萬(wàn)元/口。其中臨時(shí)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(shí)征占地、土方開挖及措施共占投資46.43%。

經(jīng)過(guò)分析，臨時(shí)征占地、土方開挖及措施費(fèi)用占比高是因?yàn)楹缚p尋找定位不準(zhǔn)確造成的。一道焊縫的定位需開挖1～3個(gè)探坑，探坑開挖數(shù)量越多，臨時(shí)征占地和土方開挖及措施費(fèi)投資占比越高。

結(jié)論：準(zhǔn)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(fù)的費(fèi)用，并且對(duì)相關(guān)費(fèi)用進(jìn)行有效管控。

5.如何降低環(huán)焊縫質(zhì)量排查、缺陷修復(fù)費(fèi)用

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

5.1.預(yù)防焊縫缺陷應(yīng)做到以下幾點(diǎn)

1)加強(qiáng)管口組對(duì)及焊接過(guò)程管理

在管子組對(duì)及焊接中，對(duì)管道的焊接進(jìn)行嚴(yán)格的要求，盡量減少焊接缺陷的產(chǎn)生。

2)對(duì)焊口外觀成型嚴(yán)格把關(guān)，加強(qiáng)返修程序管理

對(duì)于焊縫外觀成型超高超寬的焊口，應(yīng)會(huì)同檢測(cè)評(píng)片人員、檢測(cè)監(jiān)理人員及業(yè)主共同確定，即使在底片評(píng)定時(shí)焊縫按這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)為合格，但由于焊縫外觀成型太差，也應(yīng)割口重新焊接[10]。

3)加強(qiáng)建設(shè)期無(wú)損檢測(cè)結(jié)果的評(píng)價(jià)和管控

對(duì)于無(wú)損檢測(cè)的結(jié)果，應(yīng)進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)單位之間的互評(píng)、第三方及第四方評(píng)價(jià)等多環(huán)節(jié)把控。目前在建管道都已經(jīng)增加焊口復(fù)評(píng)環(huán)節(jié)及相應(yīng)投資。

5.2.準(zhǔn)確定位焊縫位置應(yīng)做到以下幾點(diǎn)

1)避免管道運(yùn)行期間地面標(biāo)識(shí)樁被移動(dòng)、損壞、缺失等現(xiàn)象的發(fā)生。

2)保證竣工圖準(zhǔn)確性。

3)充分利用內(nèi)檢測(cè)數(shù)據(jù)與竣工圖比對(duì)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況準(zhǔn)確定位。

4)探坑開挖出的環(huán)焊縫無(wú)法進(jìn)行準(zhǔn)確確認(rèn)時(shí)，應(yīng)在臨近現(xiàn)有探坑再挖一個(gè)探坑，通過(guò)鄰近探坑環(huán)縫信息及管長(zhǎng)準(zhǔn)確定位。

5)加快智慧化管道建設(shè)步伐和比例。

6.結(jié)論

通過(guò)某工程案例分析，65 km 的管線需排查修復(fù)50道口，每道口費(fèi)用為7.84萬(wàn)元。根據(jù)《中長(zhǎng)期油氣管網(wǎng)規(guī)劃》中明確，到2020年，全國(guó)油氣管網(wǎng)規(guī)模達(dá)到16.9萬(wàn)公里；到2025年，全國(guó)油氣管網(wǎng)規(guī)模達(dá)到24萬(wàn)公里，全國(guó)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(fù)投資也會(huì)逐年增加。在管道全生命周期中做到在設(shè)計(jì)期間采用智能化管道設(shè)計(jì)，在建設(shè)期間加強(qiáng)焊接過(guò)程管理，在竣工圖階段準(zhǔn)確編制竣工圖，在運(yùn)行期間做好地面標(biāo)識(shí)樁保護(hù)，焊縫質(zhì)量排查、缺陷修復(fù)投資是可以預(yù)防和控制的。