浅谈管道焊缝泄漏检测与对策

　　【摘要】针对管道焊缝泄漏事故频频发生的现状，详细阐述了钢质管道焊缝泄漏的检测方法，对管道焊缝泄漏的原因进行了研究,认为主要是由外力破坏、设计不合理、安装质量及检测验收不合格等原因造成,并对每一项进行了深入分析,在此基础上给出相应的对策。
　　关键词：管道；焊缝泄漏；检测；原因分析；对策
　　1引言
　　目前,我国有很大一部分管道使用时间已超过20年,管道强度和涂层完整性都已进入危险期,整个管道网络也进入事故高发期,泄漏、爆管等事故频频发生,成为我国管道检修问题的重点。即便是新建管道,由于一些原因也会使管道破坏从而导致管道内输送介质外泄。小规模的泄漏会影响用户正常使用,大规模的泄漏会使企业和国家蒙受巨大损失,甚至会威胁人民生命安全。因此,通过分析管网泄漏检测、原因分析，进而解决管网泄漏的问题是十分必要的。
　　2钢质管道焊缝泄漏的检测
　　在长距离、大口径输送管道的建设运营中,管道对接焊缝质量的检测至关重要,管道在焊接过程中会出现一些缺陷,出现在表面的缺陷有:未焊透、咬边、焊瘤、表面气孔、表面裂纹等;内部缺陷有:夹渣、夹杂物、未焊透、未熔合、内部气孔、内部裂纹等。对表面缺陷可采用磁粉检测或渗透检测。也可以采用涡流检测,对内部缺陷可用X射线检测或超声波检测,在油气管道检测中,较多采用的方法是射线检测和超声波检测。
　　2.1射线探伤
　　以前的射线检测主要采用双壁单影法,其检测速度慢、成本高、成像质量一般。目前,管线环焊缝检测采用了先进的检测工艺(如爬行器等自动检测设备等),对于管道环焊缝射线检测,一般分为X射线和射线检测。前者用于壁厚在26mm以下的管线环焊缝检测,后者多用于大壁厚、架空管或X射线探伤机难以到达的部位。由于环焊缝缺陷一般以体积性缺陷为主,如;夹渣、气孔等,故利用射线穿过介质的能量衰减,在胶片上记录缺陷是环焊缝无损检测的主要方法。由于X射线检测的清晰度、灵敏度均高于射线检测,因此,一般尽可能采用X射线检测。
　　射线检测的主要局限在于裂纹探测和裂纹尺寸测量方面,对裂纹探测,特别是在厚焊缝中,射线照相技术没有超声波技术可靠。
　　另有CT技术,即计算机辅助层析成像技术,采用一面状射线束透过工件的一个层面,检测器阵列在射线束处在同一平面,通过机械驱动装置对工件表面形成一定的扫描透射,采集射线束穿过该层面的图像,实现对这一层面的检测。
　　2.2超声检测
　　超声波是超声振动在介质中的传播,其实质是以波动形式在弹性介质中的传播的机械振动。超声波检测是使超声波与被检工件相互作用,根据超声波的反射、透射和散射行为,对被检工件进行缺陷检测、几何特性测量、组织结构和力学性能变化的检测和表征,并进而对其进行评价的一种无损检测技术。
　　超声波检测技术在焊缝检测中的应用越来越广泛。这是由于超声检测诸多优点和超声自动检测相关技术日益成熟决定的,超声检测能可靠地检测缺陷,而且能够对缺陷准确定位。同射线检测相比,超声波对裂纹的检出灵敏度高得多,对焊缝中的危险缺陷——裂纹、未焊透,尤其是微裂纹和轻微未焊透,用超声波探伤比其它几种常规无损检测方法更容易,且超声波仪器简单,检测速度快。
　　3钢质管道焊缝泄漏问题原因分析
　　为了更好的预防管道泄漏以及迅速及时地对管道泄漏部位进行抢修,了解造成管道泄漏的因素是相当必要的。造成管道泄漏的原因主要有以下几个方面:
　　3.1设计不合理
　　合理的设计是确保管网安全运行的第一步,也是十分重要的一步。设计质量的好坏直接影响整个工程质量的好坏及管道能否安全可靠地运行。
　　（1）工艺流程、设备布置不合理
　　对输送介质组分、杂质等分析不够清楚,缺少必要的杂质清除设备,导致对管道易损部位冲刷严重从而缩短管道寿命,以及导致阀门、设备等故障、损坏而发生泄漏。没有确切地考虑管材质量、施工水平等实际情况而提高管道的设计压力,造成管道较早就出现了焊缝开裂或管道破损。没有考虑到温度补偿或管道的保温设计不符合要求,使得管道及其附件在温差(设计温度与实际温度之间的差值)变化频繁时不断地伸缩,进而导致管材、焊口处疲劳失效加速从而缩短管道使用年限,以及导致法兰连接处螺栓断裂、垫片损坏而出现泄漏。与传动机械或者产生振动的设备相连的法兰、垫片及螺栓组合没有考虑到振动失效而引起的泄漏。缺少必要的保护装置,如安全阀、自动切断阀等,使得管道超压时无法自动泄压,造成下游管道破坏及用户端设备损坏。
　　（2）管道敷设选线不合理
　　没有根据地形、工程地质等实际条件进行勘察,或勘察结果与实际相差很大,或在选择线路时没有避开不良工程地质地段,导致当自然或非自然因素作用时,易发生地质变化而造成管道破损、断裂。当管道穿跨越环境恶劣地域时,没有做相应的防护措施或措施不足,而使管道更易于遭受破坏。
　　（3）管道强度计算不准确
　　由于根据管道所经区域的地质条件或管道穿跨越公路等级、铁路运载能力、河流大小等情况所确定的强度设计系数不满足实际需要,管内介质的不稳定流动,或由于穿越公路、铁路的地基振动,导致管道强度易损部位破坏的加快。当管道穿越抗震设防烈度为6度或者高于6度地区时,没有做相应的抗震设计或抗震强度设计不足,导致当地震发生时管道震裂泄漏。当管道不满足抗震验算时,未选用延展性良好的管材及相应的焊条,从而导致地震时管道破损。
　　（4）材料选择、设备选型不合理
　　在确定管子、管件、法兰、阀门、机械设备及仪器仪表时,未充分考虑材料与介质、材料与材料之间的相容性,导致使用过程中产生腐蚀。
　　（5）防腐设计不合理
　　管道的防腐设计中,未充分考虑土壤的电阻率、管道附近建筑物和电气设备的影响,管道内、外表面防腐材料选择不合理,保护站间距过大,牺牲阳极选材不当等都会加快管道的腐蚀速度。
　　3.2安装质量及检测验收不合格
　　施工质量的好坏是决定管道能否安全运行的重要环节。
　　（1）焊接质量问题
　　焊接工艺技术的发展水平和焊工的操作水平会直接影响焊口的质量。焊接材料与母材不匹配会加速管道的腐蚀;焊缝系数及焊缝坡口形式选择不当可能降低焊口处的强度;若管道接口处刚性太强,发生不均匀沉降时,管道也会产生环向断裂或大头处挠断而造成较大漏损;焊缝在焊接前没有进行预热处理,使得焊接残余应力增加,进而出现冷裂纹。
　　(2)补口质量问题
　　管体预热温度不够或热收缩套加热不够,热溶胶未熔融而影响粘结性能,进一步造成热收缩套内外表面起皱、失粘,导致粘结密封不良;热收缩套温度过高将使外层聚乙烯焦化,破坏补口完整性,从而加速管道腐蚀。
　　(3)管沟不符合要求
　　管道局部埋深不够,会造成管网不均匀沉降,从而导致管道断裂、形成漏损。当管道通过松软土层时,不进行加固处理也会造成管道的不均匀沉降,严重时可导致管道断裂。管沟回填时,回填土料和回填密度不满足要求,也可能使管道因承受重压而断裂。
　　（4）穿跨越不符合要求
　　在陆地穿越工程中,由于墙堵、套管内管道防腐等级不够等因素可能加速管道的腐蚀,进而导致管网泄漏。在水下穿越时,稳管工程不符合要求,致使管道产生移动、上浮,进而导致管道破裂。
　　（5）检测控制失效
　　焊口无损探伤的检测数量、检测技术水平未达到要求,都会造成管道在焊接处直接泄漏,或比其它部位更容易断裂及被腐蚀。
　　3.3外力破坏
　　即便管道设计合理、正常操作运行,一些无法预知的因素仍然会造成管道损坏泄漏,并且外力破坏往往是造成管道破损的最主要因素。
　　（1）自然灾害
　　地质灾害,如地震、坍塌、地面沉降、土地沙化、水土流失等灾害产生的自然力对管道有着不同程度的破坏,有时甚至是毁灭性的,可以使整个管网系统瘫痪或崩溃。滑坡、崩塌形成的岩石或泥石流挤压管道,造成管道出现拉伸、弯曲、扭曲等变形甚至断裂;造成管道地基沉降,进而引起管道变形或断裂。地质沉降导致管道下部悬空或产生相应形变,严重时发生断裂;设备位置偏移,造成设备与管道连接处变形或断裂。土地沙化、水土流失可使管道裸露,进而使防腐层易于老化,缩短管道的使用寿命;同时可使管道长距离悬空,进而产生失稳而折断,造成管道泄漏和停输事故。温差产生的拉(压)应力可使裸露部分的管道产生变形,进而使管道在转向处发生断裂。绿化植物根系的生长可能对管道产生弯曲应力,进而破坏管道。
　　（2）第三方施工或其他相关活动
　　第三方施工过程前,未对施工区域的管线敷设状况做细致精密的勘探,或有些单位、个人根本不做勘察而私自开挖,导致管线破损而造成泄漏。此外,管线在完工后没有把相关档案保存管理好,某些年久的管线甚至根本就没有档案,也是造成这种情况的发生原因之一。
　　（3）偷盗管内介质
　　管道内输送的燃气介质具有较高的经济价值,一旦盗取可以获得一定的经济利益。一些不法分子为了谋求经济利益,不惜冒着生命危险而破坏国家财产,进行各种管道盗气活动。过去,偷盗现象只是小规模、无组织、单个进行,对管道造成的破坏小,损失也较小。近年来,随着能源的紧缺,天然气的价格不断上涨,不法分子在利益的驱动下,已经开始发展成团伙,有大规模组织地作案。
　　4钢质管道焊缝泄漏的对策
　　由于强度试验和气密性试验无法检测出此类贯穿性微小缺陷的泄漏，因此，只有提高焊接质量和加强对焊缝的无损检测工作来防止此类缺陷的产生和漏检。
　　（1）提高焊工技术素质
　　我们与建设单位、监理单位联合成立持证焊工上岗考核小组，对道路燃气管道各安装单位持证焊工实行上岗考核，考核内容为现场水平固定和垂直固定焊，综合口试和焊缝射线检测情况评分，考核合格的统一编号，发放胸卡和焊接钢印，并登记造册，各安装单位上岗焊工数量直接影响工程招标，上岗焊工在现场必须佩带胸卡，在焊缝附近打上自己的钢印号，在焊接记录和无损检测委托单上注明，便于监检人员检查，对上岗焊工实行动态管理，综合现场违规情况和射线检测结果合格率情况定期评分，不合格的，待岗重新考核，这种办法清理了队伍，也稳定了队伍，极大地提高了焊工技术素质和现场焊接质量的管理，提高了焊接记录和无损检测委托单的真实性。
　　（2）加强无损检测
　　CJJ33-1989《城镇燃气输配工程施工及验收规范》规定，中压燃气管道对接焊缝除了特定部位，其他都是抽检，钢管与管件的对接焊缝没有作为特定部位，由于成品管件与螺焊管的对接偏差要比螺焊管之间大一些，且厚度不同，焊接难度较大，SY0401一1998(输油输气管道线路工程施工及验收规范》7.3.8条是作为特定部位要求100%射线检测，考虑到现在城市中压钢质燃气管道规格大的已有DN600，远在CJJ33一1989《城镇燃气输配工程施工及验收规范》当时考虑的范围外，因此，钢管与管件的对接焊缝应进行100%射线检测。原则上，应采用，射线检测，当作业坑狭窄、其他埋地设施限制造成管道焊口不易采用X射线检测时，可使用，射线进行透照。
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