管道中的缺陷及修復(fù)

1、管道中的缺陷及修復(fù)   油氣管道斷裂的基本原因來(lái)自管線(xiàn)中的缺陷。熟悉缺陷產(chǎn)生的原因，并把缺陷減至最低限度，這對(duì)防止管道的斷裂是十分重要的。發(fā)現(xiàn)缺陷以后，正確的判斷，并加以修復(fù)，也是十分重要的。一、油氣管道事故分析(一)事故的定義出現(xiàn)何種問(wèn)題才算是事故，我國(guó)尚無(wú)明確界限。美國(guó)許多年前，就成立管道安全機(jī)構(gòu)，原文為“office of pipeline safety by the operators簡(jiǎn)稱(chēng)opso，專(zhuān)門(mén)統(tǒng)計(jì)、研究、管理有關(guān)管道安全方面的有關(guān)事宜。該組織將管道事故做出如下定義，并規(guī)定所有符合該定義的事故均需向該組織報(bào)告。opso將管道事故定義如下，據(jù)初步了解，全世界大多數(shù)工業(yè)發(fā)

2、達(dá)國(guó)家均采納此定義：(1)造成人員死亡和重傷需送醫(yī)院治療者；(2)需要改換輸送管段者；(3)造成天然氣爆炸者；(4)經(jīng)濟(jì)損失大于5000美元者；(5)造成泄漏需馬上修復(fù)者；(6)用瓦斯及類(lèi)似介質(zhì)進(jìn)行試壓出現(xiàn)失敗者；(7)其它由操作使用單位判斷確認(rèn)事態(tài)嚴(yán)重需確定為事故者?？磥?lái)以上定義也不盡完善，將來(lái)需進(jìn)一步補(bǔ)充，我國(guó)可參照?qǐng)?zhí)行。(二)操作管線(xiàn)的事故統(tǒng)計(jì)和分析opso統(tǒng)計(jì)了由1970年至1975年六年間操作管線(xiàn)的事故狀況，頗有代表意義，見(jiàn)表253。 表253 1970年至1975年美國(guó)操作管道事故統(tǒng)計(jì) 事故分類(lèi) 次數(shù) 百分比 外部原因 1384 56 管材缺陷 415 17 腐蝕 266

3、 15 建造上的缺點(diǎn) 124 5 其它 170 7 總計(jì) 2459 100 由上表看出外部原因占總事故的一半以上，所謂的外部原因主要由以下構(gòu)成：(1)有69系由于美國(guó)管道發(fā)展歷史較長(zhǎng)，有些老管線(xiàn)原來(lái)標(biāo)志不清，或標(biāo)志隨著時(shí)間的流逝已逐漸失落，完工圖不完善，以致在地面施工其它建筑物時(shí)把管線(xiàn)碰壞；(2)有14系由于地震、滑波、活動(dòng)斷層、河流穿越管段被沖出河床等土壤移動(dòng)而造成的損壞。(3)有6系由于設(shè)備(泵、閥等)操作不當(dāng)引起水擊或其它原因?qū)⒐芫€(xiàn)損壞；(4)有2系車(chē)輛破壞(如重型車(chē)輛將管線(xiàn)壓壞或碰壞)；(5)有9系人為破壞造成的。我國(guó)管線(xiàn)建造歷史較短，目前前述第一條不是主要的，而第二條是占第一位的。但

4、隨著時(shí)間的推移，如果我們不將國(guó)外的教訓(xùn)引以為戒，第一條所述的事故原因?qū)?huì)大為增加。據(jù)美國(guó)統(tǒng)計(jì)，1970年至1975年六年時(shí)間內(nèi)，腐蝕和管材原因所造成的事故降低約10，而由于外部原因所造成的事故卻增加了大約10。在所有的外部原因造成的事故總數(shù)中，地下管線(xiàn)占88，而地上的只占12。這進(jìn)一步說(shuō)明完工檔案和管線(xiàn)的標(biāo)志的重要性。管材的缺陷引起的事故在操作的管線(xiàn)中占第二位。從母材上看，其缺陷主要為分層、夾渣(在軋制管材中混入異物)等。從焊縫上看，包括直縫和螺旋焊縫，其缺陷為焊偏，未焊透、氣孔、缺肉、咬邊等。應(yīng)當(dāng)特別指出，管材中很大的一部分缺陷是在運(yùn)輸過(guò)程中造成的，運(yùn)輸過(guò)程中所造成的缺陷可以分為兩大類(lèi)。(1

5、)在運(yùn)輸過(guò)程中，由于鋼管沒(méi)有墊好，隨著車(chē)輛的振動(dòng)而振動(dòng)，造成焊縫處的疲憊裂痕，裂痕在焊縫的四個(gè)角上發(fā)生，這些裂痕有的在管線(xiàn)安裝完畢后的試壓中可以發(fā)現(xiàn)，大部分裂痕卻在使用過(guò)程中由于種種原因進(jìn)一步擴(kuò)大，而出現(xiàn)事故。疲憊裂痕的狀況見(jiàn)圖2520。(2)在運(yùn)輸?shù)难b、卸、倒運(yùn)等過(guò)程中造成鋼管表面的壓坑和劃痕，劃痕雖然不深，通常只有02504mm，但在劃痕的底部多數(shù)形成一薄層馬氏體，厚約02505mm。馬氏很脆，這樣會(huì)造成表面劃痕進(jìn)一步擴(kuò)大。尤有甚者，在管線(xiàn)受壓后，壓坑向外特別，形成鼓脹作用，這有使表面劃痕張開(kāi)的趨勢(shì)，使?fàn)顩r更為嚴(yán)重。管線(xiàn)的腐蝕是造成操作管線(xiàn)發(fā)生事故的第三位原因，近年來(lái)，由于電法保護(hù)、防腐涂

6、層和黃夾克等技術(shù)的進(jìn)步，已使由于腐蝕造成的破壞大為降低，依據(jù)opso的統(tǒng)計(jì)看，在美國(guó)外腐造成的事故占79，內(nèi)腐蝕占21。   圖2520在運(yùn)輸過(guò)程中。焊縫的4個(gè)角產(chǎn)生疲憊裂痕 施工的缺陷在操作管線(xiàn)上所造成的事故只占5，這些缺陷主要是在環(huán)縫檢驗(yàn)和試壓完成后，在管線(xiàn)下溝、回填等過(guò)程中，將管線(xiàn)碰壞，以致在操作過(guò)程中留下隱患。還應(yīng)特別指出的是，關(guān)于操作管線(xiàn)來(lái)說(shuō)，管線(xiàn)的壽命越長(zhǎng)，事故率越高，見(jiàn)圖2521老管線(xiàn)事故率較高的原因是：   圖2521 建設(shè)年限與事故率的關(guān)系 (1)老管線(xiàn)的標(biāo)志、峻工檔案等不完備，在新的建筑物建設(shè)過(guò)程中易把管線(xiàn)破壞；(2)管線(xiàn)使用時(shí)間的延

7、長(zhǎng)，由于腐蝕而造成的破壞增加了。管線(xiàn)事故的形式有兩種，一種是漏，一種是斷裂。管線(xiàn)通常是先漏后斷，如果在有微小泄漏時(shí)就及時(shí)發(fā)現(xiàn)，并加以修理，則可以避免斷裂。斷裂所造成的損失比泄漏要大得多，據(jù)美國(guó)opso統(tǒng)計(jì)，斷裂所造成的損失平均為14640美元，而泄漏僅為4360美元。在事故的總數(shù)中斷裂占13，單純泄漏占23。(三)試壓時(shí)所造成的事故分析依據(jù)opso統(tǒng)計(jì)，在1970年至1975年的六年間，美國(guó)在新建管線(xiàn)試壓過(guò)程中出現(xiàn)的事故分類(lèi)見(jiàn)表254。由表中可以看出，在試壓過(guò)程中，事故產(chǎn)生的最主要的原因是管材的缺陷。其實(shí)，試壓的目的也正是為了找出管材(包括母材和鋼管的焊縫)的缺陷而加以排除。 表25

8、4 1970年1975年美國(guó)管線(xiàn)試壓事故統(tǒng)計(jì) 事故分類(lèi) 次數(shù) 百分比 外部原因 19 1 管材缺陷 1055 76 腐蝕 167 12 建造上的缺點(diǎn) 132 10 其它 16 1 總計(jì) 1389 100 二、裂源的判斷管線(xiàn)斷裂以后，準(zhǔn)確的判斷裂源的位置，是找出斷裂產(chǎn)生的原因，并確定修復(fù)方法的前提。(一)脆性斷裂裂源的判斷脆性斷裂比較容易判定裂源的位置，首先從破裂面觀(guān)查，可看出有顯然的人字形，或稱(chēng)魚(yú)骨形波紋，裂源處于人字形尖端的一側(cè)，從破裂面人字形的交叉處即可找到裂源，見(jiàn)圖2522。所以會(huì)出現(xiàn)人字形波紋是由于斷裂首先從中心開(kāi)始，然后向兩邊擴(kuò)大，中間接近平面應(yīng)變狀態(tài)，兩側(cè)為平面應(yīng)力狀態(tài)。如果破裂斷

9、面除拉應(yīng)力外，還伴有彎曲應(yīng)力時(shí)，則人字形向一邊偏移，但判定裂源的方法不變。 (二)延性斷裂裂源的判斷延性斷裂與脆性斷裂相同的是其破裂面亦有人字形波紋，故仍可按脆性斷裂的方法，來(lái)判定裂源。所不同的是延性斷裂的人字形波紋遠(yuǎn)不如脆性斷裂的波紋顯然，故判定比較困難?？剀堜撗有詳嗔训钠屏衙嬗兴煌旱谝?，在破裂面上常有分層現(xiàn)象，英文稱(chēng)為“sepamtion，這是結(jié)晶結(jié)構(gòu)形成的，并不是缺陷，它與英文“l(fā)amination不同，后面這個(gè)字，中文亦譯為分層，它是鋼材的缺陷；第二，控軋鋼的破裂面有時(shí)出現(xiàn)箭頭形，見(jiàn)圖2523裂源在箭頭的相反方向。從裂源在管子上所處的部分看，操作管線(xiàn)與試壓階段出現(xiàn)的狀況不同，請(qǐng)見(jiàn)表

10、255。由表中看出，關(guān)于操作管線(xiàn)，裂源主要發(fā)生在母材上，這是由于外力和腐蝕造成的；而在試壓時(shí)，缺陷(裂源)主要發(fā)生在鋼管的螺旋縫或直縫上，這一狀況與我國(guó)實(shí)際狀況一致。 表255裂源的部位 破壞部位 操作管線(xiàn) 試壓 母材 556 297 直縫或螺旋縫 39 598 環(huán)縫 62 59 其它 343 46 三、缺陷的修復(fù)依據(jù)缺陷的性質(zhì)和嚴(yán)重程度分別采用以下四種修復(fù)的辦法：(1)表面磨光法；(2)補(bǔ)焊法；(3)加保護(hù)套；  圖2522zz 脆性斷襲的破裂面  圖2523 控軋鋼的破裂面有時(shí)出現(xiàn)箭頭形 (4)改換管段。關(guān)于稍微的表面劃痕，麻斑等可用表面磨光法，即用砂輪將其磨

11、平。是否可以采納表面磨光法，通常要經(jīng)過(guò)計(jì)算，磨去以后的剩余厚度應(yīng)不小于以下數(shù)值：  式中：p鋼管在該部位承受的壓力，kgcm2；d鋼管直徑，cm；smys管材規(guī)定的最低屈服極限，kgcm2；t打磨后的剩余最小厚度，cm。關(guān)于焊縫的咬肉，未焊夠等缺點(diǎn)，以及較深的麻坑等可采用補(bǔ)焊法。但補(bǔ)焊時(shí)，要特別注意，有時(shí)補(bǔ)焊不當(dāng)，會(huì)產(chǎn)生更嚴(yán)重的后果。消除缺陷最常用的方法是加保護(hù)套，關(guān)于較深劃痕以及伴有壓坑的劃痕推舉采納保護(hù)套，保護(hù)套有兩種，見(jiàn)圖2524。圖2524看出，保護(hù)套有兩種類(lèi)型。a型為上下兩個(gè)半圓，兩個(gè)縱縫處有板條，板條與半圓形護(hù)套之間用搭焊，兩端的環(huán)縫如有泄漏時(shí)，要焊上，如無(wú)泄漏也不可焊。  圖2524保護(hù)套 b型為上下兩個(gè)半圓，護(hù)套扣在帶有缺陷的管子上，兩條縱縫采用填充焊直接與鋼管焊在一起，兩端的環(huán)縫是否焊上，其處理方法與a型相同。護(hù)套的作用不僅可以承受一部分環(huán)向應(yīng)力，而且可以減少或抵消被保護(hù)鋼管缺陷的鼓脹作用。關(guān)于伴有壓坑的劃痕，在壓坑的間隙處推舉填充進(jìn)環(huán)氧樹(shù)脂，這樣對(duì)抵消鼓脹