油氣田場站工程工藝管道滲透檢測質量管理

劉保平,朱永,和莉園,齊濤

中國石油長慶油田分公司 技術監測中心石油天然氣長慶工程質量監督站 （陜西 西安 710018）

油氣田場站工程是油氣田地面建設工程中最重要的建設項目之一，在油氣田地面建設過程中有著重要的作用。油氣田場站工程一般包括聯合輸油站、集油（氣）站、接轉注水站、增壓站、脫水站、卸油臺等。場站內除了撬裝式一體化集成裝置、容器、泵類設備外，還有各類不同規格的工藝管道，工藝管道部分主要包括連接設備的管道、閥門、彎頭、三通、法蘭等。管道與彎頭、三通、法蘭之間均以焊接的形式連接，對接焊縫既有等壁厚直管對接，也有變壁厚的對接焊縫，大多數彎頭與直管的對接焊縫就是如此。角接焊縫既有小直徑管插入大直徑管形成的角接焊縫，大多數儀表接管就采用這種方式；也有直管插入法蘭中心孔對焊的焊縫，用于連接閥門的平焊法蘭就是此種形式。根據SY/T 4109—2013《石油天然氣鋼質管道無損檢測》標準，超聲波檢測適用于壁厚T≥5 mm 且管外徑D0≥57 mm 的管道，而不適用于上述范圍以外及彎頭與直管、帶頸法蘭與直管、回彎頭與直管的焊縫[1]，從而限制了GB 50540—2009《石油天然氣站內工藝管道施工規范（2012 版）》中無損檢測方法應首選射線或超聲波檢測的規定范圍[2]，從實際工作中也鮮見站內工藝管道無損檢測選用超聲波檢測的實例。對于磁粉檢測來說，由于磁軛間距應控制在75～200 mm，且對同一檢測區要交叉垂直反復磁化兩次的規定[1]，這又使站內工藝管道許多焊縫不能采用該方法，從而形成對于彎頭、彎管、變徑直管除射線檢測外，其余全部用滲透檢測的傳統做法，直管與法蘭對接焊縫、插入式接管角焊縫只有采取滲透檢測的方法最為有效。

1 設計規定中無損檢測方面存在的問題

對于設計來說，一般遵照標準進行設計，由于設計人員極少有取得4 項常規無損檢測方法資格的，這就限制了設計文件中對于標準規定比較含糊，在設計文件中也很難見到有明確規定的檢測方法。圖1 所示為典型的站內工藝管道設計藍圖，總說明中關于無損檢測的方法規定，除了檢測比例外，檢測方法依據設計文件并沒有任何參考意義。

圖1 設計藍圖中總說明的檢測規定

1.1 檢測方法選擇

1）設計文件中規定當管壁厚度T≥5 mm 且管徑D0≥50 mm（實際應為57 mm）[1]時，站內工藝管道優先選用100%超聲波檢測，同時進行15%的射線檢測復驗。但超聲波僅適用于同規格直管的對接焊縫，其他情況下的對接焊縫一律不適用于進行超聲波檢測，而直管對接焊縫在實際場站工程中少之又少，絕大部分都無法采用超聲波進行檢測。如圖2所示，站內工藝管道，幾乎看不到直管對接焊縫。

圖2 常用站內工藝管道圖

2）管壁厚度 T＜5 mm 或管徑 D0＜50 mm（實際應為57 mm）[1]時，也無法采用磁粉檢測，只能用射線或滲透檢測方法。從而說明除首選射線檢測以外，其余無法用射線檢測的焊縫均應采取滲透檢測。

1.2 檢測費用問題

從圖1 可知，標準中規定首選射線或超聲波檢測，而設計文件中規定優先選用超聲波100%檢測，用15%射線抽查復驗，就是考慮檢測成本問題。眾所周知，射線檢測具有缺陷直觀、定性、定量準確、可重復性好、底片可長期保存、幾乎不受人為因素的影響等優點[3]，但缺點是檢測成本高、速度慢，且實施檢測時由于輻射防護還要中斷附近其他作業的施工。相反，超聲波檢測對面積形缺陷敏感，例如裂紋、坡口未熔合等，檢測成本低、速度快,但缺點是定性困難，對檢查面的要求高，且受人為因素影響大。而檢測成本高低是控制建設工程費用的最重要因素，因此設計文件規定寧可選擇超聲波檢測，也不愿采取射線檢測。

2 無損檢測的監理指令問題

無損檢測指令是檢測過程中為保證工程質量而對檢測單位提出規定要求的書面文件，一般具有強制性，檢測單位必須執行。無損檢測機構應按照檢測指令及相關技術規范要求進行無損檢測。其工作流程一般是由施工單位對外觀檢查是否合格，并對焊縫進行編號后向監理單位提出無損檢測申請，監理單位接收到無損檢測申請單后，應現場核實焊縫外觀質量、焊口數量，確認后向檢測機構下達無損檢測指令單[3]。然而現實情況往往是下發無損檢測指令的監理人員知識水平和能力低于專業檢測人員，有時無損檢測監理指令也違背標準或設計文件的規定，導致現場無法實施檢測的情況。

2.1 監理指令與標準或設計文件的規定不一致

從圖3可看出，焊口中既有直管焊縫，也有彎頭焊口（W）、三通焊口（S）、法蘭焊口（F）。直管焊縫只要滿足壁厚T≥5 mm 且管外徑D0≥57 mm，即可選用UT 超聲波檢測，否則選用RT 射線檢測；對于彎頭、三通焊口只能選用RT 射線檢測，長頸法蘭焊口也可采用RT射線檢測或由于條件所限采用PT滲透檢測。圖3 所示的監理指令違背了有關標準的規定，也容易造成焊縫內部缺陷的漏檢，從而給工程安全留下隱患。

2.2 現場無法實施的無損檢測指令

如圖4所示，磁粉檢測方法有磁軛法、觸頭法和纏繞電纜法等，纏繞電纜法只適用于焊縫中縱向缺陷的檢測，觸頭法操作不當容易打火燒傷工件，這兩種磁粉檢測方法在工程實踐中未曾應用于場站工藝管道檢測中，所以油氣田地面工程無損檢測方法一般采用磁軛法檢測。磁軛法檢測又分為單磁軛與交叉磁軛兩種方法，交叉磁軛適用于鋼板對接焊縫或大直徑管的對接焊縫，小直徑管道及角接焊縫一般適用單磁軛法檢測。圖4 中所示的Φ34×3 mm 的管道焊縫，無論是對接焊縫還是接管角焊縫，無法實施90°交叉磁化的規定，即在垂直于管道軸線方向上始終無法實施檢測，也就不能檢測焊縫中的橫向缺陷，所以該指令在檢測方法的選擇上是不正確的。

圖3 應首選RT檢測而采用PT檢測的指令

圖4 無法實施磁粉檢測的指令

3 施工單位無損檢測中的常見問題

施工單位看似與無損檢測關系不大，實則有著密切的關系，有時直接影響無損檢測的順利進行。施工單位完成焊接工作后應先對焊縫外觀自檢合格后，再向監理單位提出檢測申請，申請書的內容主要有：被檢管道規格、材質、焊接方法、檢測方法、檢測數量、檢測比例、合格級別、檢測標準等[3]，無損檢測申請單可采用電子文檔形式傳遞，但必須及時由施工單位和監理單位雙方簽字確認。從而要求施工單位的質檢員要熟悉有關標準中對無損檢測方法、檢測比例的相關要求，也要熟悉設計文件的相關規定。

3.1 申報無損檢測的時機

無損檢測對檢測時機的要求非常重要，尤其是射線檢測，由于設備體積較大、附件繁多，現場檢測主要有射線發生器（通常稱之為“射線機頭”）、控制箱、電纜線等，而射線機頭不但體積、重量較大，而且對拍片時的焦距也有要求，這就使得射線檢測只能在管道焊接預制完成且未安裝之前進行，否則一旦安裝就位，由于空間原因、射線機固定等問題而無法實施檢測，這時再給監理報驗，監理再下發檢測指令就為時已晚，因此現場監理的監管在此顯得尤為重要。施工單位不能一味追求施工進度，而應配合檢測單位對質量檢測合格后，再進行下道工序的施工。

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3.2 焊縫外觀質量檢驗

施工單位檢查包括焊工自檢、互檢和質量檢查員的專檢，即通常所說的“三檢制”。施工單位完成焊接工作以后，首先應對焊縫外觀進行檢查，如焊縫有局部凹陷或成型不良時，應及時進行修補或修磨。蓋面焊的焊工進行自檢，對個別余高超高的地方允許打磨處理，但應注意圓滑過渡到母材，不能出現打磨棱角或傷及母材。質檢員對焊縫外觀檢查時，應對整個焊縫進行全面檢查。

1）對于射線檢測，焊縫及熱影響區的表面質量（包括余高高度）應經外觀檢查合格，焊縫及熱影響區表面的狀態在底片上的影像不得掩蓋焊縫中的缺陷或與之相混淆，否則應做適應的修整[1]。

2）對于滲透檢測，則要求被檢表面不應有影響滲透檢測的銹蝕、氧化皮、焊接飛濺、毛刺、鐵屑等。施工單位應及時清除影響滲透檢測的焊接飛濺和毛刺，修整焊縫表面高低不平或局部凹坑及成型不良等明顯的外觀缺陷。

4 無損檢測單位的問題

無損檢測單位是實施焊縫質量檢驗的主體單位，也是保證焊接質量的最主要環節之一。檢測單位一方面要按照監理下達的檢測指令實施操作，另一方面要對監理指令有錯誤或無法實施的情況及時聯系進行溝通，進行必要的修改或更正，但不允許以自己的意愿去按比例進行檢測或隨意改變檢測方法，且原則上不允許私下與施工單位直接接觸。正確的操作程序如圖5所示[4]。

圖5 溶劑去除型滲透檢測的基本步驟

典型的站內工藝管道滲透檢測PT 操作指導書（或叫工藝卡）。如某站內工藝管道，規格Φ508 mm×7 mm，材質L360M，對彎管與法蘭連接焊口進行滲透檢測，編制的滲透檢測操作指導書（工藝卡） 見表1。

表1 滲透檢測操作指導書（工藝卡）

在工程實際檢查中，違反滲透檢測操作程序或漏檢的情況經常發生，從而使得石油天然氣站內工藝管道除射線檢測外的焊縫質量處于失控狀態，給工程留下隱患。

4.1 未按標準規定實施操作

1）未進行表面必要的處理就實施滲透檢測，SY/T 4109—2013 標準第8.7 條有明確規定，檢測面表面粗糙度不大于12.5 μm，實際工作中通常使用電動鋼絲刷進行打磨處理，即露出金屬光澤后方可開始進行滲透檢測操作，否則即使有表面開口缺陷也因焊縫上有其他雜質所覆蓋，滲透劑無法滲入缺陷中，檢測作用失效。實際檢查工作中由于檢測前未進行必要的處理而產生的問題最多，也最常見。

2）2019 年9 月檢查某采油廠增壓站擴建工程時，某檢測單位為遮人耳目，只噴涂了滲透劑，造成已進行了檢測的假象，實際上省略了其他工序（圖6）。

圖6 只噴了滲透劑

3）2019年7月檢查某采油廠轉油站加熱爐工藝管道時，滲透檢測只噴涂了顯像劑，省略了前面所有的工序（圖7）。

圖7 只噴了顯像劑

4.2 焊縫存在漏檢區

一方面檢測工序不到位，另一方面焊縫底部，連接法蘭的角焊縫未進行檢測，這種現象在監督檢查中也經常遇到（圖8）。究其原因：①檢測人員工作責任心差；②相關人員監督檢查不到位，發現了也無相應的處罰措施；③各類檢查人員不懂專業，看見了也發現不了問題。久而久之造成了現場檢測人員“偷工減料”的習慣性做法，滲透檢測只是走過場，沒有起到真正的檢測作用。

圖8 角焊縫存在漏檢

5 結束語

石油天然氣地面建設工程無損檢測中，長輸、集輸及油田注水管道主要以射線、超聲波檢測為主，而磁粉、滲透檢測幾乎用不到，而場站內的各類儲罐角焊縫，由于能保證兩個磁極在垂直方向的充分接觸，加之儲罐材質均為鐵磁性材料，應優先選擇磁粉檢測[5]。對于站內工藝管道，大多以射線檢測為主，無法進行射線檢測的各類角焊縫，則選用滲透檢測。然而滲透檢測在石油天然氣地面建設工程中用處并不多，往往為人們所忽視，而工程質量事故就是從最薄弱的環節上發生的，站內工藝管道中焊口開裂導致的泄漏事故也大多發生在角焊縫處。為此，提高油氣田場站工程中的滲透檢測工作質量是保證工程平穩運行的基礎。

5.1 檢測單位應把工作重點放在現場管理上

檢測人員工作責任心的大小與技術水平高低無關。檢測報告的結論應以現場檢測的實際情況為準，現場檢測原始資料必須保存存檔，不得隨意丟棄，必要時對每道檢測過的焊口進行現場拍照并電子存檔，以備隨時查閱。

5.2 監理應確保無損檢測指令的準確性

監理人員必須加強檢測技術的學習提高，如果自身都不是太懂，只是略知一二，那就不能盡到監理的監管作用。場站工程中工藝管道焊口應盡量選用射線檢測，對各類角焊縫應提前進行外觀質量復查，確保外觀質量不影響滲透檢測結論，并隨時對檢測單位的工作質量進行監督檢查，督促施工單位及時報驗，準確把握無損檢測指令下發的時機。

5.3 建設單位適時組織質量大檢查

場站工程相對于其他工程，由于場所固定、建設周期較長、工種繁雜、工序較多，建設單位進行各類檢查的機會也多。因此，可利用其他工作檢查時，對無損檢測的工作質量一并檢查。需要強調的是建設工程項目組很有必要配備1～2名無損檢測的專業人員，這樣才能真正起到工程質量檢查的目的。