天然氣長輸管道安裝關鍵過程存在的問題及應對措施

劉旭(山西省檢驗檢測中心特種設備檢驗技術研究所，山西 太原 030012)

0 引言

近年來，隨著我國能源結構的不斷優化，作為清潔能源的天然氣其使用比例正快速增長，而使用低成本的長距離輸送天然氣管道是目前最優的選擇。我國正實現天然氣長輸管道互連互通工程，各地也都加大力度建設此類管道并相繼投入了運行。同時我國天然氣長輸管道施工的技術水平也在不斷提高，管道在安裝施工環節的質量也得到了切實保障。筆者參與了多項省網天然氣長輸管道的工程建設，發現在管道安裝施工關鍵過程環節還存在不少問題，這些問題將直接影響管道的質量和運行安全。本文將從焊接、無損檢測、防腐補口及壓力試驗等方面存在的問題進行具體闡述和分析。

1 焊接工藝評定存在的問題

根據GB/T 31032—2014 《鋼質管道焊接及驗收》中的定義，焊接工藝評定是在工程焊接前，為制定焊接工藝規程，通過對焊接方法、焊接材料、焊接參數等進行選擇和調整的一系列工藝性試驗，以確定獲得標準規定焊接質量的正確工藝。焊接工藝評定對天然氣管道工程焊接性能和焊接質量起著關鍵的作用，在管道安裝前必須出具一系列合格完整的焊接工藝評定報告。

首先是天然氣長輸管道工程焊接工藝評定報告由誰(單位)提供問題。長久以來在天然氣長輸管道安裝施工過程中，焊接工藝評定報告有由業主方提供或各安裝單位提供兩種方式。對于大型管道工程，由于主材料單一、安裝單位多(某些項目甚至有十幾個安裝單位)，出于管理和焊接質量的考慮，業主方會委托專業機構對本管道工程進行焊接工藝試驗并完成合格的焊接工藝評定報告，然后下發各安裝單位遵照實施；而按照TSG 07—2019 《特種設備生產和充裝單位許可規則》E3.1.5第3條要求，焊接工藝評定工作應當由安裝施工單位進行，并建立覆蓋本單位所有安裝工程的焊接工藝規程和焊接工藝評定。作為長輸管道工程關鍵的技術質量文件，不論何種情況，焊接工藝評定報告應當由安裝施工單位完成制定并在焊接作業中嚴格執行。

其次是設計單位和安裝單位經常會遇到焊接評定執行標準選擇的問題。按照天然氣長輸管道設計標準GB 50251—2015及驗收標準GB 50369—2014中相關內容規定，管道焊接工藝評定應執行GB/T 31032—2014。目前關于長輸管道這一特種設備的安全技術監察規程尚未發布，設計單位將長輸管道依照特種設備體系管理，設計文件中有時規定管道安裝所制定焊接工藝評定依據為NB/T 47014—2011 《承壓設備焊接工藝評定》。安裝施工單位遵照設計文件要求，依據上述兩個評定標準中其中的一個制定工藝評定報告，筆者認為都是可行的。

2 管道焊接過程存在的問題

焊接環節是天然氣長輸管道安裝施工過程最重要的工序，焊接質量直接決定管道的安全質量，更直接影響使用單位的運行安全。由于影響焊接質量所涉及因素較多，故在管道焊接過程中也會出現諸多問題。

天然氣管道安裝施工現場的焊接經常會采用流水作業方式，焊接機組中每個焊工的焊接位置相對比較固定，但是在一些特殊情況時，比如某位置焊工臨時缺位時需要其他焊工補位，一些補位焊工持證項目有時會與焊接工藝要求不符，出現補位焊工超資格范圍作業的現象；為了避免出現這種現象，安裝施工單位要嚴控進場焊工人員資質，盡可能使用“全能型”焊工，這些焊工所具備的資格在任何位置施焊都能夠滿足焊接工藝要求。

管道組對，鋼管管口橢圓度，使用外對口器，管工經驗不足，坡口角度不足，對口間隙較大，根焊內焊道內凹嚴重，焊接工藝紀律執行不到位、焊縫組對及焊后外觀檢查主要指標把關不嚴。由于管道現場焊接現場都為野外作業，環境條件較差，現場存在諸多對焊接不利的因素，如現場作業環境溫度、風速、地形等極大考驗焊工操作，有時在實際焊接作業中不能完全執行焊接工藝紀律，焊接防護措施不能完全到位，實際焊接參數超出規程范圍等，這些都直接影響焊縫的外觀成型及力學性能，產生焊接缺陷或焊縫性能不合格，不能及時發現就會留下安全隱患。

天然氣長輸管道安裝施工現場要配備專業的焊接技術人員，嚴格按照焊接工藝規程及驗收規范要求，對管道焊接各個環節進行施工和自檢，做好各種現場記錄，發現問題要及時處理。

3 焊縫X射線檢測存在的問題

雖然近年來如相控陣超聲檢測等新技術的不斷應用，但是在長輸管道焊縫檢測中使用X射線檢測方法具有底片影像直觀、技術成熟且運用成本低等突出優勢，在一般管道工程建設中仍舊大量使用。但是在檢測的過程中，還存在一些影響管道質量的問題。

由于野外作業等客觀原因以及現場操作人業專業素質等主觀原因，經常造成射線底片質量不合格的現象。比如像質計放置不規范、管道內表面在焊縫6點位附近有殘留焊渣不能有效清理、檢測標識不全或擺放在焊縫及熱影響區評定區、底片達不到規定的像質計靈敏度、底片黑度過高而現場觀片燈亮度不足等影響底片評定等底片質量問題不能完全杜絕。

射線檢測底片評定不準確問題。按照SY/T 4109—2020《 石油天然氣鋼質管道無損檢測》對接焊縫內部缺欠分為圓形缺欠、條形缺欠、裂紋、未熔合、未焊透、內凹、咬邊和燒穿，各種缺欠的評定方法較為復雜，評定人員要求的專業知識水平也較高，一些評定人員雖然已經取得相應的資格證書，但對標準理解掌握不深，有時出現錯評或漏評現象。例如不能把各種具體缺欠類型分辨清楚，進而按照各類型的缺欠尺寸大小分別評定；評定人員缺乏實踐經驗，對一些缺欠不能恰當地作出評判而產生不必要的返修，反而影響焊縫性能。

檢測單位應加強對作業人員的管理，持證作業人員更應認真負責，發現有底片質量問題立即組織重拍或補拍，不斷積累現場檢測經驗，在熟練掌握標準要求的前提下盡可能避免焊縫返修，做到評定準確無誤。

4 管道防腐補口過程存在的問題

天然氣長輸管道現場安裝防腐涉及焊縫處補口防腐和管體補傷兩項內容。由于受管道安裝現場條件及各參建方思想重視程度不足等因素的影響，防腐補口質量經常成為整個安裝過程的薄弱環節。

首先是防腐補口工藝作業指導文件不規范問題。安裝單位經常使用已有版本的作業指導書實施作業，造成防腐補口質量不合格。實踐證明，不同生產廠家的防腐補口產品在施工過程中的操作不盡相同，安裝單位應依據所采購的防腐補口材料廠家驗證的操作說明，在施工現場反復驗證合格后才能夠制定出規范合格的作業指導書。

其次是現場操作人員因素影響較突出。目前我國相關規范還未對此類操作人員的作業資格提出要求，現場操作人員水平素質也參差不齊，而野外作業的不利因素又較多，即使是在監理等人員旁站的情況下，最終的防腐補口質量也不能完全保證合格，甚至有時還存在批量連續不合格等嚴重問題。這就需要安裝單位嚴格管理上崗操作人員，在必要的專業培訓后，還應隨時掌握操作人員的思想情緒狀況。

再次是安裝單位現場技術人員等對驗收標準內容把握不準確。按照施工驗收規范中相關內容要求，管道防腐補口質量應至少從以下三方面來判斷，分別為防腐補口材料(含底漆)的厚度、防腐補口的外觀和防腐補口的剝離試驗。一些安裝施工單位由于在現場未配置相應防腐層測厚設備，不能判斷防腐補口材料(含底漆)的厚度是否滿足規范要求；外觀上也未能檢查出層下空鼓，另外在防腐補口剝離試驗操作中的不規范等都會對管道防腐補口質量產生誤判，影響管道的安裝質量。

另外，在做防腐補口的剝離強度試驗時，按照施工驗收要求須在15～25 ℃溫度范圍內進行操作，但是在我國北方冬季氣溫較低的野外環境下，安裝單位很難采取有效措施滿足這一溫度條件，目前也沒有實用的解決方法，所以在這種情況下的試驗不能真正判斷防腐補口質量是否合格，其結果只能作為參考。

5 管道試壓過程存在的問題

天然氣長輸管道壓力試驗是保證管道整體安全質量的重要環節，通過過載超壓試驗，能夠檢驗管道的整體強度和焊接接頭的致密性，是對安裝施工前面所有工序的綜合經驗。管道壓力試驗實際過程中也經常會遇到一些問題，需要加以解決。

首先是管道壓力試驗專項方案的制定。長輸管道強度試驗壓力高，具有一定的危險性，且本環節也是一個系統過程，涉及到許多方面的工作，故應對管道壓力試驗提前編制專項方案。方案中須包含編制依據，分段試壓的劃分，試驗介質及溫度，各段試驗壓力或表壓，試驗用壓力計和溫度計的選擇，升壓過程的控制，試驗合格標準，安全應急措施等，并且要具有可操作性。然而，一些安裝單位所編制的專項方案不盡詳細，缺失強度校核、管段地勢高差影響的壓力計算、管端壓力表的理論數值等關鍵數據，可操作性差，不能有效指導整個試壓過程。安裝單位在管道試壓前應編制完整的試壓方案，必要時還要做可行性論證；過程中盡可能使用可自動記錄壓力裝置，嚴格按照方案分步驟升壓，壓力值及保壓時間滿足施工驗收規范要求。

其次是特殊情況下試驗介質的變更，即水壓變更為氣壓。按照規范要求，壓力試驗介質應首選潔凈水，但是在一些特殊情況下如管道沿線水源匱乏、排水困難、環境溫度較低等，只能使用空氣作為試驗介質，而且這種情況的試驗壓力較高(1.5倍的設計壓力)，此時首要考慮的則是整個試壓過程的安全性。為了試壓過程能夠安全順利進行，首先須由建設單位和設計單位同意，在對管道強度校核計算安全的情況下，才能使用空氣作為試驗介質，過程中要適當增加安全距離，嚴格執行升壓程序，加強整個試驗過程的監測。

6 天然氣長輸管道安裝交工技術資料存在的問題

交工技術資料是在工程施工技術文件和過程記錄的基礎上整理形成的并組卷在建設工程竣工資料的技術文件。按照一般要求，安裝單位應在工程安裝施工過程中和工程結束一定時間內對工程各工序實際施工過程所做的記錄和技術文件匯總，按照SY/T 6882—2012《石油天然氣建設工程交工技術文件編制規范》中內容順序進行整理編制完成。在實際過程中，一些安裝施工單位的交工技術資料也往往存在很多問題。

首先是缺失關鍵工序過程資料。如管道焊接組對記錄、管道焊接工作記錄等，尤其是在管道焊接工作記錄中，能夠有效追溯焊縫焊接工藝紀律執行情況，以及持證焊工焊接位置等關鍵信息，都是管道交工驗收、運行安全及事故分析的重要基礎資料，一些單位常因建設單位或監理單位不要求為由，沒有將管道焊接組對記錄、管道焊接工作記錄等關鍵記錄整理組卷，造成關鍵工序過程資料缺少，影響管道工程的竣工驗收、在役檢驗及完整性評價等。

其次是各種安裝施工記錄中數據失真問題。一些安裝施工單位整理的交工技術資料中，由于現場管理不到位，現場記錄為事后補記，記錄人員缺乏專業知識等原因，造成各種安裝施工過程記錄中關鍵數據與現場實際情況嚴重不符，完全失真，不能有效反映出真實的安裝質量，是否能夠滿足驗收規范要求。

安裝施工單位應高度重視工程交工技術資料的質量，按照要求全面、真實、規范地完成交工技術資料整理工作，為用戶使用時的管道完整性管理工作提供可靠依據。

7 結語

天然氣長輸管道安裝工程建設單位和監理單位要盡可能配備專業的技術管理人員，加強項目管理，應在各個關鍵工序前會同設計人員組織施工技術交底并充分討論，嚴格要求管理各參建單位，嚴把工程各環節尤其是關鍵工序的施工質量，發現問題應及時組織分析并協調解決。管道安裝施工單位要在安裝過程中嚴格按照本單位質量保證體系內容要求認真組織施工，加強各環節人員的管理，嚴控施工質量和安全，做好各種施工記錄，各項工作滿足驗收規范要求，為使用單位提交合格的建設工程。