在用压力管道故障与失效2

2.3 压力管道失效特点

先天原始缺陷（60%）与使用中的新生缺陷（40%）相互影响

◇九十年代以前投用的压力管道由于制造安装质量严重失控，管道中原始缺陷较多

◇九十年代以后在用的新老管道由于介质腐蚀性加剧，管道中新生缺陷，尤其是介质环境引起的损伤明显增多

先天原始缺陷（60%）与使用中的新生缺陷（40%）相互影响

◇一般情况下管道严重损坏事故大多由原始缺陷引起，35～40%是使用中的缺陷与损伤引起

◇原始缺陷与使用中新生缺陷是相互影响的，一条管线原始缺陷多，在使用中也容易新生缺陷，如不合理管道结构，不合适的管道组成件选型都会在使用中诱导缺陷产生

◇使用环境变化也会使一些人们不注意的原始问题暴露

原始缺陷中的焊接缺陷占80%以上

◇焊接接头的对口形状不符要求

a.对接接头无间隙、无坡口：焊缝出现严重未焊透或未熔合；

b.角焊缝对口不符合要求。

◇焊接接头焊接工艺不严格执行

a.Cr-Mo钢同钢种焊缝（预热温度、层间温度、后热处理的温度不按焊接工艺进行，使焊接头出现淬硬组织，容易产生开裂。）

b.Cr-Mo钢用奥氏体类不锈钢焊条的异种钢焊接（用交流电源和直流正极焊接，导致熔深大、焊接接头热影区增宽、降低接头抗冲击能力，熔合区组织易出现马氏体组织，在熔合线处出现裂纹或“刀状腐蚀”。）

凹坑与局部减薄类缺陷的“死”与“活”

◇表面缺陷打磨形成凹坑——“死”缺陷

由表面缺陷打磨形成凹坑，在使用中没有介质腐蚀的话，这类凹坑或局部减薄一般不会发生变化，是“死”缺陷，而且位置固定，容易发现与监控，相对危害性较小。

◇腐蚀坑、冲刷磨损沟槽——“活”缺陷

在使用中产生的凹坑与减薄，如腐蚀坑，冲刷磨损沟槽等等，这类缺陷是“活”缺陷，减薄尺寸会不断加大，并且可能存在于管道任何位置，难于发现，因而危害性较大，企业中的很多多爆炸事故因此而引起。

◇无形的缺陷

“有形缺陷”，是可以用无损检测方法发现的，如裂纹、未焊透、气孔等焊

接缺陷及几何偏差

“无形缺陷”，无形、弥散、难以用无损检测方法发现，一般无法修复，是材质的损伤与蜕化，如氢脆、应力腐蚀、回火脆化等等。

如美国1999年加氢裂化管线爆炸就是因为临氢管线上铸态不锈钢阀门脆化损伤引起。

大连WEPC的阀门已发现了同样问题，只是发现及时未酿成事故。

高温油气管线的球化和石墨化

结构缺陷

◇不同的管道安装方式导致失效

◇管系中的高应力“点”，导致开裂、泄漏◇管系结点因疲劳应力导致的开裂

◇地基沉降原因

结构失稳——凹陷、皱折

管道组成件与支承件的质量问题

◇ 管材自身质量不合格

化学成分严重偏差

管壁厚度不均

管材自身有可见裂纹和壁厚分层

管材（不锈钢）其微观组织出现差异◇管道组成件的质量问题

合金钢管件热处理质量控制不严格，导致高硬度管件在焊接、试压和使用中开裂

管件锻造工艺不严格，出现锻制时变形量过大，管件内壁形成大量的纵向沟槽，锻造过程中又不规则的冷却，使锻件淬硬，在腐蚀环境下，加速了管件断裂管件原材料不合格。如不锈钢成分不合格，未进行固熔处理等

制造商用非整体拼焊结构的法兰来假冒整体法兰

高强钢应用与介质环境苛刻化

高强钢应用带来裂纹敏感性增大，尤其是在各种高温临氢及腐蚀性介质作用下管道发生腐蚀、应力腐蚀开裂、腐蚀疲劳、蠕变、氢损伤的概率大大增加。

介质环境苛刻导致管道内壁腐蚀

常温下湿硫化氢、无水液氨、Cl-、硝酸盐等的应力腐蚀

高温下环烷酸、硫化物及氢损伤

保温防腐措施不善导致管道外壁腐蚀

不锈钢管道外壁氯离子应力腐蚀，碳钢露点腐蚀、酸、碱腐蚀等

2.4典型压力管道失效特点

（一）固有危险，如制造与安装、改造、维修施工过程中产生的缺陷

1）与制造管子有关的缺陷：

管体焊缝缺陷；

管体缺陷。

2）与焊接／制造有关的缺陷：

管体环焊缝缺陷；

折皱弯头或壳曲；

螺纹磨损／管子破损／管接头损坏。

3）设备因素：

O型垫片损坏；

控制／泄压设备故障，― 密封／泵填料失效；

“8.31”液事故氨管道

2013年8月31日10时50分许，上海宝山区某发生液氨泄漏事故。事故造成15人死亡、25人受伤，其中5人重伤。

直接原因：

·违规采用热氨融霜方式，导致发生液锤现象；

·严重焊接缺陷的单冻机回气集管管帽脱落，造成氨泄漏。

根本原因：

·违规设计、违规施工和违规生产；

·擅自改变主体建筑功能布局；

·水融霜设备缺失，无操作规程，违规进行热氨融霜；

·氨调节站布局不合理

·未对重大危险源进行辨识；未设置安全警示标识和配备必要的应急救援设备。

·特种作业人员未取证上岗，未对员工进行有针对性的安全教育

2015年4月6日18时40分左右，福建省漳州市古雷经济开发区腾龙芳烃（漳州）有限公司（以下简称腾龙芳烃公司）发生爆炸着火事故，导致6人受伤住院（均是轻伤），13人到医院检查。

事故原因：

开车过程中产生的“汽锤”现象；

管道焊接存在未焊透，导致焊缝开裂。

2016年8月11日15时20分，湖北当阳市马店矸石发电有限责任公司高压蒸汽管道发生爆管事故，死亡21人、受伤5人（其中3人重伤）。

事故原因：

2号锅炉蒸汽出口处主管道流量计阀门焊缝裂开，大量高温高压蒸汽外溢，导致主控室玻璃破裂，造成主控室人员严重伤亡

某油田原油管道缺陷

管道防腐质量差，有大量锈蚀与焊瘤