管道中的缺陷及修复

管道中的缺陷及修复

油气管道断裂的基本原因来自管线中的缺陷。认识缺陷产生的原因，并把缺陷减至最低限度，这对防止管道的断裂是十分重要的。发现缺陷以后，正确的判断，并加以修复，也是十分重要的。一、油气管道事故分析

(一)事故的定义

出现何种问题才算是事故，我国尚无明确界限。美国许多年前，就成立管道安全机构，原文为“OfficeofPipelineSafetybytheOperators”简称OPSO，专门统计、研究、管理有关管道安全方面的有关事宜。该组织将管道事故做出如下定义，并规定所有符合该定义的事故均需向该组织报告。OPSO将管道事故定义如下，据初步了解，全世界大多数工业发达国家均采用此定义：

(1)造成人员死亡和重伤需送医院治疗者；

(2)需要更换输送管段者；

(3)造成天然气爆炸者；

(4)经济损失大于5000美元者；

(5)造成泄漏需立即修复者；

(6)用瓦斯及类似介质进行试压出现失败者；

(7)其它由操作使用单位判断确认事态严重需确定为事故者。

看来以上定义也不尽完善，将来需进一步补充，我国可参

照执行。

(二)操作管线的事故统计和分析

OPSO统计了由1970年至1975年六年间操作管线的事故情况，颇有代表意义，见表2—5—3。

表2—5—31970年至1975年美国操作管道事故统计事故分类次数百分比外部原因138456管材缺陷41517腐蚀26615建造上的缺点1245其它1707总计2459100％由上表看出外部原因占总事故的一半以上，所谓的外部原因主要由以下构成：

(1)有69％系由于美国管道发展历史较长，有些老管线原来标志不清，或标志随着时间的流逝已逐渐失落，竣工图不完善，以致在地面施工其它建筑物时把管线碰坏；

(2)有14％系由于地震、滑波、活动断层、河流穿越管段被冲出河床等土壤移动而造成的损坏。

(3)有6％系由于设备(泵、阀等)操作不当引起水击或其它原因将管线损坏；

(4)有2％系车辆破坏(如重型车辆将管线压坏或碰坏)；

(5)有9％系人为破坏造成的。

我国管线建造历史较短，目前前述第一条不是主要的，而第二条是占第一位的。但随着时间的推移，如果我们不将国外的教训引以为戒，第一条所述的事故原因将会大为增加。

据美国统计，1970年至1975年六年时间内，腐蚀和管材

原因所造成的事故降低约10％，而由于外部原因所造成的事故却增加了大约10％。

在所有的外部原因造成的事故总数中，地下管线占88％，而地上的只占12％。这进一步说明竣工档案和管线的标志的重要性。

管材的缺陷引起的事故在操作的管线中占第二位。从母材上看，其缺陷主要为分层、夹渣(在轧制管材中混入异物)等。从焊缝上看，包括直缝和螺旋焊缝，其缺陷为焊偏，未焊透、气孔、缺肉、咬边等。应当特别指出，管材中很大的一部分缺陷是在运输过程中造成的，运输过程中所造成的缺陷可以分为两大类。

(1)在运输过程中，由于钢管没有垫好，随着车辆的振动而振动，造成焊缝处的疲劳裂纹，裂纹在焊缝的四个角上发生，这些裂纹有的在管线安装完毕后的试压中可以发现，大部分裂纹却在使用过程中由于种种原因进一步扩展，而出现事故。疲劳裂纹的情况见图2—5—20。

(2)在运输的装、卸、倒运等过程中造成钢管表面的压坑和划痕，划痕虽然不深，通常只有0．25～0．4mm，但在划痕的底部多数形成一薄层马氏体，厚约0．25～0．5mm。马氏很脆，这样会造成表面划痕进一步扩展。尤有甚者，在管线受压后，压坑向外突出，形成鼓胀作用，这有使表面划痕张开的趋势，使情况更为严重。

管线的腐蚀是造成操作管线发生事故的第三位原因，近年

来，由于电法保护、防腐涂层和黄夹克等技术的进步，已使由于腐蚀造成的破坏大为降低，根据OPSO的统计看，在美国外腐造成的事故占79％，内腐蚀占21％。

图2—5—20在运输过程中。焊缝的4个角产生疲劳裂纹施工的缺陷在操作管线上所造成的事故只占5％，这些缺陷主要是在环缝检验和试压完成后，在管线下沟、回填等过程中，将管线碰坏，以致在操作过程中留下隐患。

还应特别指出的是，对于操作管线来说，管线的寿命越长，事故率越高，见图2—5—21老管线事故率较高的原因是：

图2—5—21建设年限与事故率的关系(1)老管线的标志、峻工档案等不完备，在新的建筑物建设过程中易把管线破坏；

(2)管线使用时间的延长，由于腐蚀而造成的破坏增加了。

管线事故的形式有两种，一种是漏，一种是断裂。管线通常是先漏后断，如果在有微小泄漏时就及时发现，并加以修理，则可以避免断裂。断裂所造成的损失比泄漏要大得多，据美国OPSO统计，断裂所造成的损失平均为14640美元，而泄漏仅为4360美元。在事故的总数中断裂占1／3，单纯泄漏占2／3。

(三)试压时所造成的事故分析

根据OPSO统计，在1970年至1975年的六年间，美国在新建管线试压过程中出现的事故分类见表2—5—4。

由表中可以看出，在试压过程中，事故产生的最主要的原因是管材的缺陷。其实，试压的目的也正是为了找出管材(包括母材和钢管的焊缝)的缺陷而加以排除。

表2—5—41970年～1975年美国管线试压事故统计事故分类次数百分比外部原因191管材缺陷105576腐蚀16712建造上的缺点13210其它161总计1389100二、裂源的判断

管线断裂以后，准确的判断裂源的位置，是找出断裂产生的原因，并确定修复方法的前提。

(一)脆性断裂裂源的判断

脆性断裂比较容易判定裂源的位置，首先从破裂面观查，可看出有明显的人字形，或称鱼骨形波纹，裂源处于人字形尖端的一侧，从破裂面人字形的交叉处即可找到裂源，见图2—5—22。所以会出现人字形波纹是由于断裂首先从中心开始，然后向两边扩展，中间接近平面应变状态，两侧为平面应力状态。

如果破裂断面除拉应力外，还伴有弯曲应力时，则人字形向一边偏移，但判定裂源的方法不变。