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立式*暖锅炉金属软接头:西*线E019+14.669m处环焊缝裂纹缺陷修复情况分析
浏览: 发布日期:2018-04-09

西*线E019+14.669m处环焊缝裂纹缺陷修复情况分析

宋红兵  刘永峰

中石油管道有限责任公司西气东输分公司山西管理处

 

 
 
 
 
 
 

摘要在环焊缝异常开挖检测过程中发现*处裂纹型缺陷该焊缝为变壁管段连接处,检测单位判定该出缺陷为“裂纹型缺陷,缺陷长度50mm,距离上表面10mm,判定为Ⅳ四*,不合格”。在进行适应性评价后利用浮山改线的契机采取换管的方式对缺陷进行了修复。

关键词:环焊缝,裂纹,缺陷,内检测,动火连头

 

 

 

 

1 引言

 

西气东输*线管径为1016mm,设计压力为10MPa。山西浮山段管道主要为*、二*地区,壁厚分别为14.6mm(*类地区)、17.5mm(二类地区),管道直管段采用螺旋缝埋弧焊钢管和直缝埋弧焊钢管,钢*为X70,热煨弯管采用直缝埋弧焊钢管,钢*为X70。钢管防腐为三层PE 防腐和三层PE加强*防腐。穿越段管道补口采用带配套环氧底漆的专业补口带,*般段管道补口采用带配套环氧底漆的聚乙烯热收缩带。

西*线干线山西管理处所辖管道于2013年开展了内检测工作,总共分为三段,分别为延川站到蒲县站(北京派普兰管道科技有限公司)、蒲县压气站到阳城清管站(中油管道检测技术有限责任公司)和阳城清管站到郑州压气站(中油管道检测技术有限责任公司)。根据检测报告显示,中油管道检测技术有限责任公司检测出的管道环焊缝异常点分为重度、中度+、中度、轻度+和轻度共五种类型,历年对23处中度以上环焊缝异常点开挖验证修复的结果显示,有4处进行了湿法补强,1处进行了换管。

 

管道缺陷概况

 

2016 年 11 月,西气东输管道公司在环焊缝异常开挖检测过程中发现*处裂纹型缺陷,具体位置为西*线95#阀室下游两公里处,管道桩号为晋E019+14.699m。该焊缝为变壁管段连接处,上游管段为螺旋缝埋弧焊钢管,壁厚为14.6mm,下游管段为直焊缝

冷弯管,壁厚17.5mm。检测单位判定该出缺陷为“裂纹型缺陷,缺陷长度50mm,距

离上表面10mm,判定为Ⅳ四*,不合格”。该缺陷射线检测情况及表明情况如下图和附表。

 

 

图1 射线底片

 

图2 气孔情况

 

 

3 评价参照标准

 

根据图1和图2的情况,结合表1的结果,按照服役适用性评价方法,将缺陷视为裂纹型缺陷进行评价,评价依据SY/T 6477-2014《含缺陷尤其输送管道剩余强度评价方法》(技术上等同API579-2007《fitness for service》)

 

4 缺陷规则化

 

将缺陷等效为内表面环向半椭圆裂纹,如图3所示,缺陷尺寸以表1位准。

 

图3 缺陷等效图

 

5 缺陷处管道基本参数

 

1)设计压力:10MPa

2)运行压力:8.0MPa8.5MPa

3)管径:1016mm

4)壁厚:14.6mm(上游管道)、17.5mm(下游管道);

5)管道类型:螺旋缝焊管(上游管道)、直缝焊管(下游管道);

6)钢*:X70M

7)运行温度:8℃~34℃;

8)防腐形式:普通*三层PE

 

6 评价过程及结论

 

根据西*线管材、施工技术条件和运行工况,评价参数取值如下:

1)管道规格:1016×14.6/17mm;

2)材质:L485(X70);

3)屈服强度:485MPa;

4)弹性模量:200GPa;

5)设计压力:10 MPa

6)轴向应力:10×1016/(2×14.6)×0.3=104.4 MPa;

7)轴向附加载荷:48 MPa(考虑20℃温差引起的轴向应力:200000×20×12×10-6=48 MPa);

8)错变量:0mm,无附加载荷;

9)斜街:2°,无附加载荷;

10)冷弯效应:不考虑。

11)夏比冲击功:依据西*线建设标准Q/SY XQ4-2003《西气东输管道工程焊接施工及验收规范》,取-20℃下的.小要求值56J,由此根据API 597换算断裂性为:14.6×560.5=109 MPa.m0.5。考虑到射线底片显示该缺陷属于焊接缺陷,焊接质量较差,故韧性安全系数取1.25。

12)残余应力:根据API 597 附录E,.大值可取485MPa,但由于热裂纹已经形成(释放了部分残余应力),本缺陷取485×0.5=243 MPa。

13)塑性交互因子:根据二次应力(为残余应力)与屈服强度比值(0.5),查的为1.1。

评价结果显示,10 MPa设计压力下,缺陷可接受,如图4所示,但评价点纵坐标已经超过0.8.

 

 

图4 环焊缝裂纹型缺陷评价图(10MPa内压)

 

依据SY/T 6477-2014《含缺陷油气输送管道剩余强度评价方法》,在10MPa设计压力下,当前含缺陷环焊缝管道可以继续承载。但是考虑到此裂纹在受到高压气流冲击会持续发展,同时评价点纵坐标(韧性比)超过0.8,建议1年内修复。

 

7 维修技术方案

 

管道修复技术方案应在缺陷评价报告的基础上,开挖检测、验证管道的缺陷类型,

根据不同的缺陷类型和.点采取相应的管道维修方案。据现场实际情况,西气东输管道浮山县段正在实施管道改线工程,工程地点距本次缺陷修复地点距离小于3km,改线工程量约为7.0km。由上所述建议采取换管修复的方式对本次缺陷实施修复,并与改线工程的动火连头作业同步实施进行。

换管修复时,管道切除位置距离缺陷、破坏或泄露处.端*少 100mm 的距离,切

除的管道长度应超过三倍的管道直径,且满足规范《油气管道管体修复技术规范》(Q/SY15922013)中表A.7 的要求;替换的管段壁厚应大于或等于现有管道的壁厚,材料等*与现有的管道相同。依据《油气管道管体缺陷修复手册》(Q/SY GD 10332014)的要求,如果替换的管道厚度超过现有管道厚度2.4mm,应对其进行内部加工或后斜面加工成4:1 的斜率,以保证与现有的管道厚度相同。替换管段应预先径向压力试验,试验的.小压力为被修复管道.大的操作压力的1.25 倍。替换管段与原管道采用对焊接环焊缝径向焊接,并且焊接部分采用射线或超声波进行*检验

 

8 结论

 

1)焊缝异常点开挖后,进行X射线、渗透和超声无损检测,根据拍片结果判定是否合格,对不合格的焊缝异常点进行适用性评价,根据评价结果,结合现场实际情况,选择合适的消除风险的措施。

2)当连续修复较长距离管道,或管道存在包括材质在内的多个问题时,换管维修是.*的选择。换管修复可*次性且*地解决修复段所存在的所有问题,但存在以下缺点:

A、施工作业时影响管道的正常输送,给管道公司造成较大的经济损失;

B、存在*定的安全和环境风险,对施工安全措施要求较高;

C、需要大型的设备和优秀的焊接技术工人,耗费的时间也较大,换管修复成本

.高的修复方案。

3)西气东输管道浮山县段正在实施改线工程,工程地点距本次换管修复地点距离小于3km。换管修复作业与管道改线动火连头作业同期实施,可对管道的正常输送影响降到.小。

4)本次缺陷修复作业采用换管修复的作业方式,相较《油气管道管体缺陷修复手册》(Q/SY GD 10332014)中其它管道缺陷的维修方法,更加的切合现场实际情况,有可以利用的便利条件。

 

参考文献

[1]  SY/T 6477-2014含缺陷尤其输送管道剩余强度评价方法

[2]  API579-2007 fitness for service

[3]  西气东输管道工程焊接施工及验收规范

[4]  Q/SY15922013油气管道管体修复技术规范

[5]  Q/SY GD 10332014油气管道管体缺陷修复手册

[6]  Q/SY GD 10332014油气管道管体缺陷修复手册

[7]  GB/T 310322014钢质管道焊接及验收

[8]  延川站到蒲县站内检测报告

[8]  蒲县站到阳城站内检测报告

[9]  阳城站到郑州站内检测报告

 

 

作者:宋红兵,山西管理处处长。刘永峰,山西管理处科员