天然气长输管道安装关键过程存在的问题及应对措施

刘旭(山西省检验检测中心特种设备检验技术研究所，山西 太原 030012)

0 引言

近年来，随着我国能源结构的不断优化，作为清洁能源的天然气其使用比例正快速增长，而使用低成本的长距离输送天然气管道是目前最优的选择。我国正实现天然气长输管道互连互通工程，各地也都加大力度建设此类管道并相继投入了运行。同时我国天然气长输管道施工的技术水平也在不断提高，管道在安装施工环节的质量也得到了切实保障。笔者参与了多项省网天然气长输管道的工程建设，发现在管道安装施工关键过程环节还存在不少问题，这些问题将直接影响管道的质量和运行安全。本文将从焊接、无损检测、防腐补口及压力试验等方面存在的问题进行具体阐述和分析。

1 焊接工艺评定存在的问题

根据GB/T 31032—2014 《钢质管道焊接及验收》中的定义，焊接工艺评定是在工程焊接前，为制定焊接工艺规程，通过对焊接方法、焊接材料、焊接参数等进行选择和调整的一系列工艺性试验，以确定获得标准规定焊接质量的正确工艺。焊接工艺评定对天然气管道工程焊接性能和焊接质量起着关键的作用，在管道安装前必须出具一系列合格完整的焊接工艺评定报告。

首先是天然气长输管道工程焊接工艺评定报告由谁(单位)提供问题。长久以来在天然气长输管道安装施工过程中，焊接工艺评定报告有由业主方提供或各安装单位提供两种方式。对于大型管道工程，由于主材料单一、安装单位多(某些项目甚至有十几个安装单位)，出于管理和焊接质量的考虑，业主方会委托专业机构对本管道工程进行焊接工艺试验并完成合格的焊接工艺评定报告，然后下发各安装单位遵照实施；而按照TSG 07—2019 《特种设备生产和充装单位许可规则》E3.1.5第3条要求，焊接工艺评定工作应当由安装施工单位进行，并建立覆盖本单位所有安装工程的焊接工艺规程和焊接工艺评定。作为长输管道工程关键的技术质量文件，不论何种情况，焊接工艺评定报告应当由安装施工单位完成制定并在焊接作业中严格执行。

其次是设计单位和安装单位经常会遇到焊接评定执行标准选择的问题。按照天然气长输管道设计标准GB 50251—2015及验收标准GB 50369—2014中相关内容规定，管道焊接工艺评定应执行GB/T 31032—2014。目前关于长输管道这一特种设备的安全技术监察规程尚未发布，设计单位将长输管道依照特种设备体系管理，设计文件中有时规定管道安装所制定焊接工艺评定依据为NB/T 47014—2011 《承压设备焊接工艺评定》。安装施工单位遵照设计文件要求，依据上述两个评定标准中其中的一个制定工艺评定报告，笔者认为都是可行的。

2 管道焊接过程存在的问题

焊接环节是天然气长输管道安装施工过程最重要的工序，焊接质量直接决定管道的安全质量，更直接影响使用单位的运行安全。由于影响焊接质量所涉及因素较多，故在管道焊接过程中也会出现诸多问题。

天然气管道安装施工现场的焊接经常会采用流水作业方式，焊接机组中每个焊工的焊接位置相对比较固定，但是在一些特殊情况时，比如某位置焊工临时缺位时需要其他焊工补位，一些补位焊工持证项目有时会与焊接工艺要求不符，出现补位焊工超资格范围作业的现象；为了避免出现这种现象，安装施工单位要严控进场焊工人员资质，尽可能使用“全能型”焊工，这些焊工所具备的资格在任何位置施焊都能够满足焊接工艺要求。

管道组对，钢管管口椭圆度，使用外对口器，管工经验不足，坡口角度不足，对口间隙较大，根焊内焊道内凹严重，焊接工艺纪律执行不到位、焊缝组对及焊后外观检查主要指标把关不严。由于管道现场焊接现场都为野外作业，环境条件较差，现场存在诸多对焊接不利的因素，如现场作业环境温度、风速、地形等极大考验焊工操作，有时在实际焊接作业中不能完全执行焊接工艺纪律，焊接防护措施不能完全到位，实际焊接参数超出规程范围等，这些都直接影响焊缝的外观成型及力学性能，产生焊接缺陷或焊缝性能不合格，不能及时发现就会留下安全隐患。

天然气长输管道安装施工现场要配备专业的焊接技术人员，严格按照焊接工艺规程及验收规范要求，对管道焊接各个环节进行施工和自检，做好各种现场记录，发现问题要及时处理。

3 焊缝X射线检测存在的问题

虽然近年来如相控阵超声检测等新技术的不断应用，但是在长输管道焊缝检测中使用X射线检测方法具有底片影像直观、技术成熟且运用成本低等突出优势，在一般管道工程建设中仍旧大量使用。但是在检测的过程中，还存在一些影响管道质量的问题。

由于野外作业等客观原因以及现场操作人业专业素质等主观原因，经常造成射线底片质量不合格的现象。比如像质计放置不规范、管道内表面在焊缝6点位附近有残留焊渣不能有效清理、检测标识不全或摆放在焊缝及热影响区评定区、底片达不到规定的像质计灵敏度、底片黑度过高而现场观片灯亮度不足等影响底片评定等底片质量问题不能完全杜绝。

射线检测底片评定不准确问题。按照SY/T 4109—2020《 石油天然气钢质管道无损检测》对接焊缝内部缺欠分为圆形缺欠、条形缺欠、裂纹、未熔合、未焊透、内凹、咬边和烧穿，各种缺欠的评定方法较为复杂，评定人员要求的专业知识水平也较高，一些评定人员虽然已经取得相应的资格证书，但对标准理解掌握不深，有时出现错评或漏评现象。例如不能把各种具体缺欠类型分辨清楚，进而按照各类型的缺欠尺寸大小分别评定；评定人员缺乏实践经验，对一些缺欠不能恰当地作出评判而产生不必要的返修，反而影响焊缝性能。

检测单位应加强对作业人员的管理，持证作业人员更应认真负责，发现有底片质量问题立即组织重拍或补拍，不断积累现场检测经验，在熟练掌握标准要求的前提下尽可能避免焊缝返修，做到评定准确无误。

4 管道防腐补口过程存在的问题

天然气长输管道现场安装防腐涉及焊缝处补口防腐和管体补伤两项内容。由于受管道安装现场条件及各参建方思想重视程度不足等因素的影响，防腐补口质量经常成为整个安装过程的薄弱环节。

首先是防腐补口工艺作业指导文件不规范问题。安装单位经常使用已有版本的作业指导书实施作业，造成防腐补口质量不合格。实践证明，不同生产厂家的防腐补口产品在施工过程中的操作不尽相同，安装单位应依据所采购的防腐补口材料厂家验证的操作说明，在施工现场反复验证合格后才能够制定出规范合格的作业指导书。

其次是现场操作人员因素影响较突出。目前我国相关规范还未对此类操作人员的作业资格提出要求，现场操作人员水平素质也参差不齐，而野外作业的不利因素又较多，即使是在监理等人员旁站的情况下，最终的防腐补口质量也不能完全保证合格，甚至有时还存在批量连续不合格等严重问题。这就需要安装单位严格管理上岗操作人员，在必要的专业培训后，还应随时掌握操作人员的思想情绪状况。

再次是安装单位现场技术人员等对验收标准内容把握不准确。按照施工验收规范中相关内容要求，管道防腐补口质量应至少从以下三方面来判断，分别为防腐补口材料(含底漆)的厚度、防腐补口的外观和防腐补口的剥离试验。一些安装施工单位由于在现场未配置相应防腐层测厚设备，不能判断防腐补口材料(含底漆)的厚度是否满足规范要求；外观上也未能检查出层下空鼓，另外在防腐补口剥离试验操作中的不规范等都会对管道防腐补口质量产生误判，影响管道的安装质量。

另外，在做防腐补口的剥离强度试验时，按照施工验收要求须在15～25 ℃温度范围内进行操作，但是在我国北方冬季气温较低的野外环境下，安装单位很难采取有效措施满足这一温度条件，目前也没有实用的解决方法，所以在这种情况下的试验不能真正判断防腐补口质量是否合格，其结果只能作为参考。

5 管道试压过程存在的问题

天然气长输管道压力试验是保证管道整体安全质量的重要环节，通过过载超压试验，能够检验管道的整体强度和焊接接头的致密性，是对安装施工前面所有工序的综合经验。管道压力试验实际过程中也经常会遇到一些问题，需要加以解决。

首先是管道压力试验专项方案的制定。长输管道强度试验压力高，具有一定的危险性，且本环节也是一个系统过程，涉及到许多方面的工作，故应对管道压力试验提前编制专项方案。方案中须包含编制依据，分段试压的划分，试验介质及温度，各段试验压力或表压，试验用压力计和温度计的选择，升压过程的控制，试验合格标准，安全应急措施等，并且要具有可操作性。然而，一些安装单位所编制的专项方案不尽详细，缺失强度校核、管段地势高差影响的压力计算、管端压力表的理论数值等关键数据，可操作性差，不能有效指导整个试压过程。安装单位在管道试压前应编制完整的试压方案，必要时还要做可行性论证；过程中尽可能使用可自动记录压力装置，严格按照方案分步骤升压，压力值及保压时间满足施工验收规范要求。

其次是特殊情况下试验介质的变更，即水压变更为气压。按照规范要求，压力试验介质应首选洁净水，但是在一些特殊情况下如管道沿线水源匮乏、排水困难、环境温度较低等，只能使用空气作为试验介质，而且这种情况的试验压力较高(1.5倍的设计压力)，此时首要考虑的则是整个试压过程的安全性。为了试压过程能够安全顺利进行，首先须由建设单位和设计单位同意，在对管道强度校核计算安全的情况下，才能使用空气作为试验介质，过程中要适当增加安全距离，严格执行升压程序，加强整个试验过程的监测。

6 天然气长输管道安装交工技术资料存在的问题

交工技术资料是在工程施工技术文件和过程记录的基础上整理形成的并组卷在建设工程竣工资料的技术文件。按照一般要求，安装单位应在工程安装施工过程中和工程结束一定时间内对工程各工序实际施工过程所做的记录和技术文件汇总，按照SY/T 6882—2012《石油天然气建设工程交工技术文件编制规范》中内容顺序进行整理编制完成。在实际过程中，一些安装施工单位的交工技术资料也往往存在很多问题。

首先是缺失关键工序过程资料。如管道焊接组对记录、管道焊接工作记录等，尤其是在管道焊接工作记录中，能够有效追溯焊缝焊接工艺纪律执行情况，以及持证焊工焊接位置等关键信息，都是管道交工验收、运行安全及事故分析的重要基础资料，一些单位常因建设单位或监理单位不要求为由，没有将管道焊接组对记录、管道焊接工作记录等关键记录整理组卷，造成关键工序过程资料缺少，影响管道工程的竣工验收、在役检验及完整性评价等。

其次是各种安装施工记录中数据失真问题。一些安装施工单位整理的交工技术资料中，由于现场管理不到位，现场记录为事后补记，记录人员缺乏专业知识等原因，造成各种安装施工过程记录中关键数据与现场实际情况严重不符，完全失真，不能有效反映出真实的安装质量，是否能够满足验收规范要求。

安装施工单位应高度重视工程交工技术资料的质量，按照要求全面、真实、规范地完成交工技术资料整理工作，为用户使用时的管道完整性管理工作提供可靠依据。

7 结语

天然气长输管道安装工程建设单位和监理单位要尽可能配备专业的技术管理人员，加强项目管理，应在各个关键工序前会同设计人员组织施工技术交底并充分讨论，严格要求管理各参建单位，严把工程各环节尤其是关键工序的施工质量，发现问题应及时组织分析并协调解决。管道安装施工单位要在安装过程中严格按照本单位质量保证体系内容要求认真组织施工，加强各环节人员的管理，严控施工质量和安全，做好各种施工记录，各项工作满足验收规范要求，为使用单位提交合格的建设工程。