中石油管道有限责任公司

栏目主持人戴联双博士：回顾历史，油气管道事故是实现管道行业管理提升和技术变革的强有力推手。正如管道内检测技术的发展，很大程度来源于油气管道失效事故的启示。本文从Enbridge管道公司输油管道破裂事故入手，分析探讨其对裂纹内检测技术发展的促进作用。 

1 Enbridge管道公司输油管道破裂事故

2002年7月4日， Enbridge管道公司（ EnbridgePipelines， LLC）运营管理的管径863.6 mm输油管道在明尼苏达州科哈塞特市西部的一处沼泽地发生破裂，导致954 m3原油泄漏。事故经济损失约560万美元，没有造成人员伤亡。美国运输安全委员会（ NTSB）事故调查报告（报告编号为PAR0401）记录了事故管道裂纹情况（图 1、图 2）。在靠近断裂两端的地方，疲劳裂纹氧化带延伸至管壁内约0.25 mm深，疲劳断裂的其他部分氧化程度相对较轻，有152.4 mm的中心疲劳区域裂纹较深，其中有大约63.5 mm的中心疲劳区域，疲劳裂纹几乎穿透管壁（图 1）。 

2 事故调查报告中关于超声裂纹内检测技术发展要点摘录

从这起事故调查报告中可以追溯GE PII管道内检测服务公司针对液体管道的超声裂纹内检测工具发展沿革。 1991年， Enbridge输油管道发生破裂，导致6439 m3原油泄漏。该管道于1967年建成投产、管径863.6 mm、管材X52、壁厚7.9 mm、双面埋弧焊（DSAW），破裂发生在纵向焊缝焊趾处。 1992年12月， Enbridge对美国境内管径863.6 mm在役管道进行了可靠性评估。根据评估结果，进行了运行工艺的调整，减小了压力循环次数以及运行压力波动范围。针对1991年管道破裂， Enbridge在财政和技术方面支持英国天然气公司（British Gas， BG）开发超声内检测工具，目的在于通过内检测检测管道存在的裂纹缺陷。

据资料记载， Enbridge在1974年、 1979年、 1982年、 1986年、 1989年和1991年均发生了管道纵向焊缝失效事故，管道都由美国钢铁公司生产。经金相分析认定，破裂原因为焊趾处发生疲劳裂纹扩展导致失效。 Enbridge管径863.6 mm管道系统还使用了A.O.Smith公司闪焊管道、加拿大Phoenix公司电阻焊管道、 Kaiser Steel公司埋弧焊管道，而所有由疲劳裂纹引起的纵向焊缝失效管道都产自美国钢铁公司。

1996年， Enbridge采用PII（ BG公司专业的管道内检测技术服务公司）开发的超声内检测工具检测了美国钢铁公司生产的管径863.6 mm的所有管道，并基于超声内检测结果开展了管道完整性评估，提出了维护维修建议和10年后进行再检测的计划。 1999年5月5日， RSPA（美国运输部管道与危害物质安全管理署（ PHMSA）的前身）针对Enbridge提交的申请材料评估通过后，授权Enbridge按照《美国联邦法规》49 CFR 195允许的压力运行管道。 Enbridge称，超声内检测是减小或消除管道失效风险的最佳办法。这种超声内检测工具时速7.2 km/h，裂纹长度检测阈值是63.5 mm，检测精度± 10.16 mm；裂纹深度检测阈值是壁厚的25%，检测精度是± 25%壁厚。同时满足裂纹长度和深度尺寸，才会被报告为裂纹缺陷。

2002年7月4日管道发生破裂泄漏后， PII对1996年5月破裂位置超声内检测数据进行重新分析，发现该处存在异常特征，但是这个异常特征并没有满足裂纹认定标准（即至少满足10个裂纹特征认定指标之中的6个）。 PII在事故后声明，当时那个异常特征最多满足两个裂纹特征认定指标，且不满足一个重要裂纹特征认定指标（即当检测工具沿管道向下游移动并记录数据时，没有收到从顺时针和逆时针两个方向发出的确认信号）；其原因主要为检测工具的1套里程传感器（共2套）距离纵向焊缝较近，这使得焊缝非常接近检测工具的超声波信号源，有可能阻断了信号。

1995年到1996年，超声内检测工具为Mark II版本， 1997年升级到Interim Mark III版本，新版本包含1套附加的偏置里程轮传感器，保障至少有一套传感器不会在纵向焊缝上运行。 1997年， Enbridge管道公司最先在加拿大使用PII公司更为先进的超声裂纹内检测工具（USCD）， 2001年在美国首次用于检测管径863.6 mm管道。时速仍为7.2 km/h，裂纹长度精度±5 mm，裂纹深度精度±1 mm。

2001年7月（在2002年7月4日事故发生前一年），事故段管道完成了首次超声裂纹内检测工作。2002年9月，事故发生后两个月，才完成数据分析工作。检测报告显示：“经过超声裂纹内检测，管道的纵向焊缝部位没有新的裂纹类特征”。根据超声裂纹内检测报告， Enbridge开挖验证了所有裂纹类特征，以及所有美国钢铁公司管道的纵向焊缝部位发现的凹痕状特征。此次超声裂纹内检测发现了所有已采用套筒修复的内部裂纹，套筒内没有发现新的内部裂纹状迹象，无损检测也没发现新的迹象。 Enbridge现场开挖检测到另外21处没有被超声裂纹内检测工具检测到的外部焊趾裂纹，因其裂纹尺寸在内检测工具检测规格之下。 Enbridge也将此信息反馈给检测公司，以帮助其提高缺陷信号识别准确度。

2002年11月，对明尼苏达州到威斯康星州管段进行了超声裂纹内检测。 2003年2月，提交的检测报告显示美国钢铁公司生产的管道有121道焊缝存在285处缺陷特征，其中有6处类裂纹和29处凹痕状特征出现在纵向焊缝处或其相邻位置。经Enbridge对这6处类裂纹和其中4处凹痕状特征的开挖检测显示，其中3处类裂纹属于应力腐蚀裂纹， 2处位于纵向焊缝的焊趾位置， 1处为焊接成形不良。 1处凹痕缺陷为深度42%壁厚的裂纹缺陷， 2处为内部弧坑，另外1处是焊接成形不良。其余25处凹痕状特征靠近纵向焊缝位置或在纵向焊缝位置，被确定为低优先级。 Enbridge随后对所有凹痕状特征进行了开挖检测。

通过运营公司和专业内检测公司的不断合作，针对管道本体和制管焊缝裂纹类缺陷内检测技术得到较好的发展，逐步提高了超声裂纹内检测工具的检出率和检测精度。

附：英国天然气公司（ BG）内检测业务发展沿革

英国天燃气公司（ British Gas， BG）是英国最大的管道公司， 1972年，由英国燃气理事会（BritishGas Council）改组为BG。为了保障管道的安全运行， BG早期投入大量资金创建了英国燃气检测中心。 1986年，随着BG私有化，在线检测中心变为BG的管道完整性管理公司（PII）。

1977年， BG 开发了世界上第一台高分辨率漏磁检测器， 1978年成立检测中心， 共完成BG公司内部2万公里管道检测， 1981年检测业务拓展到其他公司管道。 1997年PII被英国Mercury Private Equity财团从BG公司收购，独立发展，为全球范围客户提供检测服务。 1999年PII收购德国Pipetronix公司（以超声内检测业务为主）、加拿大Positive Projects公司（主营小口径内检测业务），检测范围扩展为漏磁、超声波、 76.2～1 422 mm全尺寸内检测。 2002年美国通用电气公司以5亿美元的价格收购PII，成立GE PII，总部设在英国Cramlington。

下一期将为大家介绍 “国内外输油管道典型泄漏失效事件处置对比分析”，并分享这些事故带来的经验教训，敬请关注。