王凡

国家管网集团北方管道西安输油气分公司

长输管道在建设期间需经过不同地质区域，特别是在山区，管道敷设后一段时间内，会存在不同程度的下沉，若管道底部未按照要求施工或沉陷量较大，则难免会出现山区管道下部石块约束管道的情况，如不及时处理，可能导致管道防腐层破损、管道腐蚀穿孔、管道变形断管等严重后果。

1  事件背景

2022年，北方管道西安输油气分公司根据环焊缝排选点方案，对兰郑长成品油管道某处焊缝进行开挖验证。该管段设计压力14 MPa，管径610 mm，材质L450MB，标称壁厚15.9 mm。焊缝位于弯头连接口，弯头侧壁厚17.5 mm，直管段壁厚15.9 mm，焊缝高程约1300 m。经计算该处压力最小值为6.8 MPa，当前管道为停输状态。开挖过程中发现管道下方有大尺寸块石，块石露出面积约0.64 ㎡，随后沿块石边缘向下开挖60 cm，仍未见其底部，块石顶部已与管道接触，接触长度约30 cm。管道防腐层与块石接触处已有肉眼可见的变形，弯头侧环氧粉末有空鼓、剥离情况，3PE及补口冷缠带出现褶皱（该处管道埋深2.3 m，已开挖作业坑长3.5 m）。

2  处置经过

5月26日，检测单位依次对开挖出的两条焊缝处进行了第一次应力检测及无损检测（包括外观检测、超声波相控阵检测、TOFD、磁粉检测），石块顶管处检测部位为－740 mm～＋650 mm。维修队使用千斤顶及弧板对管道进行了支护。

5月27日，承包商对远离管道石块边缘进行了尝试性手工破碎，但由于石块坚硬，未能有效破碎。随后承包商联系专业石匠携带专业工具赶赴现场，对石块边缘进行手工破碎。碎石之前维修队使用橡胶皮对需要破石的管段进行了保护。第一次应力检测结果显示应力较大。        

5月28日，石块破碎首次释放管线应力，管线下降约30 mm，现场施工及监护人员感受到地面下沉明显。进行第二次顶管处焊缝应力检测，结果显示应力消减明显。

5月29日，石块破碎第二次释放管线应力，管线下降约10 mm。石块破碎完成后，破碎面距离管道本体300 mm。本次破拆的石块过于坚硬，专业破石钻头损坏4根，2名专业石匠共计耗时25小时，共破拆石块约0.15 m3。解除管线千斤顶支撑，管线无明显变化。进行第三次焊缝处应力检测和第二次无损检测。

5月31日，第三次应力检测结果表明应力消减效果显著。

3  检测数据

（1）应力检测。第一次超声波轴向应力检测共测量了4处截面，截面位置如图 1所示，每个截面上测点分布如图 2所示。现场测量应力最大值位于截面④的0点钟方向，承受340 MPa的拉应力，X65钢材的屈服强度为450 MPa，强度比值为0.76。

图 1 截面位置示意图

图 2 变壁厚管段测点分布图

第二次应力检测，③、④截面复检结果表明：截面④的0点钟方向承受210 MPa的拉应力，强度比值为0.47，与初测相比减小130 MPa，消减效果明显，其余点位应力较小。

第三次应力检测，①、②、③、④截面二次复检结果表明：截面③、④应力消减效果更好，截面④的0点钟方向承受150 MPa的拉应力，强度比值为0.33，与初测应力相比整体减小较多，与第二次检测相比消减效果不如前次明显，个别点位应力变化不大。截面①、②检测应力均较小，整体变化规律不明显。

（2）无损检测。第一次全焊缝检测结果为一条合格；一条由于有石块顶管，检测结果为8点钟方向层间未熔合，9点钟方向根部未焊透。检测部位－740 mm～＋650 mm。

石块清理完毕后，第二次全焊缝检测结果均合格，检测部位＋630 mm～＋1200 mm，缺欠主要为坡口未熔合和夹渣。复评结果为可接受。

4  启示

本次石块顶管的主要风险在于应力变形，同时，若管道环焊缝存在缺陷，极有可能因焊缝处受应力影响导致疲劳失效，存在较大的隐患。由于石块较大，从下部开挖去除石块极有可能导致石块横向受力不均衡，产生单侧应力突变造成管道损伤，甚至发生管道破裂断管等。分公司在分析判断后选择了保守的人工去除石块的方法，同时进行必要的应力检测，确保管道在可控的状态下进行处置。

长输管道敷设完成后会有部分沉降，建议在管道环焊缝开挖验证过程中增设应力检测环节，若应力超出标准值，则需要采取应力释放措施。

作者简介：王凡，1989年生，2013年毕业于西安石油大学油气储运工程专业，西安输油气分公司管道（保卫）科科员，主要从事管道管理工作。联系方式：15229325202， wangfan01@pipechina.com.cn。