中石油管道有限責任公司

欄目主持人戴聯雙博士：回顧歷史，油氣管道事故是實現管道行業管理提升和技術變革的強有力推手。正如管道內檢測技術的發展，很大程度來源于油氣管道失效事故的啟示。本文從Enbridge管道公司輸油管道破裂事故入手，分析探討其對裂紋內檢測技術發展的促進作用。 

1 Enbridge管道公司輸油管道破裂事故

2002年7月4日， Enbridge管道公司（ EnbridgePipelines， LLC）運營管理的管徑863.6 mm輸油管道在明尼蘇達州科哈塞特市西部的一處沼澤地發生破裂，導致954 m3原油泄漏。事故經濟損失約560萬美元，沒有造成人員傷亡。美國運輸安全委員會（ NTSB）事故調查報告（報告編號為PAR0401）記錄了事故管道裂紋情況（圖 1、圖 2）。在靠近斷裂兩端的地方，疲勞裂紋氧化帶延伸至管壁內約0.25 mm深，疲勞斷裂的其他部分氧化程度相對較輕，有152.4 mm的中心疲勞區域裂紋較深，其中有大約63.5 mm的中心疲勞區域，疲勞裂紋幾乎穿透管壁（圖 1）。 

2 事故調查報告中關于超聲裂紋內檢測技術發展要點摘錄

從這起事故調查報告中可以追溯GE PII管道內檢測服務公司針對液體管道的超聲裂紋內檢測工具發展沿革。 1991年， Enbridge輸油管道發生破裂，導致6439 m3原油泄漏。該管道于1967年建成投產、管徑863.6 mm、管材X52、壁厚7.9 mm、雙面埋弧焊（DSAW），破裂發生在縱向焊縫焊趾處。 1992年12月， Enbridge對美國境內管徑863.6 mm在役管道進行了可靠性評估。根據評估結果，進行了運行工藝的調整，減小了壓力循環次數以及運行壓力波動范圍。針對1991年管道破裂， Enbridge在財政和技術方面支持英國天然氣公司（British Gas， BG）開發超聲內檢測工具，目的在于通過內檢測檢測管道存在的裂紋缺陷。

據資料記載， Enbridge在1974年、 1979年、 1982年、 1986年、 1989年和1991年均發生了管道縱向焊縫失效事故，管道都由美國鋼鐵公司生產。經金相分析認定，破裂原因為焊趾處發生疲勞裂紋擴展導致失效。 Enbridge管徑863.6 mm管道系統還使用了A.O.Smith公司閃焊管道、加拿大Phoenix公司電阻焊管道、 Kaiser Steel公司埋弧焊管道，而所有由疲勞裂紋引起的縱向焊縫失效管道都產自美國鋼鐵公司。

1996年， Enbridge采用PII（ BG公司專業的管道內檢測技術服務公司）開發的超聲內檢測工具檢測了美國鋼鐵公司生產的管徑863.6 mm的所有管道，并基于超聲內檢測結果開展了管道完整性評估，提出了維護維修建議和10年后進行再檢測的計劃。 1999年5月5日， RSPA（美國運輸部管道與危害物質安全管理署（ PHMSA）的前身）針對Enbridge提交的申請材料評估通過后，授權Enbridge按照《美國聯邦法規》49 CFR 195允許的壓力運行管道。 Enbridge稱，超聲內檢測是減小或消除管道失效風險的最佳辦法。這種超聲內檢測工具時速7.2 km/h，裂紋長度檢測閾值是63.5 mm，檢測精度± 10.16 mm；裂紋深度檢測閾值是壁厚的25%，檢測精度是± 25%壁厚。同時滿足裂紋長度和深度尺寸，才會被報告為裂紋缺陷。

2002年7月4日管道發生破裂泄漏后， PII對1996年5月破裂位置超聲內檢測數據進行重新分析，發現該處存在異常特征，但是這個異常特征并沒有滿足裂紋認定標準（即至少滿足10個裂紋特征認定指標之中的6個）。 PII在事故后聲明，當時那個異常特征最多滿足兩個裂紋特征認定指標，且不滿足一個重要裂紋特征認定指標（即當檢測工具沿管道向下游移動并記錄數據時，沒有收到從順時針和逆時針兩個方向發出的確認信號）；其原因主要為檢測工具的1套里程傳感器（共2套）距離縱向焊縫較近，這使得焊縫非常接近檢測工具的超聲波信號源，有可能阻斷了信號。

1995年到1996年，超聲內檢測工具為Mark II版本， 1997年升級到Interim Mark III版本，新版本包含1套附加的偏置里程輪傳感器，保障至少有一套傳感器不會在縱向焊縫上運行。 1997年， Enbridge管道公司最先在加拿大使用PII公司更為先進的超聲裂紋內檢測工具（USCD）， 2001年在美國首次用于檢測管徑863.6 mm管道。時速仍為7.2 km/h，裂紋長度精度±5 mm，裂紋深度精度±1 mm。

2001年7月（在2002年7月4日事故發生前一年），事故段管道完成了首次超聲裂紋內檢測工作。2002年9月，事故發生后兩個月，才完成數據分析工作。檢測報告顯示：“經過超聲裂紋內檢測，管道的縱向焊縫部位沒有新的裂紋類特征”。根據超聲裂紋內檢測報告， Enbridge開挖驗證了所有裂紋類特征，以及所有美國鋼鐵公司管道的縱向焊縫部位發現的凹痕狀特征。此次超聲裂紋內檢測發現了所有已采用套筒修復的內部裂紋，套筒內沒有發現新的內部裂紋狀跡象，無損檢測也沒發現新的跡象。 Enbridge現場開挖檢測到另外21處沒有被超聲裂紋內檢測工具檢測到的外部焊趾裂紋，因其裂紋尺寸在內檢測工具檢測規格之下。 Enbridge也將此信息反饋給檢測公司，以幫助其提高缺陷信號識別準確度。

2002年11月，對明尼蘇達州到威斯康星州管段進行了超聲裂紋內檢測。 2003年2月，提交的檢測報告顯示美國鋼鐵公司生產的管道有121道焊縫存在285處缺陷特征，其中有6處類裂紋和29處凹痕狀特征出現在縱向焊縫處或其相鄰位置。經Enbridge對這6處類裂紋和其中4處凹痕狀特征的開挖檢測顯示，其中3處類裂紋屬于應力腐蝕裂紋， 2處位于縱向焊縫的焊趾位置， 1處為焊接成形不良。 1處凹痕缺陷為深度42%壁厚的裂紋缺陷， 2處為內部弧坑，另外1處是焊接成形不良。其余25處凹痕狀特征靠近縱向焊縫位置或在縱向焊縫位置，被確定為低優先級。 Enbridge隨后對所有凹痕狀特征進行了開挖檢測。

通過運營公司和專業內檢測公司的不斷合作，針對管道本體和制管焊縫裂紋類缺陷內檢測技術得到較好的發展，逐步提高了超聲裂紋內檢測工具的檢出率和檢測精度。

附：英國天然氣公司（ BG）內檢測業務發展沿革

英國天燃氣公司（ British Gas， BG）是英國最大的管道公司， 1972年，由英國燃氣理事會（BritishGas Council）改組為BG。為了保障管道的安全運行， BG早期投入大量資金創建了英國燃氣檢測中心。 1986年，隨著BG私有化，在線檢測中心變為BG的管道完整性管理公司（PII）。

1977年， BG 開發了世界上第一臺高分辨率漏磁檢測器， 1978年成立檢測中心， 共完成BG公司內部2萬公里管道檢測， 1981年檢測業務拓展到其他公司管道。 1997年PII被英國Mercury Private Equity財團從BG公司收購，獨立發展，為全球范圍客戶提供檢測服務。 1999年PII收購德國Pipetronix公司（以超聲內檢測業務為主）、加拿大Positive Projects公司（主營小口徑內檢測業務），檢測范圍擴展為漏磁、超聲波、 76.2～1 422 mm全尺寸內檢測。 2002年美國通用電氣公司以5億美元的價格收購PII，成立GE PII，總部設在英國Cramlington。

下一期將為大家介紹 “國內外輸油管道典型泄漏失效事件處置對比分析”，并分享這些事故帶來的經驗教訓，敬請關注。