输气管道泄漏失效

1、金属焊接与断口分析金属焊接与断口分析中国石油大学中国石油大学China University of Petroleum金属焊接及断口课程作业注输气管线弯头材质及失效分析输气管线弯头材质及失效分析爆管分析 报 告 人：金属焊接与断口分析金属焊接与断口分析中国石油大学中国石油大学China University of Petroleum 背景资料1目录目录 失效分析思路2 输气管线的分析步骤和方法3 输气管线失效原因的综合分析4 防止输气管线的措施5金属焊接与断口分析金属焊接与断口分析中国石油大学中国石油大学China University of Petroleumn石油天然气管道运输是我国五大运

2、输产业之一，也是石化过程中油气产品安全输送的重要形式，对我国石化能源安全发挥着重要作用。n随着服役时间的增长，因管道材质问题或施工、腐蚀和外力等作用造成的损伤，使管道安全状况日益恶化，潜藏的安全隐患不断显现，大量的管线已处于事故频发阶段。 1 背景资料金属焊接与断口分析金属焊接与断口分析中国石油大学中国石油大学China University of Petroleum 1 背景资料金属焊接与断口分析金属焊接与断口分析中国石油大学中国石油大学China University of Petroleum 2 失效分析思路保护失效现场失效现场取证收集背景资料失效件的外观检验实验室检验分析综合评定分析结

3、果金属焊接与断口分析金属焊接与断口分析中国石油大学中国石油大学China University of Petroleum （1）输气管道泄漏因素分析l设计不合理设计的好坏对输气管道的安全有直接的影响不合理的工艺流程错误的工艺计算、有缺陷的管道强度设计不合理的管道材料选用、不合理的防腐设计管道布置考虑不周全、不合理的结构设计 3 输气管线弯头输气管线弯头的的分析步骤和方法金属焊接与断口分析金属焊接与断口分析中国石油大学中国石油大学China University of Petroleuml施工质量问题管道施工队伍技术水平低、管理失控强力组装焊接缺陷管沟、管架质量问题穿越质量问题检验控制问题 3

4、输气管线弯头输气管线弯头的的分析步骤和方法金属焊接与断口分析金属焊接与断口分析中国石油大学中国石油大学China University of Petroleuml腐蚀、磨蚀腐蚀失效腐蚀、磨蚀腐蚀失效是长输管道的主要失效形之一。腐蚀会导致管道的壁厚大面积减薄，从而使管道过度变形或爆破，还有可能导致管道穿孔，引发漏气事故，造成安全隐患。 3 输气管线弯头输气管线弯头的的分析步骤和方法金属焊接与断口分析金属焊接与断口分析中国石油大学中国石油大学China University of Petroleuml疲劳失效管道、设备等设施在交变应力的作用下发生的破坏现象称为疲劳破坏。而管道、设备等设施在制造过程

5、中，会存在开孔或支管连线、焊缝缺陷，这些几何不连续会造成应力的集中，而交变应力的作用会在这些部位产生疲劳裂纹，疲劳裂纹逐渐扩展会贯穿整个壁厚后，进而导致天然气泄漏或火灾、爆炸事故。 3 输气管线弯头输气管线弯头的的分析步骤和方法金属焊接与断口分析金属焊接与断口分析中国石油大学中国石油大学China University of Petroleuml物理爆炸由于管道压力高，当管道受力超过强度极限时，则发生物理爆炸。从而造成大量天然气泄漏 3 输气管线弯头输气管线弯头的的分析步骤和方法金属焊接与断口分析金属焊接与断口分析中国石油大学中国石油大学China University of Petroleu

6、ml（2）输气弯管泄漏的失效分析 3 输气管线弯头输气管线弯头的的分析步骤和方法1.输气弯管宏观形貌观察分析图1 天然气管道宏观形貌泄漏处金属焊接与断口分析金属焊接与断口分析中国石油大学中国石油大学China University of Petroleuml（2）输气弯管泄漏的失效分析 3 输气管线弯头输气管线弯头的的分析步骤和方法输气弯管宏观形貌观察分析(a)泄漏处管道轴向外表面观察泄漏处的外表面，可观察泄漏处的外表面，可以发现泄漏处在焊缝位置，以发现泄漏处在焊缝位置，焊缝存在沟状裂纹，表面焊缝存在沟状裂纹，表面凹凸不平，存在腐蚀的痕凹凸不平，存在腐蚀的痕迹。泄漏可能与焊缝质量迹。泄漏可能与

7、焊缝质量不良有关。不良有关。金属焊接与断口分析金属焊接与断口分析中国石油大学中国石油大学China University of Petroleuml（2）输气弯管泄漏的失效分析 3 输气管线弯头输气管线弯头的的分析步骤和方法输气弯管宏观形貌观察分析(b)泄漏处管道轴向内表面观察泄漏处的内表面，可观察泄漏处的内表面，可以发现弯管内壁比较光滑以发现弯管内壁比较光滑，无明显冲刷形貌。故可，无明显冲刷形貌。故可以初步判断泄漏与气体的以初步判断泄漏与气体的冲刷腐蚀无关。冲刷腐蚀无关。金属焊接与断口分析金属焊接与断口分析中国石油大学中国石油大学China University of Petroleuml（

8、2）输气弯管泄漏的失效分析 3 输气管线弯头输气管线弯头的的分析步骤和方法输气弯管宏观形貌观察分析对弯管的宏观形貌分析可以发现，弯管表面存在沟状裂纹，内表面光滑无冲刷腐蚀痕迹，泄漏可能是外表面的焊接质量不良，以及腐蚀造成的。金属焊接与断口分析金属焊接与断口分析中国石油大学中国石油大学China University of Petroleuml（2）输气弯管泄漏的失效分析 3 输气管线弯头输气管线弯头的的分析步骤和方法2. 壁厚测量对失效弯头和其他处截面厚度进行测量，将结果与原始壁厚对比，计算出减薄程度，以确定是否存在腐蚀。金属焊接与断口分析金属焊接与断口分析中国石油大学中国石油大学China

9、University of Petroleuml（2）输气弯管泄漏的失效分析 3 输气管线弯头输气管线弯头的的分析步骤和方法3. 材料金相检验在弯头母材及焊缝熔合线区域取样并进行金相检验，看其组织是否存在异常状况。母材16Mn，其供货态组织为F+P。金属焊接与断口分析金属焊接与断口分析中国石油大学中国石油大学China University of Petroleuml（2）输气弯管泄漏的失效分析 3 输气管线弯头输气管线弯头的的分析步骤和方法4. 射线探伤管段材料规格（mm）设计压力（MPa）焊接工艺弯管段 16Mn323.97.16.27 直缝埋弧焊弯管采用直缝埋弧焊，根据以往对油气管道泄漏

10、的失效分析，主要有这几种缺陷。对弯头进行射线探伤，确认焊缝中是否存在焊接缺陷。金属焊接与断口分析金属焊接与断口分析中国石油大学中国石油大学China University of Petroleuml（2）输气弯管泄漏的失效分析 3 输气管线弯头输气管线弯头的的分析步骤和方法5. 扫描电镜分析为了确定弯头的腐蚀特征，对弯头内侧取样，进行扫描电镜检测，同时也可以对腐蚀的产物进行EDS分析。并可以观察弯头泄漏处是否有疲劳辉纹。金属焊接与断口分析金属焊接与断口分析中国石油大学中国石油大学China University of Petroleuml（2）输气弯管泄漏的失效分析 3 输气管线弯头输气管线弯

11、头的的分析步骤和方法5. 机械性能16Mn为345Mpa的合金结构钢，对弯管母材和焊接接头取样进行力学性能试验，与相关标准进行对比。金属焊接与断口分析金属焊接与断口分析中国石油大学中国石油大学China University of Petroleuml1）弯管外表面腐蚀 输气管线弯头外表面出现沟状裂纹，可能有2个原因引起，一是在焊接缺陷处易发生腐蚀。二是焊缝和母材间组织差异造成腐蚀。管线一般埋于地下，土壤环境复杂，易于对管线造成腐蚀。l2）应力腐蚀 管线应力腐蚀中的拉应力一般来自于制造安装引起的残余应力和焊接缺陷引起的应力集中。输气管线弯头焊缝可能存在缺陷，引起应力腐蚀。l3）疲劳失效 由于管

12、线内气体工作压力较高，由于温度变化等原因会形成交变应力，从而易在焊缝缺陷或材料缺陷处发生疲劳破坏。 4 输气管线弯头输气管线弯头泄漏的综合分析泄漏的综合分析金属焊接与断口分析金属焊接与断口分析中国石油大学中国石油大学China University of Petroleuml在管道表面涂覆防腐涂层l选择耐腐蚀的钢种以及焊材l加强对钢管管件，设备的生产质量控制，加强对安装施工的质量控制l对于管件焊接，选择合适的焊接工艺。管线材料为16Mn，其焊接性较好，但在野外作业时，注意预热和焊后缓冷l加强对输气管线的检测和巡视，及时发现问题，预防为主。 5 防止输气管线弯头输气管线弯头泄漏的方法泄漏的方法金属焊接与断口分析金属焊接与断口分析中国石油大学中国石油大学China University of Petroleumu李铁山. 输气管道弯头开裂的原因探讨和预防J. 石油工程建设, 2008, 04: 31-33+21.u李平全. 油气输送管道失效事故及典型案例J. 焊管, 2008, 03: 46-52+56.u韩松林 赵世宝. 天然气管道焊接工艺分析J. 科技创新导报, 2010, 02: 155-157.u谢龙根. 天然气管道泄漏分析J. 化工设备与管道, 2011, 01: 77-79+84