隨著輸氣管道用鋼等級不斷提高,，環(huán)焊縫逐漸成為高鋼級管道系統(tǒng)可靠性的薄弱環(huán)節(jié),。近年來，X70及以上鋼級輸氣管道環(huán)焊縫失效事件的發(fā)生，在一定程度上影響了高鋼級鋼管在輸氣管道系統(tǒng)的應(yīng)用,，但也提高了關(guān)于高鋼級管道焊接結(jié)構(gòu)完整性的認(rèn)知。高鋼級管道環(huán)焊縫可靠性主要包括以下 5 個(gè)方面的影響因素：

（1）強(qiáng)韌性匹配方面,，高鋼級管道焊縫與母材的強(qiáng)度匹配是影響焊接結(jié)構(gòu)承載能力的重要因素,。根據(jù)現(xiàn)有統(tǒng)計(jì)結(jié)果，X65,、X70及 X80 存在低強(qiáng)匹配的比例分別為 2.3％,、35.9％、11.8％,，其中焊接工藝評定焊口的對應(yīng)比例分別為 4.7％,、26.5％、17.1％,，現(xiàn)場抽檢焊口的對應(yīng)比例分別為 1.9％,、38.3％、10.5％,。在新建管道中,，已經(jīng)逐步提出基于裂紋尖端張開位移（CTOD）的韌性指標(biāo)值（0.254 mm），但仍存在一定比例的 CTOD 性能測試不合格的現(xiàn)象,。根據(jù)國內(nèi)外高鋼級管道環(huán)焊縫斷裂失效案例的分析結(jié)果,，韌性儲備不足、低強(qiáng)匹配是導(dǎo)致環(huán)焊縫斷裂失效的兩個(gè)主要原因,，需引起高度重視,。

（2）焊接缺陷方面，大量環(huán)焊縫開挖驗(yàn)證結(jié)果的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果表明,，X65,、X70 及 X80 管道環(huán)焊縫含缺陷不合格比例分別為15.7％、14.1％,、19.4％,。焊接缺陷與鋼級的關(guān)聯(lián)性不明顯，但與管道投產(chǎn)年份的關(guān)聯(lián)性較大,，建設(shè)較為集中,、管道投產(chǎn)年份較長的焊接缺陷密度相對較高。

（3）焊接工藝方面,，焊接工藝評定和焊接機(jī)組百口磨合抽檢焊口的性能數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析表明,，兩者在環(huán)焊接頭強(qiáng)度、沖擊韌性方面具有相似的規(guī)律,，表明工程建設(shè)期通過認(rèn)真執(zhí)行焊接工藝要求可達(dá)到焊接工藝評定的預(yù)期質(zhì)量水平,。在建設(shè)期無損檢測中未發(fā)現(xiàn)而后期開挖復(fù)檢時(shí)發(fā)現(xiàn)的裂紋，經(jīng)解剖分析未發(fā)現(xiàn)有顯著擴(kuò)展特征，推測管道吊裝下溝與試壓施工過程中焊縫存在承受較大軸向應(yīng)力的可能,，故應(yīng)合理控制管道吊裝下溝與試壓施工過程應(yīng)力,。裂紋焊口分析報(bào)告顯示，30％裂紋與內(nèi)返修及內(nèi)補(bǔ)焊相關(guān),，表明環(huán)焊縫返修及補(bǔ)焊過程可能存在不合規(guī)操作,，或返修及補(bǔ)焊工藝有待優(yōu)化提升。

（4）焊接材料方面,，裂紋焊口焊縫金屬整體韌性較差,，研究表明，焊縫金屬韌性與焊材韌性相關(guān),。近些年發(fā)生的高鋼級管道環(huán)焊縫斷裂失效事故大多集中在變壁厚,、斜接、較大錯邊等存在嚴(yán)重應(yīng)力集中的環(huán)焊縫金屬部位,，且?guī)缀跛惺Лh(huán)焊縫都存在韌性不足的問題,，突出了焊縫金屬韌性水平對保證高鋼級管道環(huán)焊縫安全性的至關(guān)重要。焊縫金屬韌性與焊接工藝密切相關(guān),，但更主要取決于焊接材料性能,，包括保證最佳韌性的工藝窗口的寬窄、對鋼材化學(xué)成分波動的適應(yīng)性等,。FCAW-S 焊接材料強(qiáng)度級別選擇存在問題,，焊接材料標(biāo)準(zhǔn)型號中代表強(qiáng)度的數(shù)字是抗拉強(qiáng)度，不是屈服強(qiáng)度,，而管線鋼級別代表的是屈服強(qiáng)度,，所謂的“等強(qiáng)”匹配焊材實(shí)際為低強(qiáng)匹配。如目前運(yùn)行的較多X80 管道,，管材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定屈服強(qiáng)度最小值 555 MPa,、抗拉強(qiáng)度最小值 625 MPa，而焊接采用的 AWS E81T8-Ni2J 焊材,，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定屈服強(qiáng)度最小值 470 MPa,、抗拉強(qiáng)度最小值 550 MPa，兩者相差很大,，可能造成實(shí)際焊縫強(qiáng)度遠(yuǎn)低于管材強(qiáng)度,，在外力作用下導(dǎo)致焊縫集中變形與失效。

（5）焊接方法方面,，中國長輸油氣管道多年來大量使用的自保護(hù)藥芯焊絲電弧焊（FCAW-S）方法,，然而 SHELL、BP,、TOTAL 明確規(guī)定不允許使用該方法,，俄氣標(biāo)準(zhǔn)范圍含有這種方法,，但只允許用于部件和站場工藝管道的焊接，管道線路焊接不允許使用,，只有 TransCanada 在線路焊接中允許使用,。FCAW 雖然是一種高效方法，但由于焊絲制造以及實(shí)際焊接過程中對合金元素和工藝參數(shù)較敏感,，焊接接頭的力學(xué)性能（主要是沖擊韌性）不穩(wěn)定,，尤其是自保護(hù)的 FCAW 采用 Al 脫氧,，導(dǎo)致焊縫 Al 含量很高,，焊縫的沖擊韌性更難保證。對此,，TOTAL 標(biāo)準(zhǔn)明確不允許采用 FCAW-S,，使用 FCAW-G 也需要經(jīng)過業(yè)主批準(zhǔn)，并對工程應(yīng)用有專門提示：承包商應(yīng)始終對 FCAW 方法進(jìn)行完全控制,，以避免焊接熔敷層的機(jī)械性能（特別是沖擊性能）出現(xiàn)任何過度分散,。中國對 X70、X80 長輸管道的焊接,，逐步淘汰半自動自保護(hù) FCAW 方法,，大力推廣自動或機(jī)械熔化極氣體保焊電弧焊方法

上述環(huán)焊縫可靠性影響因素僅從焊接方面進(jìn)行識別，未從施工人員,、施工設(shè)備,、社會環(huán)境資源等方面進(jìn)行識別，但從可靠性結(jié)果對比可知,，X65 及以下鋼級管道環(huán)焊縫焊接過程及服役期在施工人員,、施工設(shè)備、社會環(huán)境資源等方面對環(huán)焊縫可靠性影響的可接受空間大,，在相同條件下,，失效概率相對較低。

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