随着输气管道用钢等级不断提高，环焊缝逐渐成为高钢级管道系统可靠性的薄弱环节。近年来，X70及以上钢级输气管道环焊缝失效事件的发生，在一定程度上影响了高钢级钢管在输气管道系统的应用，但也提高了关于高钢级管道焊接结构完整性的认知。高钢级管道环焊缝可靠性主要包括以下 5 个方面的影响因素：

（1）强韧性匹配方面，高钢级管道焊缝与母材的强度匹配是影响焊接结构承载能力的重要因素。根据现有统计结果，X65、X70及 X80 存在低强匹配的比例分别为 2.3％、35.9％、11.8％，其中焊接工艺评定焊口的对应比例分别为 4.7％、26.5％、17.1％，现场抽检焊口的对应比例分别为 1.9％、38.3％、10.5％。在新建管道中，已经逐步提出基于裂纹尖端张开位移（CTOD）的韧性指标值（0.254 mm），但仍存在一定比例的 CTOD 性能测试不合格的现象。根据国内外高钢级管道环焊缝断裂失效案例的分析结果，韧性储备不足、低强匹配是导致环焊缝断裂失效的两个主要原因，需引起高度重视。

（2）焊接缺陷方面，大量环焊缝开挖验证结果的统计分析结果表明，X65、X70 及 X80 管道环焊缝含缺陷不合格比例分别为15.7％、14.1％、19.4％。焊接缺陷与钢级的关联性不明显，但与管道投产年份的关联性较大，建设较为集中、管道投产年份较长的焊接缺陷密度相对较高。

（3）焊接工艺方面，焊接工艺评定和焊接机组百口磨合抽检焊口的性能数据统计分析表明，两者在环焊接头强度、冲击韧性方面具有相似的规律，表明工程建设期通过认真执行焊接工艺要求可达到焊接工艺评定的预期质量水平。在建设期无损检测中未发现而后期开挖复检时发现的裂纹，经解剖分析未发现有显著扩展特征，推测管道吊装下沟与试压施工过程中焊缝存在承受较大轴向应力的可能，故应合理控制管道吊装下沟与试压施工过程应力。裂纹焊口分析报告显示，30％裂纹与内返修及内补焊相关，表明环焊缝返修及补焊过程可能存在不合规操作，或返修及补焊工艺有待优化提升。

（4）焊接材料方面，裂纹焊口焊缝金属整体韧性较差，研究表明，焊缝金属韧性与焊材韧性相关。近些年发生的高钢级管道环焊缝断裂失效事故大多集中在变壁厚、斜接、较大错边等存在严重应力集中的环焊缝金属部位，且几乎所有失效环焊缝都存在韧性不足的问题，突出了焊缝金属韧性水平对保证高钢级管道环焊缝安全性的至关重要。焊缝金属韧性与焊接工艺密切相关，但更主要取决于焊接材料性能，包括保证最佳韧性的工艺窗口的宽窄、对钢材化学成分波动的适应性等。FCAW-S 焊接材料强度级别选择存在问题，焊接材料标准型号中代表强度的数字是抗拉强度，不是屈服强度，而管线钢级别代表的是屈服强度，所谓的“等强”匹配焊材实际为低强匹配。如目前运行的较多X80 管道，管材标准规定屈服强度最小值 555 MPa、抗拉强度最小值 625 MPa，而焊接采用的 AWS E81T8-Ni2J 焊材，标准规定屈服强度最小值 470 MPa、抗拉强度最小值 550 MPa，两者相差很大，可能造成实际焊缝强度远低于管材强度，在外力作用下导致焊缝集中变形与失效。

（5）焊接方法方面，中国长输油气管道多年来大量使用的自保护药芯焊丝电弧焊（FCAW-S）方法，然而 SHELL、BP、TOTAL 明确规定不允许使用该方法，俄气标准范围含有这种方法，但只允许用于部件和站场工艺管道的焊接，管道线路焊接不允许使用，只有 TransCanada 在线路焊接中允许使用。FCAW 虽然是一种高效方法，但由于焊丝制造以及实际焊接过程中对合金元素和工艺参数较敏感，焊接接头的力学性能（主要是冲击韧性）不稳定，尤其是自保护的 FCAW 采用 Al 脱氧，导致焊缝 Al 含量很高，焊缝的冲击韧性更难保证。对此，TOTAL 标准明确不允许采用 FCAW-S，使用 FCAW-G 也需要经过业主批准，并对工程应用有专门提示：承包商应始终对 FCAW 方法进行完全控制，以避免焊接熔敷层的机械性能（特别是冲击性能）出现任何过度分散。中国对 X70、X80 长输管道的焊接，逐步淘汰半自动自保护 FCAW 方法，大力推广自动或机械熔化极气体保焊电弧焊方法

上述环焊缝可靠性影响因素仅从焊接方面进行识别，未从施工人员、施工设备、社会环境资源等方面进行识别，但从可靠性结果对比可知，X65 及以下钢级管道环焊缝焊接过程及服役期在施工人员、施工设备、社会环境资源等方面对环焊缝可靠性影响的可接受空间大，在相同条件下，失效概率相对较低。

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