目前，西气东输二线、西气东输三线、中俄东线等重大油气管道工程已大规模采用国产X80螺旋焊管，其服役长度超过5000公里，规模为世界之最，服役时间超过10年，至今未发生因钢管质量引起的灾难性事故，这与钢管质量控制息息相关。
X80螺旋焊管有严格的生产程序、质量控制和第三方监督检验，基本不会出现质量问题。笔者介绍一起罕见的国产X80钢管螺旋焊缝裂纹缺陷，并通过缺陷成因分析，提出钢管质量控制建议，供业内参考。
1 缺陷概况
某在役输气管线内检测时发现了多处异常，开挖后经超声检测、射线检测确定，该管线某处螺旋焊缝存在内部裂纹型缺陷。为确保安全，业主对该处进行了断管换管作业。切割后通过管道内表面观察发现，该处确实存在长度约55mm的裂纹，如图1所示。含缺陷钢管为X80螺旋焊缝钢管，规格为Φ1219×18.4 mm，出厂前记录显示其各项指标合格，但存在2处补焊。
图1X80螺旋焊管缺陷处内表面
2 承载能力试验
为检验含缺陷钢管承载能力，参考SY/T5992―2012《输送钢管静水压爆破试验方法》，对切取的管段进行水压爆破试验。水压试验管段（试样）全长9.99m，带有部分防腐层，裂纹距离管端3.15m，如图2所示。
图2水压试验管段
2.1 试样检验
试验前对试样进行外观、壁厚、周长抽检，均满足要求。以缺陷为中心，在缺陷附近400×400mm范围内进行5×5点壁厚测试，结果也满足标准要求。对含缺陷处分别进行射线检测、相控阵检测、常规超声波检测等无损检测，相控阵和射线检测确定的外表面缺陷长度约为60mm，超声波检测确定其长度约为120mm，如图3所示。
图3无损检测确定的缺陷外表面长度
2.2 水压试验
试样在3.6MPa、7.2MPa、12.0MPa（设计压力）、13.2MPa（管道现场水压试验压力值）和16.0MPa（钢管出厂时的水压压力）标准静水压条件下分别保压900s、900s、1800s、900s和900s，未发生泄漏；继续加压至23.5MPa时，焊缝裂纹处泄漏，爆口内表面长度约为55mm、外表面长度约为16mm，泄漏缺陷处内外形貌如图4所示。
图4泄漏缺陷处形貌图
3 断口分析
3.1 宏观分析
裂纹位于焊缝中心，其中内表面长度为55mm，外表面长度为16mm，缺陷最长为64mm。去掉本次水压试验造成的泄漏区，裂纹缺陷由内往外深度为15mm，只剩4mm壁厚，用于承受运行压力。如图5所示，裂纹缺陷细分为两部分，靠近内表面部分为焊接缺陷区，为螺旋焊缝焊接时形成，长度为55mm，最深约为7mm（图6红色实线部分）；中间扇形部分为扩展区，长度为42mm，自身高度约为11mm（图5黑色虚线部分），可能由钢管生产时工厂水压试验或管道建设时现场水压试验造成。
图5裂纹缺陷细分区域
图6断口内表面局部放大图示
（红色部分为钢管内减阻涂层）
如图6所示，断口的另一个明显特征是环氧树脂减阻剂已经进入了缺陷内部，证明该缺陷在钢管出厂前已经存在。
3.2 断口电镜分析
焊接缺陷区深度约为6.4mm，存在自由表面、最深为2mm，如图7所示，考虑为熔合不良。焊接缺陷区上部有断裂痕迹，且断面不平整，考虑为焊接热裂纹，即由于低熔点夹杂存在，导致夹杂凝固时被焊接拉应力拉开。
图7位于2mm深度处的自由表面图示
3.3 金相分析
如图8所示，在裂纹缺陷区域切取一个金相截面进行观察，与正常的螺旋焊缝金相低倍照片相比可知：裂纹处进行了补焊；根据补焊焊道情况，确认补焊为外补焊，但补焊深度没有达到内表面。结合断面上发现的内表面原始缺陷，说明补焊没有消除内表面焊接原始缺陷。
图8金相分析对比
4 裂纹成因
根据工厂记录，该缺陷进行了补焊，补焊后射线检测合格。之后进行16MPa工厂水压试验合格，水压试验后超声检测、射线检测合格。
根据断口金相低倍形貌，证实该处确实进行了补焊，但补焊并没有消除螺旋焊缝内焊道缺陷。内表面焊接原始缺陷凹凸不平，符合焊接热裂纹特征，应为焊接时熔合不良导致，扇形区断口平整，无疲劳台阶，并存在明显收敛痕迹，考虑为工厂试压或者现场试压时一次扩展导致，且由于工厂水压压力值远大于现场水压压力值，故工厂水压扩展的可能性更高。由分析可知，水压试验后工厂的缺陷检测技术或质量控制程序的落实存在缺陷[7-9]。
5 结论及建议
（1）缺陷属于螺旋焊缝裂纹型缺陷，缺陷长为64mm，其中内表面长度为55mm，扩展深度达15mm。
（2）缺陷区域存在外补焊，但外补焊未能消除内表面原始焊接缺陷。
（3）原始焊接缺陷判断为熔合不良或焊接热裂纹引起，形成于工厂制管阶段。
（4）建议完善焊缝补焊标记方法、程序和控制措施；严格执行钢管无损检测质量控制程序，防止类似事件再次发生。
来源于管道保护
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