隨著輸氣管道用鋼等級(jí)不斷提高,，環(huán)焊縫逐漸成為高鋼級(jí)管道系統(tǒng)可靠性的薄弱環(huán)節(jié)。近年來(lái),，X70及以上鋼級(jí)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(jí)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(jí)管道焊接結(jié)構(gòu)完整性的認(rèn)知,。高鋼級(jí)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(jí)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(píng)定焊口的對(duì)應(yīng)比例分別為 4.7％、26.5％,、17.1％,，現(xiàn)場(chǎng)抽檢焊口的對(duì)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(kāi)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(cè)試不合格的現(xiàn)象,。根據(jù)國(guó)內(nèi)外高鋼級(jí)管道環(huán)焊縫斷裂失效案例的分析結(jié)果，韌性儲(chǔ)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(kāi)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(jí)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(zhǎng)的焊接缺陷密度相對(duì)較高,。

（3）焊接工藝方面,，焊接工藝評(píng)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(guò)認(rèn)真執(zhí)行焊接工藝要求可達(dá)到焊接工藝評(píng)定的預(yù)期質(zhì)量水平。在建設(shè)期無(wú)損檢測(cè)中未發(fā)現(xiàn)而后期開(kāi)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(cè)管道吊裝下溝與試壓施工過(guò)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(guò)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(guò)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(jí)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(cuò)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(wèn)題，突出了焊縫金屬韌性水平對(duì)保證高鋼級(jí)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(duì)鋼材化學(xué)成分波動(dòng)的適應(yīng)性等,。FCAW-S 焊接材料強(qiáng)度級(jí)別選擇存在問(wèn)題，焊接材料標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)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(jí)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(guó)長(zhǎng)輸油氣管道多年來(lái)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(chǎng)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(guò)程中對(duì)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(duì)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(guò)業(yè)主批準(zhǔn),，并對(duì)工程應(yīng)用有專門提示：承包商應(yīng)始終對(duì) 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(guò)度分散。中國(guó)對(duì) X70,、X80 長(zhǎng)輸管道的焊接,，逐步淘汰半自動(dòng)自保護(hù) FCAW 方法，大力推廣自動(dòng)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(shí)別,，未從施工人員,、施工設(shè)備、社會(huì)環(huán)境資源等方面進(jìn)行識(shí)別,，但從可靠性結(jié)果對(duì)比可知,，X65 及以下鋼級(jí)管道環(huán)焊縫焊接過(guò)程及服役期在施工人員、施工設(shè)備,、社會(huì)環(huán)境資源等方面對(duì)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(duì)較低,。

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