影响油气管道安全性的材料因素研究
张晓芳
(中原油田分公司油气储运中心，河南 濮阳 457000)
摘要： 影响油气管道安全性的材料因素主要包括材料的断裂韧性、动态断裂韧性及止裂韧性，疲劳裂纹扩展抗力，管材强度和极限承载能力及在湿H2S环境中的腐蚀行为等。这些因素的存在使得油气管道在使用过程中存在着很大的安全隐患。文章就石油管道原材料安全性因素和如何进行油气管道安全性的材料检测进行了探索。
关键词： 油气管道安全性；材料因素；石油企业；发展
0 引言
近些年我国的石油工业取得快速发展，在采油环节和石油运输环节取得了很大的发展，尤其为了更好促进东部的发展，我国实行了西气东输工程，但是在油气运输过程保障油气运输的安全性一直是我国石油行业发展需要面临的重要问题。其中材料因素对于石油管道的影响很大。如果管道材料在使用过程中存在着质量问题，那么就会使得油气在运输中发生泄漏，容易造成很大的安全隐患。
岁月悠悠，春草枯了又绿，水仙芝还走不出河岸。那人走了，在黄浦江畔，她还徘徊在河边，向河水诉说心事。春水流到夏天，涨起潮来，又慢慢退去。平静，亦如现在，水中浸着一弯残月。
虽然近些年石油材料检测环节取得了很大的进步，在一定的程度上能够控制和约束石油材料的质量，但是普遍还存在着检测技术通用性差、检测不规范、检测准确率不高、自动化程度不高的问题。因此如何进行石油材料的检测与试验是很多检测企业面临的共同问题。因此本文在此基础上重点探索了影响油气管道安全性的材料因素以及检测技术，以便更好地促进我国石油行业的发展。
1 影响管道安全的材料因素
1.1 管道材料的强度与管道的极限承载能力
在油气管道的设计和安全评价中，应充分考虑焊接材料在不同温度下的应力-应变行为，以及母材与焊缝应力-应变特性的差异。同时，还应考虑现场水压引起的预应力效应对油气管道材料强度和应力应变曲线特性的影响。对于具有显著屈服平台行为的管道材料，以及预应力试验后导致材料塑性显著降低的管道材料，应以屈服强度作为失效判据准则，在设计、分析和评价结果应该重点考虑安全性原则。对于屈服现象不明显或预应力张拉的试验后塑性没有明显降低而消失的材料，应以流动应力作为破坏准则。含裂纹缺陷输送管道的物理水力爆破试验结果表明，缺陷的存在对钢管的极限承载力有很大的破坏作用。裂缝的长度和深度对钢管的极限承载力有影响，但深度的影响大于长度的影响。对于有表面裂纹缺陷的钢管，修正后的B31G公式计算结果与实测值比较接近，但在工程应用中存在一定的危险性。在对管道进行安全分析和评价时，要根据实际情况来选择合适的计算公式。
1.2 管道材料的断裂韧性
笔者通过结合含缺陷管材的实物爆破试验结果，重点探索了断裂韧性对于管道材料的影响。通过实验结果，我们可以得到以下结论：第一，与无侧槽试样相比，室温侧槽试样的断裂韧性和裂纹扩展阻力大大降低，进一步浸入腐蚀性介质对试验结果影响不大。第二，侧槽试样进一步降低了试验温度，断裂韧性和裂纹扩展阻力呈下降趋势，但下降幅度较小。第三，在本试验条件下，侧槽试样将材料的断裂韧性降低到足够低的水平。采用侧槽试样，可获得较低的断裂韧性特征值。
1.3 管道环焊缝强度与韧性匹配
检测自动化程度低是我国石油材料质量检测存在的最大问题，虽然石油行业的石油材料的质量评价体系比较完善，但是在实际开展检测过程中，并没有大范围使用机器进行检测，很多检测环节还是使用人工检测完成的。这样就会存在着效率不高、出错率大等问题。如果使用自动化检测的手段不仅可以降低人工检测造成的人为误差，而且可以极大提高工作效率。同时可以减低企业的运营成本，对于检测人员专业要求就会明显降低。然而，由于很多客观原因的存在，我国的大部分地区的质量检测环节仍然依靠人工检测的手段，客观上增加了检测的成本，同时也会增加很多人为误差。
石油材料的测试过程是一个很繁琐的过程，每一个环节都需要认真对待。在具体的测试过程中，很多环节都会造成试验误差的出现，其中以下两个环节出现误差的可能性最大：(1)测试方法的错误；(2)测试环境的差异。
2 石油管道原材料检测技术存在的问题
2.1 自动化程度低
管道环焊缝强度与韧性匹配主要和油气管道安全存在着以下的关系。第一，随着焊接接头强度匹配系数的增大，保证管道安全所需的断裂韧性值逐渐降低。对于高强度匹配焊接接头，存在较大的缺陷容限尺寸。第二，对于低匹配，焊缝允许较小的缺陷尺寸。残余应力对低匹配焊接接头有暂时的“强化”作用。第三，在高匹配接头中，残余应力起到“软化”焊缝金属的作用，降低焊缝金属的屈服应力，减轻缺口尖端的应力集中。
2.2 检测技术不规范
检测技术不规范的问题主要是由检测人员水平和对待工作的态度造成的。石油材料质量检测是石油行业最重要的一道环节，是关系到社会公共安全的一项重要任务。但是在实际开展工作的过程中，一些检测企业为了降低运营成本，私自降低检测技术的标准，甚至招聘一些不具备专业知识的员工，这样就没有办法保障检测质量的水平，同时大大增加了检测误差出现的可能性。此外，我国的监督制度不完善，却反对检测企业实验室设备和检测标准的有效监督。使得一些技术人员不熟悉检测过程，不懂得专业的检测技术，从而造成了检测技术应用不规范，最终影响检测效果。
3 严格执行石油管道原材料检测技术要求，提高管道安全性的几点建议
3.1 材料检测及试验项目
石油管道材料是保障石油运输工程质量最基本最核心的要素，各个单位和个人必须给予高度的重视。在质量检验过程中，对于材料的检测和测试，需要结合材料的物理和化学特性制定不同的检测方法和手段。但是在具体实践过程中，可以根据材料相同的类型进行归类处理。同时在具体的检测环节，可能需要对于材料的功能和类型做全面的测试。因为很多供应商都会提高他们的测试报告指数，如果检测部门完全相信技术报告，这些材料的质量和规范性不一定满足国家标准，甚至其中数据可能存在造假的可能性。因此，所有材料都必须经过严格检查。确保每一指标都必须符合国家的统一标准。
（2）建立健全合作社制度，吸引农民将零散的土地集中起来统一管理，进行集约化生产，采用机械化种植，大规模提高产品产量、质量和工作效率。据测算，一般机械播种每人每天可播种面积折算大田面积2 hm2左右，而且出苗均匀、整齐，栽插时漏插、缺棵少，秧苗素质较好[8]。
3.2 试验误差
因此采用基于应力的管道设计时，采用低匹配工艺可以保证管道的安全运行，不会对焊缝整体性能产生不利影响，降低高匹配的可能性伤害。采用应变式管道设计时，为了防止管道运行过程中由于地层位移过大而产生的塑性变形集中在环焊缝上，管道焊缝过早失效，必须采用高匹配工艺。只有开发或选择优良的焊接材料，优化焊接工艺，改进焊接方法和工装，才能保证副作用的发生。
4.1.1 研究范式日趋规范成熟 范式是从事某一学科的研究者群体所共同遵从的世界观和行为方式，关键词的科学使用就是研究范式的一个重要内容[19]。由图7不难看出，2008-2017年期间，我国群众体育研究学者的关键词使用日趋规范成熟，例如现状、对策、发展、体育等这一类泛化意义关键词的使用明显减少，这也在一定程度上反映出，群众体育研究的大量投入，对于我国群众体育整体研究质量的提升有着重要意义。
第三，网络空间中有关网民的情绪、态度和意见构成了旅游危机事件网络舆情的本体。旅游危机事件本身是网络舆情的触发点和刺激物，旅游危机事件网络舆情则是针对该事件而发布和传播的情绪、态度和意见的总和，通常包括了事实性信息和意见性信息。
例如，在夏天进行管道材料试验时，要充分考虑到温度对于材料相关系统的影响。此外，操作不规范也会导致试验误差的出现，例如，对于测试技术人员，他们在开展相关的测试试验时，没有严格按照相关的步骤和方法，这样就不可避免导致了测试误差的出现。石油材料的安全因素影响的实验是石油工程施工过程中重要的环节，直接关系到石油运输工程的质量水平，因此在进行试验时一定要减少试验误差的出现，将误差降到最低。
3.3 科学处理数据
在试验过程中，由于检测环节的复杂性，存在着各种各样的干扰，导致最终的试验结果并不理想。因此对于同一组测试材料，其测试结果可能具有较大的离散度，为了将这种误差最小化，测试结果必须得到适当的处理。还应该注意的是，测试结果与预期结果有很大的不同，结果也有很大的不同。对于测试结果，需要对测试人员进行严格分析，并给出其形成的原因。对于差异的结果需要反复测试，直到找出原因为止，以确保测试结果的准确性和可靠性。
4 结语
综上所述，石油材料的安全因素取决于石油管道的材料因素、力学因素以及实际的尺寸因素，同时管道材料的检测对于管道材料安全性也是至关重要的。
参考文献：
[1] 孙应桃，杨雅平.油气管道站场设计中基础梁与预留洞口碰撞问题探析[A]. 2015城市地下空间综合开发技术交流会论文集[C]. 2015.
[2] 宋守先.京津冀区域油气管道的安全和预防问题[A].京津廊都市区跨越式发展与廊坊功能再定位—第八届国家重大发展战略—京津冀协同发展：廊坊区位优势 与对接高端城市论坛论文集[C]. 2014.
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