标准搜索结果: 'GB/T 46424-2025'
| 标准编号 | GB/T 46424-2025 (GB/T46424-2025) | | 中文名称 | 油气输送管道环焊缝失效分析方法 | | 英文名称 | Failure analysis method for oil and gas transportation pipeline girth welds | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | E98 | | 国际标准分类 | 75.200 | | 字数估计 | 38,376 | | 发布日期 | 2025-10-05 | | 实施日期 | 2026-05-01 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会 | GB/T 46424-2025: 油气输送管道环焊缝失效分析方法
ICS 75.200
CCSE98
中华人民共和国国家标准
油气输送管道环焊缝失效分析方法
2025-10-05发布
2026-05-01实施
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 发 布
目次
前言 Ⅲ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 1
4 失效分析流程 2
5 信息采集 3
5.1 通则 3
5.2 现场环境信息采集 4
5.3 设计施工信息收集 4
5.4 运行维护信息收集 5
6 失效分析方案编制与评审 5
7 现场取样与样品保护 5
7.1 现场取样 5
7.2 样品保护 5
8 测试与分析 5
8.1 通则 5
8.2 宏观测试与分析 6
8.3 理化性能测试与分析 7
8.4 断口微观观察与分析 9
8.5 失效模拟与分析 10
9 失效分析结论与报告 11
10 失效分析试样与剩余样品保管 12
附录A(资料性) 失效环焊缝信息采集表 13
附录B(资料性) 失效分析取样记录表 15
附录C(资料性) 失效分析试验测试数据记录表 16
附录D(规范性) 环焊缝韧脆转变温度确定方法 28
附录E(规范性) 环焊缝阵列硬度测试方法 29
参考文献 30
前言
本文件按照GB/T 1.1-2020《标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定
起草。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由全国石油天然气标准化技术委员会(SAC/TC355)提出并归口。
本文件起草单位:国家石油天然气管网集团有限公司、国家石油天然气管网集团有限公司科学技术
研究总院分公司、中国特种设备检测研究院、安科工程技术研究院(北京)有限公司、中国石油天然气管
道科学研究院有限公司、天津大学、北京航空航天大学、中国石油集团工程材料研究院有限公司、国家管
网集团储运技术发展有限公司、北京智网数科技术有限公司、国家管网集团工程技术创新有限公司、国
家管网集团西南管道有限责任公司、国家管网集团西部管道有限责任公司、国家石油天然气管网集团有
限公司西气东输分公司、国家管网集团北京管道有限公司、管网集团(徐州)管道检验检测有限公司。
本文件主要起草人:戴联双、雷铮强、冯庆善、张对红、朱喜平、王修云、王海涛、王富祥、范玉然、
邓彩艳、刘宇、王汉奎、刘海春、张峥、陈宏远、燕冰川、王婷、苏鑫、罗艳龙、陈健、李睿、王爱玲、谭笑、
周道武、张延辉、刘宇婷、李政龙、杨辉、沙胜义、贾海东、郭磊、姚登樽、张银辉、王东鹏、霍晓彤、玄文博、
赵晓利、祝悫智。
油气输送管道环焊缝失效分析方法
1 范围
本文件确立了陆上油气输送钢质管道环焊缝失效分析的流程,规定了信息采集、失效分析方案编制
与评审、现场取样与样品保护、测试与分析、失效分析结论与报告、失效分析试样与剩余样品保管内容。
本文件适用于陆上油气输送钢质管道环焊缝失效分析。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文
件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于
本文件。
GB/T 228.1 金属材料 拉伸试验 第1部分:室温试验方法
GB/T 229 金属材料 夏比摆锤冲击试验方法
GB/T 2650 金属材料焊缝破坏性试验 冲击试验
GB/T 2651 金属材料焊缝破坏性试验 横向拉伸试验
GB/T 2652 金属材料焊缝破坏性试验 熔化焊接头焊缝金属纵向拉伸试验
GB/T 2653 焊接接头弯曲试验方法
GB/T 4340.1 金属材料 维氏硬度试验 第1部分:试验方法
GB/T 4340.2 金属材料 维氏硬度试验 第2部分:硬度计的检验与校准
GB/T 4340.3 金属材料 维氏硬度试验 第3部分:标准硬度块的标定
GB/T 9711 石油天然气工业 管线输送系统用钢管
GB/T 10561 钢中非金属夹杂物含量的测定 标准评级图显微检验法
GB/T 13298 金属显微组织检验方法
GB/T 28896 金属材料 焊接接头准静态断裂韧度测定的试验方法
GB/T 31032 钢质管道焊接及验收
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
环焊缝 girthweld
钢质管道环向焊接对接接头。
注:包括焊缝金属、熔合线及热影响区,亦称作焊口。
3.2
失效 failure
环焊缝丧失或部分丧失原有设计所规定的功能,完全不能服役或仍可服役但不能安全可靠地运行
的状态。
注:环焊缝的常见失效模式包括塑性失稳、腐蚀、疲劳、断裂等。
3.3
失效分析 failureanalysis
按照一定的工作程序,采用必要的检测分析方法对失效环焊缝进行综合分析,确定失效原因、提出
预防和管控措施建议的过程。
3.4
断口 fracturesurface
环焊缝失效现场产生的断面区域,或在失效分析时破坏性测试分析过程中产生的试样断面区域。
3.5
负责组织开展失效环焊缝测试与分析的机构。
4 失效分析流程
4.1 启动环焊缝失效分析后,应首先确定失效分析单位和分工。
4.2 失效分析流程包括信息采集、失效分析方案编制与评审、现场取样与样品保护、测试与分析、失效
分析结论与报告、失效分析试样与剩余样品保管等环节。失效分析单位宜按照图1流程开展环焊缝失
效分析工作。
图1 环焊缝失效分析流程图
5 信息采集
5.1 通则
5.1.1 失效环焊缝信息采集应由具备失效分析工作经验的专业技术人员进行。
5.1.2 在调查取样完成前,应妥善保护环焊缝失效现场。
5.1.3 失效环焊缝信息采集可采用拍照、录像、绘图、现场测量、访谈问询、文字记录等方式进行,并应
建立拟切割环焊缝的资料档案。
5.1.4 应编制失效环焊缝信息采集内容清单,其内容格式见附录A的表A.1。
5.1.5 应统计建设期、运行期及失效分析等各阶段环焊缝缺陷的无损检测结果,检测结果统计表内容
格式可参照表A.2。
5.1.6 宜对环焊缝失效相关的当事人、目击者、管理者和操作人员进行访谈问询,并记录其对环焊缝失
效的观察及描述等相关信息。
5.2 现场环境信息采集
5.2.1 应对失效环焊缝所处位置的周边环境条件、地形地貌、活动断裂带、断层、水文特征、土壤类型、
穿跨越、采空区等地质和工程条件情况进行调查;对土体位移、管道埋深和变形等信息进行观察、测量和
记录。
5.2.2 应调查并记录环焊缝失效发生时的环境温度、相对湿度、风速、天气状况等。
5.2.3 应测量并记录环焊缝失效的时钟方位、尺寸、宏观形貌、表面状态、腐蚀情况、裂纹走向、变形、断
口错开位移等信息。
5.2.4 应对失效环焊缝的外观进行目视观察,宜采用拍照方式进行全方位记录,拍照时应设置标尺或
参照物。
5.2.5 应调查并记录失效环焊缝的以下信息,包括但不限于:
a) 坐标信息;
b) 上、下游及周边适当范围内(不宜小于200m)的管道高程、滑坡或地质沉降、埋深情况;
c) 距上、下游站场(阀室)的距离;
d) 周边高后果区情况;
e) 防腐补口情况及失效环焊缝上、下游各1km管段的阴极保护电位;
f) 腐蚀情况及产物收集,及腐蚀位置的pH检测结果;
g) 管段载荷、位移、应力应变监测情况;
h) 失效后果情况。
5.3 设计施工信息收集
5.3.1 应收集与失效环焊缝相关的设计阶段信息,包括但不限于:
a) 设计文件、技术说明书;
b) 焊接工艺规程、焊接工艺评定报告;
c) 管材和焊材技术规格书;
d) 管道设计相关技术标准。
5.3.2 应收集与失效环焊缝相关的施工阶段信息,包括但不限于:
a) 工程名称、建设时间、投产时间、上下游站场(阀室)、管径、壁厚、钢级、介质、焊口编号等基础
信息;
b) 施工单位、人员及相关资质信息;
c) 监理单位、人员及相关资质信息;
d) 环焊缝两侧钢管的制管信息,质量证明文件、复检报告、防腐施工记录等;
e) 焊材质量证明文件、焊材复检报告等;
f) 焊接设备、仪器仪表、计量器具及检定校准信息;
g) 焊接时间、气温、风速、相对湿度,焊接施工、返修、外观检查、无损检测、下沟、水压试验、管线
回填、现场监理等记录;
h) 失效环焊缝焊接施工机组的百口磨合质量报告和力学性能检测报告、线路抽检焊口力学性能
检测报告;
i) 失效环焊缝上、下游适当范围内管道竣工图及焊口坐标;
j) 施工过程相关技术标准、方案等。
5.4 运行维护信息收集
应收集失效环焊缝上、下游及周边适当范围内(不宜小于200m)的运行维护阶段信息,包括但不
限于:
a) 管道输送介质的成分和物性参数;
b) 运行操作记录,包括运行压力和温度等;
c) 堆方、挖沟、地面沉降、滑坡及敷设环境变化等相关信息;
d) 管道内、外检测信息;
e) 管道维修、维护的相关信息;
f) 监测监控及安全警示标志信息。
6 失效分析方案编制与评审
6.1 失效分析单位应根据已获取的失效环焊缝相关信息,编制失效分析初步方案。
6.2 失效分析初步方案至少应包括信息采集、现场取样、实验室取样、测试与分析等内容。
6.3 应组织专家对失效分析初步方案进行评审,根据评审意见修改完善并形成失效分析最终方案。
7 现场取样与样品保护
7.1 现场取样
7.1.1 应根据失效分析方案进行现场取样。
7.1.2 应在切割前对取样管段和试块进行标记,标记内容包括时钟方位、介质流动方向、焊口编号、试
块编号、取样时间等。应对带有完整标记的取样管段和试块进行拍摄记录。
7.1.3 进行现场取样时,环焊缝两侧长度应满足失效分析方案中试验测试分析需求,宜不少于
400mm。
7.1.4 宜采用无人机、视频设备、激光雷达扫描等设备或手段测量记录切割作业前后的管道几何变形、
割口位移和管土相对位置变化情况。
7.1.5 与腐蚀相关的环焊缝失效,应对坑内积水、土壤、防腐(保温)及腐蚀产物进行取样。宜采用pH
试纸现场测量腐蚀产物及附近管体表面的pH 值。
7.2 样品保护
在吊装、运输、保管和送检过程中,应采取有效措施对管段样品进行妥善保护避免机械损伤和热损
伤,并保持干燥,防止污染。
8 测试与分析
8.1 通则
8.1.1 应对所有测试分析试样进行编号,编号应唯一、可追溯。
8.1.2 应根据失效分析方案,开展试验测试分析项目。
8.1.3 试验测试分析应依据设计和施工执行的相关标准和技术要求,未明确试验测试分析项目或内容
的应按照本文件规定执行。
8.1.4 试验测试与分析的内容通常包括取样、试验测试及合格性判定等相关标准依据和测试分析
结果。
8.1.5 根据需要选择不损伤断口的清洗方法,宜按照GB/T 16545的规定去除断口附着物。
8.1.6 应留存拉伸、冲击及刻槽锤断样品断后及断口照片。
8.1.7 应准确记录取样位置和试样数量,并参照附录B填写管体和环焊缝取样记录表。涉及管体的母
材(管材)及制管焊缝样品取样应符合GB/T 9711的规定。
8.2 宏观测试与分析
8.2.1 外观检查与测量
8.2.1.1 应采用机械方式去除防腐层。对于存在外腐蚀影响的环焊缝,去除防腐层前应对失效环焊缝
的补口防腐层及上、下游管道防腐层进行外观和破损情况检测。
8.2.1.2 检查环焊缝内表面及附近母材的宏观腐蚀形貌,测量腐蚀尺寸和位置并拍照记录。
8.2.1.3 对环焊缝上、下游管节周长、壁厚、椭圆度、根焊成型、错边、内外余高、斜接角度、起弧收弧点位
置、焊瘤、表面机械损伤、制管焊缝与环焊缝交点位置等特征和位置进行检查、测量并记录。当存在环焊
缝返修时,应记录返修相关信息。
8.2.1.4 应判断环焊缝外观是否满足建设期的相关标准要求,并参照附录C的表C.1记录外观检查与
测量结果数据。
8.2.1.5 应对失效环焊缝进行无损检测,初步确定环焊缝缺陷的位置、类型和尺寸。
8.2.2 断口的宏观检查与分析
8.2.2.1 应对现场获得的环焊缝断口进行拍照,标记位置的对应关系,体现不同比例尺下的断口形貌。
8.2.2.2 应对断口不同位置的附着物进行成分及物相分析。
8.2.2.3 针对含裂纹缺陷的断口,初步分析起裂位置及裂纹扩展方向,按确定的失效分析方案打开
断口。
8.2.2.4 含裂纹缺陷的断口打开后,应进行断口观察与分析。宜采用目视、光学显微镜、体视显微镜等
方法观察并记录表面形貌、颜色、裂纹的起源位置、扩展方向、扩展过程、几何形貌以及断裂类型。
8.2.2.5 应根据含裂纹缺陷的断口宏观检查与分析结果综合判断,并参照表1给出裂纹可能的起裂源
位置、裂纹扩展方向和失效模式。
表1 裂纹的起裂源位置、扩展方向和失效模式
启裂源位置
启裂源位置初步分析 源点具体位置
裂纹扩展方向
失效模式
初步分析
□内表面
□外表面
□壁中
□其他
时钟方位:
□多点启源
□单点启源
□焊缝金属
□热影响区
□熔合线
□焊趾
□根焊
□缺陷位置
□无明显缺陷
□其他
□轴向扩展
□环向扩展
□径向扩展
□轧制方向扩展
□与轴向呈 度角度
□延性断裂
□脆性断裂
□疲劳断裂
□应力腐蚀开裂
□其他
8.3 理化性能测试与分析
8.3.1 化学成分分析
应在母材和环焊缝中心处取测试试样,选择相关的测试方法进行分析,判定母材和环焊缝的化学成
分是否满足设计相关标准和技术规格书要求,并参照表C.2记录测试分析结果。
8.3.2 金相分析
8.3.2.1 金相分析应符合GB/T 13298的规定。母材非金属夹杂物检验应符合GB/T 10561的规定。
8.3.2.2 对母材及环焊接头样品的0点、3点、6点三个时钟位置进行金相组织观察。
8.3.2.3 对母材应分析组织类型、带状组织、晶粒度和夹杂物,以及壁厚方向的组织分布特征,观察是否
存在微观缺陷和组织异常。
8.3.2.4 对环焊接头的焊缝金属、热影响区和熔合线应分析组织类型,以及壁厚方向的组织分布特征,
观察是否存在微观缺陷和组织异常。
8.3.3 拉伸试验
8.3.3.1 环焊缝样品的取样位置应符合GB/T 31032规定,必要时可制备焊缝金属纵向拉伸试样。
8.3.3.2 母材拉伸试验应符合GB/T 228.1的规定,焊缝横向拉伸试验应符合GB/T 2651的规定、焊缝
金属纵向拉伸试验应符合GB/T 2652的规定。
8.3.3.3 母材及焊缝金属应测定屈服强度、抗拉强度、屈强比以及断后伸长率;环焊缝应测定抗拉强度,
记录断裂位置。分析母材、环焊缝的拉伸性能指标是否满足相关要求,分析焊缝金属与母材的强度是否
匹配。
8.3.3.4 应记录管体和环焊缝的拉伸试验结果,数据记录的内容格式可参照表C.3和表C.4。
8.3.4 夏比摆锤冲击试验
8.3.4.1 环焊缝样品的取样位置应符合GB/T 31032的规定。
8.3.4.2 环焊缝处取样时,缺口中心线分别位于环焊缝中心和熔合线,每组取3个试样。按照管道设计
要求确定试验温度,分析夏比冲击吸收功、剪切面积、侧向膨胀量等是否满足相关要求。
8.3.4.3 管体夏比摆锤(CVN)冲击试验应符合GB/T 229的规定,环焊缝冲击应符合GB/T 2650的
规定。
8.3.4.4 应记录管体和环焊缝的CVN冲击试验结果数据,试验结果数据记录可参照表C.5和表C.6。
8.3.4.5 当失效环焊缝的失效模式为脆性断裂或者分析人员认为有必要对环焊缝的韧脆转变温度进行
测试时,应按照附录D对环焊缝的韧脆转变温度进行测试。
8.3.5 硬度试验
8.3.5.1 硬度测试应符合GB/T 4340.1的规定。
8.3.5.2 分别对环焊缝、热影响区和母材的硬度进行测试,其中环焊缝样品的取样位置应至少包括
0点、3点、6点、9点四个时钟点方向的位置,每个位置按照图2进行维氏硬度测试,分析环焊缝接头的
硬度是否满足相关要求,是否存在局部硬度异常。
单位为毫米
标引序号说明:
1、8、9和16 ---母材压痕点;
2、3、6、7、10、11、14和15---热影响区压痕点;
4、5、12和13 ---环焊缝压痕点。
不同压痕点的数量和顺序可根据需要进行调整
图2 环焊缝接头的维氏硬度测试压痕点位置示意图
8.3.5.3 应记录管体和环焊缝的硬度试验结果数据,数据记录格式可参照表C.7和表C.8。
8.3.5.4 必要时可进行环焊缝阵列硬度测试,测试方法及要求按附录E。
8.3.6 弯曲试验
8.3.6.1 环焊缝弯曲试验取样应符合GB/T 31032的规定,弯曲试验测试应符合GB/T 2653的规定。
8.3.6.2 环焊缝横向弯曲试验取样时,应采用全厚度取样,焊缝金属应位于试样中心,每组取两个试样。
具体的弯曲方式(面弯、背弯和侧弯)应按照设计文件/焊接工艺评定要求执行,无此要求时,可根据具体
壁厚和直径参照相关标准执行。
8.3.6.3 应记录母材和环焊缝的弯曲试验结果数据,数据记录格式宜参照表C.9和表C.10。
8.3.7 刻槽测试
8.3.7.1 环焊缝刻槽测试应符合GB/T 31032规定。
8.3.7.2 刻槽锤断样品在试样两侧环焊缝中心位置锯槽,每个刻槽深度约3mm。如果试验过程中在母材
处断裂,可重新制备试样,并在环焊缝外表面余高上刻槽,深度从环焊缝表面测量不应超过1.6mm。
8.3.7.3 环焊缝断裂的暴露面宽度至少为19mm。试验后检查刻槽锤断试样的断裂面的焊透和熔合
情况,对气孔和夹渣进行测量。
8.3.7.4 试验结果数据记录宜参照表C.11。
8.3.8 断裂韧性测试
8.3.8.1 宜开展试样缺口中心线分别位于环焊缝中心和熔合线的断裂韧性测试。断裂韧性测试应符合
GB/T 28896的规定。
8.3.8.2 母材和环焊缝应分别取样测试。
8.3.8.3 断裂韧性测试结果数据记录可参照表C.12。
8.3.9 微试样测试
8.3.9.1 当测试试样或者取样尺寸受限时,宜采用微试样测试分析环焊缝及母材微区材料性能及分布
情况。微试样可采用板状、薄片等形式,并按照相关标准执行。
8.3.9.2 宜进行微试样测试结果与常规试验测试结果的对照分析,以验证微试样测试结果有效性。
8.3.9.3 应在出具的失效分析报告中注明所采用的非常规微试样,并明确微试样取样依据以及具体的
试样尺寸。如可能,应提供与常规试样的换算结果,并注明换算依据。
8.3.10 残余应力测试
必要时可选择合适方法检测分析环焊缝的局部残余应力,常用的测试应力方法包括X射线衍射
法、钻孔法、压痕应变法、轮廓法及中子衍射法等。当需要测量分析管道壁厚方向的残余应力分布时,宜
采用轮廓法等。
8.4 断口微观观察与分析
8.4.1 检验内容
8.4.1.1 在断口及缺陷处宏观分析的基础上,利用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、能谱仪等对环焊缝
失效断口及缺陷处的特征、组织、成分等进行微观观察与分析。包括但不限于以下内容:
a) 环焊缝失效断口及缺陷处断裂形貌的微观观察、微区成分分析、显微组织结构;
b) 环焊缝失效断口断裂扩展路径及扩展行为的微观观察。
8.4.1.2 应按照GB/T 4340.1要求,测试裂纹启裂区、扩展区及附近区域的显微硬度,显微硬度测试应
结合裂纹启裂区、扩展区及附近区域的显微组织变化测试,每个位置不少于5个点。必要时可通过微试
样测试裂纹启裂区及扩展区等不同区域的性能。
8.4.2 断口及缺陷处微观形貌
应基于断口宏观观察与分析结果,在宏观断口及缺陷处试样中截取微观断口及缺陷位置试样,进行
断口及缺陷的微观形貌观察。
8.4.3 断口微观形貌及缺陷位置的断裂特征检验
8.4.3.1 在断口宏观分析的基础上,通过扫描电镜观察断口微观启裂源区及原始焊接缺陷。观察断口
裂纹源、裂纹扩展区、瞬断区的微观形貌和特征。明确裂纹的起源位置、扩展方向、断裂类型及断口微观
形貌。
8.4.3.2 若存在原始焊接缺陷及二次裂纹,观察焊接缺陷及二次裂纹的位置、微观形貌、微观尺寸等。
明确缺陷的位置、尺寸特征及缺陷类型。
8.4.3.3 宜对断口附着物、缺陷、锈蚀物、氧化物、析出物、非金属夹杂物等进行成分分析。
8.4.4 断口和缺陷位置的显微组织检验
8.4.4.1 启裂区显微组织分析
应按照GB/T 13298的规定,通过金相显微镜、扫描电子显微镜对裂纹启裂区的显微组织特征进行
观察,标注高倍在低倍照片中的位置。
观察裂纹启裂区环焊缝焊接层数、道数,明确裂纹启裂区是否存在补焊或返修现象;明确裂纹启裂
区微观位置,判断裂纹启裂源位于根焊、填充及盖面焊的焊缝还是热影响区。
观察根焊、填充及盖面焊的焊缝金属和热影响区组织形貌、尺寸及分布,明确各区域组织有无异常,
明确裂纹启裂区周围组织有无异常。
应对环焊缝缺陷情况进行判定,并参照表C.13记录试验分析结果数据。
8.4.4.2 扩展区显微组织分析
......
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