中石油管道有限責任公司

欄目主持人戴聯雙博士：美國于2008年至2009年建設了大量的API5L X70級鋼管道，在打壓過程和運行初期集中出現了環焊縫開裂、管體開裂等問題。發生事故的Keystone輸油管道，即屬于這一期間建設的管道。本起事故原因是由于建設施工期造成管道外表面機械損傷，運營期受疲勞載荷作用、機械損傷形成的溝槽尖端的裂紋不斷增長和擴展，最終導致失效。根據事故調查報告推測， TransCanada公司如果及時開展針對裂紋的管道內檢測和提前開展X70及以上鋼級管道對缺陷的容限能力研究、優化缺陷修復標準，可能會避免此次事故發生。

1 事故概述

2017年11月16日，由TransCanada公司運營管理的KeyStone輸油管道在美國南達科塔州的埃默斯特市附近發生破裂泄漏（圖 1）。該管道的運行控制中心位于加拿大阿爾伯特省卡爾加里，數據采集和控制系統（SCADA）監測到發生泄漏即刻關斷管道，現場確認管道發生破裂，泄漏量為794.9 m3。

美國運輸安全委員會（NTSB）和管道與危險物品安全管理局（PHMSA）開展了失效管道的冶金檢測，分析管道發生破裂可能的原因。作為正常調查程序的一部分， PHMSA提出將事故管節開挖、移送到NTSB位于華盛頓的實驗室。

管道發生破裂時， Keystone管道正在開展內檢測前的清管和聲波泄漏檢測工作。破裂發生前，清管器和聲波泄漏檢測器已經通過了距離破裂位置上游的盧登輸油站截止閥，在準備通過下游的費爾內輸油站 時，費爾內輸油站于5:03打開了旁通，于5:24旁通完全打開后引起了上游盧登站的分輸壓力緩慢升高。破裂發生時，盧登輸油站的壓力從8.07 MPa上升到9.32 MPa。該管道自投產以來尚未運行任何內檢測工具檢測管道裂紋。

5:33，最先發現管道發生破裂，當時盧登輸油站的分輸壓力明顯下降，同時流速增快； 5:34，費爾內輸油站壓力下降； 5:36，控制中心的調度員啟動緊急關斷功能，隔離了事故管道； 5:45，通過遠程控制閥隔離了失效區域；職員調查發生泄漏的管道位置；9:15確認管道泄漏的具體位置；職員隨即通知了馬歇爾縣的應急服務機構、消防部門和馬歇爾縣的主管。應急響應啟動后，設置了半徑1.6 km的安全警戒區域。

2 管道系統

Keystone管道起點位于加拿大阿爾伯特省哈迪斯蒂市，輸送原油至美國俄亥俄州庫欣市和伊利斯諾斯州帕托卡市的終端。破裂發生在盧登輸油站下游，里程位置為234.2 km，位于南達科塔州的馬歇爾縣。破裂位置管道2008年秋天開工建設， 2010年投產；管徑762 mm，壁厚9.8 mm，按照API 5L X70標準制造，雙面埋弧焊直縫管，溶解環氧粉末防腐涂層。管道施工和運行獲得了特殊許可，運行壓力可以達到80%最小屈服強度（SMYS）。

管道開挖后，在破裂位置發現了施工期間安裝的混凝土配重塊。破裂管段和一部分配重塊運往NTSB的材料實驗室進行檢測。圖 2為開挖后運送至NTSB前破裂管段形貌。

在NTSB材料實驗室，清洗破裂管段后進行可視化檢查。冶金專家發現破裂表面（140 mm長區域）沿長度方向的中部、棘輪標志、止裂線和其他特征表明初始在管壁外部的溝槽位置發生了疲勞裂紋開裂。疲勞的起源區域位于管道的頂部，距離縱焊縫165 mm，在開裂終點的上游位置存在密集的溝槽（圖 3）。

3 事故原因

NTSB確定， Keystone管道發生失效的原因是疲勞裂紋開裂，裂紋來源于管道施工建設期對管道外表面的機械損傷，運營期受機械損傷的溝槽形成的裂紋不斷增長和擴展到臨界尺寸，最終導致管道破裂。

下一期將為大家介紹 “2014年3月12日美國紐約燃氣管道爆炸著火事故”原因，并分享這次事故帶來的經驗教訓，敬請關注。