隨著輸氣管道用鋼等級不斷提高，環(huán)焊縫逐漸成為高鋼級管道系統(tǒng)可靠性的薄弱環(huán)節(jié)。近年來，X70及以上鋼級輸氣管道環(huán)焊縫失效事件的發(fā)生，在一定程度上影響了高鋼級鋼管在輸氣管道系統(tǒng)的應用，但也提高了關于高鋼級管道焊接結(jié)構(gòu)完整性的認知。高鋼級管道環(huán)焊縫可靠性主要包括以下 5 個方面的影響因素：

（1）強韌性匹配方面，高鋼級管道焊縫與母材的強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)計結(jié)果，X65、X70及 X80 存在低強匹配的比例分別為 2.3％、35.9％、11.8％，其中焊接工藝評定焊口的對應比例分別為 4.7％、26.5％、17.1％，現(xiàn)場抽檢焊口的對應比例分別為 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位移（CTOD）的韌性指標值（0.254 mm），但仍存在一定比例的 CTOD 性能測試不合格的現(xiàn)象。根據(jù)國內(nèi)外高鋼級管道環(huán)焊縫斷裂失效案例的分析結(jié)果，韌性儲備不足、低強匹配是導致環(huán)焊縫斷裂失效的兩個主要原因，需引起高度重視。

（2）焊接缺陷方面，大量環(huán)焊縫開挖驗證結(jié)果的統(tǒng)計分析結(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％。焊接缺陷與鋼級的關聯(lián)性不明顯，但與管道投產(chǎn)年份的關聯(lián)性較大，建設較為集中、管道投產(chǎn)年份較長的焊接缺陷密度相對較高。

（3）焊接工藝方面，焊接工藝評定和焊接機組百口磨合抽檢焊口的性能數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析表明，兩者在環(huán)焊接頭強度、沖擊韌性方面具有相似的規(guī)律，表明工程建設期通過認真執(zhí)行焊接工藝要求可達到焊接工藝評定的預期質(zhì)量水平。在建設期無損檢測中未發(fā)現(xiàn)而后期開挖復檢時發(fā)現(xiàn)的裂紋，經(jīng)解剖分析未發(fā)現(xiàn)有顯著擴展特征，推測管道吊裝下溝與試壓施工過程中焊縫存在承受較大軸向應力的可能，故應合理控制管道吊裝下溝與試壓施工過程應力。裂紋焊口分析報告顯示，30％裂紋與內(nèi)返修及內(nèi)補焊相關，表明環(huán)焊縫返修及補焊過程可能存在不合規(guī)操作，或返修及補焊工藝有待優(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。近些年發(fā)生的高鋼級管道環(huán)焊縫斷裂失效事故大多集中在變壁厚、斜接、較大錯邊等存在嚴重應力集中的環(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題，突出了焊縫金屬韌性水平對保證高鋼級管道環(huán)焊縫安全性的至關重要。焊縫金屬韌性與焊接工藝密切相關，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、對鋼材化學成分波動的適應性等。FCAW-S 焊接材料強度級別選擇存在問題，焊接材料標準型號中代表強度的數(shù)字是抗拉強度，不是屈服強度，而管線鋼級別代表的是屈服強度，所謂的“等強”匹配焊材實際為低強匹配。如目前運行的較多X80 管道，管材標準規(guī)定屈服強度最小值 555 MPa、抗拉強度最小值 625 MPa，而焊接采用的 AWS E81T8-Ni2J 焊材，標準規(guī)定屈服強度最小值 470 MPa、抗拉強度最小值 550 MPa，兩者相差很大，可能造成實際焊縫強度遠低于管材強度，在外力作用下導致焊縫集中變形與失效。

（5）焊接方法方面，中國長輸油氣管道多年來大量使用的自保護藥芯焊絲電弧焊（FCAW-S）方法，然而 SHELL、BP、TOTAL 明確規(guī)定不允許使用該方法，俄氣標準范圍含有這種方法，但只允許用于部件和站場工藝管道的焊接，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際焊接過程中對合金元素和工藝參數(shù)較敏感，焊接接頭的力學性能（主要是沖擊韌性）不穩(wěn)定，尤其是自保護的 FCAW 采用 Al 脫氧，導致焊縫 Al 含量很高，焊縫的沖擊韌性更難保證。對此，TOTAL 標準明確不允許采用 FCAW-S，使用 FCAW-G 也需要經(jīng)過業(yè)主批準，并對工程應用有專門提示：承包商應始終對 FCAW 方法進行完全控制，以避免焊接熔敷層的機械性能（特別是沖擊性能）出現(xiàn)任何過度分散。中國對 X70、X80 長輸管道的焊接，逐步淘汰半自動自保護 FCAW 方法，大力推廣自動或機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行識別，未從施工人員、施工設備、社會環(huán)境資源等方面進行識別，但從可靠性結(jié)果對比可知，X65 及以下鋼級管道環(huán)焊縫焊接過程及服役期在施工人員、施工設備、社會環(huán)境資源等方面對環(huán)焊縫可靠性影響的可接受空間大，在相同條件下，失效概率相對較低。

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