管道运输作为五大运输方式之一，在油气输送中发挥着越来越大的作用。我国油气管道在“十一五”和“十二五”期间发展迅速，建成了西气东输(二线、三线)、中亚管线(B线、C线)、中缅管线、陕京三线等油气战略通道。同时，中俄管线、新粤浙管线等重点管道工程己经在积极筹划之中。此外，油田集输管网和城市燃气管网的管道长度约几十万千米，也是 油气管道的重要组成部分。油气管道会因外部干扰、管材、腐蚀和施工质量等因素发生失效事故，导致火灾、爆炸、中毒，进而可能造成重大人员伤亡、经济损失及环境污染。其中，中频弯管作为油气输送管道的关键组成部分，往往承受更复杂的应力和苛刻的工况，弯管的失效风险因而随之增加。因此，为了保障油气管道的安全可靠运行，需要特别关注弯管的失效控制。
失效控制是 从技术层面保障油气管道安全运行的重要措施之一，主要是 对油气管道的失效模式、失效原因和机理进行诊断，研究提出控制失效的措施。目前，我国失效控制意识相对比较淡薄。失效控制与完整性管理是 并重的，将两者综合起来，可以较大限度地杜绝恶性事故的发生，全方位保障油气管道的安全运行。因此，本文基于失效控制技术，分析了在2000~2015年由石油管工程技术研究院完成的弯管失效分析案例，对其失效原因进行了分类，为油气管道的安全运行提供一定参考。
 弯管并未受到机械损伤及环境腐蚀。但是 弯管的外弧侧力学性能不符合标准要求。其中，外弧侧的屈服强度远超出标准要求的上限，伸长率因过小而不合格；同时，外弧侧的夏比冲击值也严重不符合标准要求。进一步对断口进行组织及裂纹分析后表明，弯管起裂处组织全部为脆性的马氏体组织。其产生的主要原因是 在弯管制造过程中，由于其横截面加热温度分布不均匀，弯曲段外弧侧加热温度高，而冷速又过快，导致外弧侧出现了高强度、低韧性的马氏体组织，属于弯管热垠制工艺不当。弯管在制造中由于热处理过程和弯曲压力的不稳定，可能在弯管外弧侧产生微裂纹，这些微裂纹可在一定弯管内压力作用下发生脆性裂纹扩展，发生断裂或管线的爆裂。
经失效研究分析，弯管的化学成分、夏比冲击及硬度等试验结果符合产品标准要求，而外弧侧管体拉伸强度不符合标准要求。在对弯管的裂纹分析后发现，裂纹内存在黄色金属物质，裂纹扩展沿晶界分布。裂纹内黄色金属物质为铜元素。弯管的这种 失效原因一般称为铜污染(或铜脆)，产生原因是 在弯管感应加热垠制过程中，因工艺不当使钢管受到铜污染，在高温下铜不能固溶于钢中，钢与铁形成低熔点共晶物存在钢中晶粒边界，使管材的强度和延展性降低。弯管在制造过程中承受了拉应力而发生了铜脆开裂。
对于中频弯管加工件的弯制质量会产生怎样的影响呢？
首先，我们 需要考虑 的一个因素就是 所选择弯管管道的壁厚。这时候，我们 主要应当考虑 的因素就是 抗震要求以及热胀等方面的影响。通常情况下，2D弯头加工件的壁厚不得超过一定的限制，否则的话，有可能会导致管道支撑载荷过大。
第二点，我们 需要考虑 的因素就是 应当选择哪一种 冷却介质以及如何控制冷却的温度情况。由于在进行弯管加工的时候，我们 可以采取不同的热处理方法，考虑 到其对于弯管力学性能的不同影响，我们 不仅要选择较佳的推进速度，同时还应当保证较为适合的加热温度。只有这样，才能够确保整个管系安全可靠。
第三，通常情况下，当对中频弯管加工件进行了去应力处理之后，其可能会出现不同程度的回弹。而如果回弹角 度过大，将会造成弯管的弯曲角 度超过规定的允许偏差。
弯管泄漏处有一条沿纵向长度约为23 mm的裂纹，沿横向由许多细小的裂纹组成裂纹群，裂纹群长度约为100 mm。对弯管开裂部分进行解剖分析，发现位于弯曲段外弧侧的泄漏部位有横向、纵向裂纹及镶嵌于内部的异物存在，且裂纹边缘局部有脱碳现象。块状异物来源于钢坯中的夹渣，钢坯中一旦存在夹杂，就会破坏材料的连续性，并形成局部应力集中，在随后的板卷轧制、制管及热垠等型变加工中，夹渣就会成为弯管开裂的裂纹源，带有裂纹的弯管在后续的现场水压试验过程中，在内压及应力集中的共同作用下，裂纹进一步扩展，从而导致泄漏。
对5D弯头内壁凹坑观察分析后发现，凹坑具有明显的冲蚀痕迹，可以确定弯管内壁凹坑为压裂液冲蚀产生的冲蚀坑。弯管冲蚀是 指液体或固体以松散的小颗粒按一定的速度或角 度对弯管材料表面进行冲击所造成的一种 材料损耗现象或过程，冲蚀有时也称为冲蚀磨损。影响弯管冲蚀磨损的因素主要有压裂液成分、使用因素和材料性能等方面。高压弯管是 压裂高压管汇中的重要组成部分，由于其结构的特殊性，它更容易遭受压裂液的冲刷腐蚀，弯管的冲蚀磨损比直管部分的磨损大约严重50倍。
结论与建议
1)弯管失效原因主要有三大类：热垠工艺不当、原材料缺陷及服役环境。
2)对于热垠工艺不当引起的管体组织异常，建议弯管在热垠制过程中改进生产工艺，严格执行制造工艺规范，确保弯管各项性能指标符合相关标准和技术规格书要求；对于铜污染，建议在弯管制造过程中，加强现场管理，杜绝母管与铜合金或者其他低熔点金属接触。
3)对于原材料缺陷，建议加强弯管母管入厂、弯管出厂前的无损检测工作，防止有缺陷的母管进厂、有裂纹的弯管出厂。
4)对于因服役环境造成的失效，建议应定期采取有效的无损检测方法(如超声波检测技术)检查弯管壁厚减薄状况；其次在油气进入管线前可进行脱水和杂质处理，防止水分及固体颗粒(砂砾)随油气进入管线对其腐蚀和冲击的影响；另外可采用耐蚀性能较好的弯管。
5)为加强弯管的安全管理，应重视失效分析工作。现场可通过便携式硬度计、金相、化学成分等检测，确定管件是 否存在问题。当不影响抢修，可取下样品及时送往第三方专业机构进行失效分析工作，以便总结分析事故原因。
沧州聚通管业有限公司（http://www.czjtgy.com）位于“我国弯头之都”——王林工业区，主营项目：管桁架锥管、6D弯头、弯头、无缝热煨弯管可生产国内标准的高、中、低压、各种 规格的弯管、弯头，广泛应用于化工、冶金、电力、石油、铝业、造船、压力容器等单位，多年来取得了良好的信誉。
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