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压力管道缺陷产生的原因及无损检测

发表时间：2021/6/10 来源：《基层建设》2021年第6期作者：淮林林

[导读] 摘要：压力管道的工作环境较为恶劣，管道内部长期处于高温、高压状态，传输的物质多为易燃、易爆、有毒、腐蚀性物质。

        陕西西宇无损检测有限公司
        摘要：压力管道的工作环境较为恶劣，管道内部长期处于高温、高压状态，传输的物质多为易燃、易爆、有毒、腐蚀性物质。导致压力管道一旦发生安全事故，就会造成较严重的后果。无损检测能够发现压力管道的冶金缺陷、焊接缺陷、金属组织损伤等潜在安全隐患，为压力管道缺陷的评级提供依据，以便于验收人员对压力管道的安全情况与使用寿命进行判断。
        关键词：压力管道缺陷产生；原因及无损检测
        引言
        压力管道的工作环境较为恶劣，管道内部长期处于高温、高压状态，传输的物质多为易燃、易爆、有毒、腐蚀性物质。导致压力管道一旦发生安全事故，就会造成较严重的后果。管道的定期检验通常包括年度检査、全面检验和合于使用评价。全面检验属于定期检验，定期检验属于法定检验。无损检测能够发现压力管道的冶金缺陷、焊接缺陷、金属组织损伤等潜在安全隐患，为压力管道缺陷的评级提供依据，以便于验收人员对压力管道的安全情况与使用寿命进行判断。
        1压力管道缺陷产生的原因
        1.1疲劳裂纹
        疲劳裂纹主要是由于压力管道的结构材料承受交变反复荷载，尤其是局部高应变区内的峰值应力已经远远超过材料所能承受的强度，会在晶粒之间形成滑移和错位等影响，最终导致微裂纹的产生，并随着荷载的增加而逐渐扩大成疲劳裂纹。根据不同的形成原因，可以将疲劳裂纹分为常见的三种类型，第一种是由于交变工作荷载导致的疲劳裂纹，第二种是由于循环热应力导致的热疲劳裂纹，第三种是由于循环应力与腐蚀介质共同作用导致的腐蚀疲劳裂纹。
        1.2局部腐蚀
        局部腐蚀以点腐蚀为主，主要是某些腐蚀性溶液与金属材料形成接触，导致局部腐蚀在金属材料表面逐渐形成，再随着腐蚀的不断进展而形成不断加深的蚀孔。局部腐蚀中还常见磨损腐蚀，是指金属材料受到磨损和腐蚀的双重作用，会促进磨损和腐蚀的快速进展，导致金属材料的损伤速度和程度加剧。其他还包括氯腐蚀，主要是金属间隙受到氯成分的侵入，导致金属和氯产生的腐蚀反应。
        2无损检测技术在压力管道中的应用
        2.1漏磁检测
        漏磁检测技术其工作原理是利用磁感线对被检测物进行检测。鉴于大部分压力管道材料是铁磁性材料，管壁薄，采用漏磁检测操作简便。若出现表面质量缺陷问题会在表面形成电磁场，利用电磁信号发生器产生信号再利用滤波技术，放大处理技术获得清楚的缺陷位置和严重程度。漏磁检测可直观发现被检测物体的性能和缺陷，操作简单、成本较低、检测效率高，在压力管道检测中应用最为常见。但技术只能对表面缺陷和性能进行检测，无法再进一步深入检查。
        2.2射线检测新技术
        CR检测技术 1.120世纪70年代，出现了数字成像技术逐渐应用于实践，在射线检测技术中出现了一种以电子元件代替胶片的方法，也称为间接数字成像检测，即CR检测技术。这种检测技术的曝光时间缩短一倍以上，还具有更高的宽容度，能够直接生成数字的图片，省略了暗室处理照片的环节，图片也更容易长期保存，也为将来发展管道检测自动评价技术提供了可能，由于CR检测技术中的IP板可以进行小量的弯曲，这项技术能够应用于弯曲管道的检测。
        2.3超声导波检测
        超声检测的工作原理是利用超声波的性质和传播特点，在超声波在介质中传播时形成反射，利用该特点实现对压力管道进行质量检测，检测后利用回波进行缺陷具体位置和原因的分析。利用超声检测技术进行管道检测，可检测宽频带声波，利用超声波接收器在爆管前及时接收信号，再采取相应的防控措施。该技术的优势是操作方便，可实现对厚度大工件的监测，但对管道表面和近表面的缺陷难以检测，对检测人员的要求较高。

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        2.4DR检测技术
        20世纪90年代末，出现了一种以射线数字检测器阵列作为成像元件的检测技术，该技术利用计算机直接成像，具有更高的成像效率与清晰度，简称DR技术，在世界范围内得到了广泛的应用，技术标准也较为完善，主要有IOS17636-2:2013、NB/T47013.11—2015两种，采用DR检测技术检测压力管道时，成像清晰度较高，可以不拆卸压力管道外层的防腐或保温材料，在压力管道壁厚测量与焊接接头质量检测中具有广泛的应用。
        2.5远场涡流检测
        涡流检测技术的工作原理是利用穿过式线圈探头进行涡流检测管材的通孔缺陷。在不同磁场强度条件下，铁磁性管材磁导率不同，对磁饱和装置进行设置，可在检测铁磁性材料时设置足够的磁场，可使导磁率与常数保持基本一致，可实现1~500MHz范围内的铁磁性钢管的涡流检测。在涡流检测时，采用对比试样的方式对涡流仪的灵敏度进行调整，以确保验收的水平和检测结果准确。压力管道的生产环境和构造不同，会对检测信号产生一定干扰，处理好以上问题，可提高该检测技术在压力管道中的检测能力。
        2.6全聚焦相控阵检测技术
        全聚焦相控阵检测技术也是利用超声相控阵探头发射和采集超声信号，但是，在数据采集过程中，会对对信号逐个进行聚焦计算和平均处理，得到质量更高的图像。图4右侧为全聚焦相控阵检测技术所得到的焊缝图像，左侧为普通相控阵检测技术所得到的焊缝图像，从两张图像的对比看出，全聚焦相控阵检测技术具有更高的检测精度，能够一次形成全焊缝图像，获得的图像畸变更小，对焊缝缺陷的显示更加精确，能够清晰地看到缺陷所在位置与形状大小，因此，在工业领域中获得了更多的应用。
        3压力管道表面焊缝的检测
        在进行压力管道无损检测前，首先，应对管道表面的焊接缝外观进行检查，要求焊缝外观和焊接接头表面质量成型良好，焊缝宽度每一边均应盖过坡口边缘2mm左右，角焊缝焊脚高度应符合设计要求，外形应平缓过渡。其次，在检测表面管道焊接接头时，要求接头不能有气孔、裂纹、夹渣、未熔合等质量问题，不锈钢压力管道焊缝表面不能存在咬边现象，其他材料的管道焊缝咬边深度应在0.5mm以下，且焊缝两边的咬边总长不大于焊缝全长10%。最后，压力管道焊接接头错边应小于壁厚10%，且不大于2mm。在进行压力管道表面无损检测时，铁磁性的材料管道应优先选择磁粉检测方式，非铁磁性材料的压力管道应优先选择渗透检测方式，存在裂纹倾向的管道焊接接头，进行表面无损检测时，应先焊接冷却一段时间后再进行。
        4提高压力管道无损检测技术的措施
        技术的提高能够直接增加无损检测技术更多的技术优势，降低检测投入、检测时间、检测误差率等，同时，扩大检测范围，使无损检测能够在压力管道的运行中达到更高的保障效果。所以，不能对当前的无损检测技术故步自封，还需要保持积极学习心态，对检测中存在的不足进行深入分析，开展技术学习和创新活动，才能够更好地促进无损检测在技术方面的持续进步。
        结束语
        压力管道经过长期的高压运行后，会产生较多的缺陷问题，将会造成化工产业在经济和效率方面的损失，通过缺陷原因和无损检测技术的分析，能够有效促进压力管道缺陷问题的改善和防范，并加强无损检测技术的提高。
        参考文献
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