压力管道无损检测技术应用分析.

压力管道无损检测技术应用分析

【摘要】文章首先对石油化工压力管道的破坏进行了分析，针对压力管道无损检测技术及其应用问题进行了探讨。

【关键词】压力管道；无损检测；技术；应用

压力管道具有运行压力高，使用介质多为有毒，可燃，或具有腐蚀性的特点，在使用过程中，容易出现裂纹、腐蚀坑等缺陷，从断裂力学的角度，微小缺陷若不及时发现，扩展后将直接导致管道不可逆的损坏，影响压力管道的安全使用。因此，有必要提高压力管道检验检测时缺陷的发现率。随着无损检测技术的发展，越来越多的新型无损检测技术应用到压力管道的检验检测中，在一定程度上提高了压力管道检测安全的时效性和可靠性。

一、石油化工压力管道的破坏分析

1.腐蚀破坏

腐蚀破坏通常包括：均匀腐蚀、点腐蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、应力蚀、氢腐蚀和磨损腐蚀等七种形式。

2.疲劳破坏

管道疲劳破坏是材料经长期反复载荷以后而引起的破坏，破坏时没有明显的塑性变形，破坏总是经多次反复载荷以后产生，裂纹的形成发展较为缓慢，其根源在于管道系统中疲劳源的产生和存在。通常大型往复式空气压缩机、汽轮机、泵等，由于机械本身的构造、损伤、安装的不平衡，

当其开启停止时，其机械传动不平衡引起的机械振动往往会传递给予联接的配管系统，使之产生疲劳裂纹及断裂。管路系统中，当压力和流速变化增大到一定程度时，也会引起振动。

通常认为造成管道振动最为严重的因素是压力脉动和涡流，这种情况也很容易引起疲劳裂纹及破坏。管路的热膨胀和热收缩也是引起管路振动的原因之一，它也会造成管道的疲劳破坏。循环载荷作用是指压力循环、热循环和其它循环所产生的载荷对管道抗疲劳性能的影响。从实际检验情况和事故分析结果发现，承受交变循环载荷的管道，在几何不连续处及存在焊接缺陷处，常常是疲劳破坏的起裂点。为防止疲劳破坏，通常在运行中应尽量避免频繁加载、过大的压力波动和温度变化；设计时应注意管道的局部峰值应力的控制。

3.蠕变破坏

在一定的温度和载荷作用下，压力管道随时间而伸长和变形的破坏现象称之为蠕变破。石油化工压力管道的破坏和无损检测破坏。高温高压管道由于长期处于高温和高应力作用下，如果管材选用不当，设计布置不合理，热处理不当，往往容易引起管道抗蠕变性能恶化，而导致管道蠕变破坏。蠕变破坏具有明显的塑性变形，金相组织发生明显的变化，破坏时的应力低于材料在使用温度下的强度极限值，在用检测起来一般比较困难。通常应在设计、制造和使用中加以控制，如根据化工压力管道的使用温度选用抗蠕变性能合适的材料，在制造中要防止焊接和冷加工时降低材料的抗蠕变性能，在管道运行中要防止超温现象。

4.脆性破坏

脆性破坏是在低应力状态下发生的破坏，与低温有直接的关系。破坏时断裂速度极快，往往在一瞬间发生，没有或只有很小的塑性变形，一般都裂成碎片。脆性破坏主要是由于管道存在缺陷和材料韧性不足所致。通常在低温状态下，钢的断裂韧性降低，对缺口敏感性增大，这时若存在应力集中产生的裂纹，或焊接缺陷及热处理不当，很容易产生管道脆性破坏。因此在制造中，就应该对低温化工压力管道提出比较高的制造要求，同时在使用中更应尽可能进行较彻底的检测，尤其是材料性能方面的检测。

二、压力管道无损检测技术及其应用

（一）焊接缝的无损检测

1、射线探伤

射线探伤是利用射线能穿透物质并在物质中发生能量衰减的特性来检验物质内部缺陷的一种检测方法。射线探伤的方法有射线照相法、荧光屏观察法和工业x射线电视法等类型，但工程设计中最常用的是射线照相法。它的工作原理是：当射线透过材料内部的缺陷时，由于缺陷（如气孔、裂纹、非金属夹杂等）处吸收射线的能力较差，故投射到材料底部照相底片上相应部位的感光度较大，根据底片上的不同感光度可以鉴别出缺陷的存在与否及缺陷的外型和大小。JB4730标准为一综合性的无损检测标准，其中的第二篇为射线探伤标准。标准中它将对接焊缝的缺陷共分成了基本缺陷（包括裂纹、未熔合、未焊透）、圆形缺陷、条状夹渣等四类，并针对这些缺陷给出了I级、Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级共四个质量评定等级，每级都规定了详细的缺陷允许尺寸和数量。

射线检测主要是检测与射线束同方向上的缺陷情况，如裂纹，当其与

射线同方向时，则在底片上容易显现。但同样一种缺陷，当其与射线成垂直情况时则难以发现，所以某一部件是否可以采用射线检验，1）要分析缺陷产生的情况是否有利于射线透照，2）要看射线的透照能力，如x射线机的kV值，3）看有无透照的环境或空间。一般情况下在电站所用压力容器中，如无支撑架之类的结构件，其纵环焊缝均可采用RT检验方法进行检验。射线能够对人体产生生物效应，所以正常情况下，在进行RT检验时检验人员应进行必要的防护，在进行检验的周围区域进行警示。

2、超声检测焊接缝

超声检测具备着诸多优点，比如能够检出平面线形缺陷如裂纹等，并且成本较低、操纵灵活，但是超声检测无法像射线检测那样提供直观缺陷记录，同时缺陷种类需要具备熟练技术的操作人员判断。GB50235与HG20225标准规定，若将射线检测采用超声检测取代，则应当经过建设单位的批准，其检验数量必须等同于射线检验。SH3501标准指出，如果设计规定必须应用射线检测，那么就根据具体规定需要加以执行，而如果应用超声波检验有规定时，也必须严格的按照规定执行。但是需要用超声检测取代，因为受到条件的束缚时，应当取得设计单位的批准。

（二）原材料的无损检测

1、磁粉探伤

它是在磁场中利用铁磁性材料被磁化后，在表面或近表面的缺陷处产生漏磁的现象进行探伤的。当铁磁性材料置于磁铁的N、S极之间时，便有磁力线通过。对于均匀一致的材料，磁力线是平行均匀分布的，如果材料表面或近表面有裂纹、气孔、夹渣等缺陷时，由于这些缺陷本身是非磁

性的，其磁阻很大，磁力线不易穿过它而是绕过它，从而在缺陷处产生弯曲而将缺陷显示出来，根据这样的显示特征可以判断缺陷是否存在。磁粉探伤时被检测件表面有一定的粗糙度要求，一般不低于Ra12.5μm。被检件磁化时可以用交流电，也可以用直流电，前者由于电流的集肤效应，而表现为检测表面缺陷时灵敏度较高，后者则由于磁化场较均匀而能发现浅表面下较深的缺陷。另外，磁化被检件时既要进行周向磁化，又要进行纵向磁化，以免不同方向的缺陷被漏检，检测过程中还应注意由于材料晶粒大小和组织不均匀等带来的假缺陷现象。

2、涡流检测

采取穿过式线圈探头进行涡流检测管材的通孔缺陷，此外，在不同磁场强度的情况下，铁磁性管材的磁导率也不同，所以，应当对磁饱和装置加以设置，在检测铁磁性管材时，同时于检测线圈的检测区域施加足够的磁场，使其导磁率大致与常数一致。一般介于1MHZ至500MHZ之间铁磁性钢管涡流检测频率。涡流检测进行的过程当中，应当采用对比试样进行调节涡流仪的检测灵敏度，确保验收水平和检测结果的准确性。对比试样应当和被检对象有相近或相同的表面状态、电磁性能、牌号和规格、热处理状态，大部分标准规定刻槽和通孔是对比试样中的人工缺陷。

三、结束语

现代检测与诊断系统在工业上的应用日益繁荣，而其也必然朝着自动化智能化的方向发展，相信在未来社会里，随着信息检测与处理技术的提高，无损检测技术将广泛应用于工业、农业、家庭、医学、军事和空间科学技术等许多科学领域，而信息智能化、数字无线通信等技术的运用必然