石油化工壓力管道射線無損檢測質量控制

張利園

海洋石油工程股份有限公司 天津 300452

壓力管道在化工生產環境中長期使用會出現多種破壞性問題，主要包括腐蝕、疲勞、蠕變、沖刷損耗等，為了保證壓力管道的正常運行，必須采取相應的檢測技術。有損檢測方法會對壓力管道造成一定傷害，并且檢測不便或精度不高。隨著科學技術的發展，無損檢測技術在壓力管道檢測中的應用愈加廣泛，同時也取得了很高的成就[1]。

1 壓力管道破壞形式

1.1 脆性破壞

在管道低應力條件下可能產生脆性破壞問題，主要是受到了低溫影響，脆性破壞面積較小且深，斷口部位迅速開裂。如果管道生產中所使用的材料韌性不足就容易出現脆性破壞。所以在壓力管道設計、制造中，必須嚴格控制低溫制造工藝，并保證材料質量。

1.2 疲勞破壞

壓力管道在實際運行中會受到多種荷載作用，在各種載荷作用下可能發生沒有出現塑性變形直接產生斷裂。在疲勞破壞中，管壁應力不會發生破壞，管道截面保持彈性，所以對管道變形作用不夠明顯。疲勞破壞可能會造成裂紋、斷裂情況，并且可以用肉眼觀察到破壞情況。

1.3 腐蝕破壞

①電化學腐蝕。在管道法蘭、彎頭部位最容易產生電化學腐蝕，出現變薄情況。②點腐蝕。點腐蝕現象不容易察覺，主要存在于焊縫等受熱影響區域。③縫隙腐蝕?？p隙溶液滲透、阻礙等影響，加速管道縫隙腐蝕速率，多數存在于焊接缺陷部位。④晶間腐蝕。主要是在焊縫部位出現腐蝕，但不會減小壁厚或金屬色澤。⑤應力腐蝕。受到介質腐蝕以及拉應力影響加速腐蝕，主要出現于奧氏體不銹鋼焊縫、熱影響區，同樣不容易被察覺，但有較大的破壞性。⑥氫腐蝕。氫離子進入到金屬中會導致性能發生變化，主要出現在低合金鋼管、不銹鋼管中出現。

2 射線無損檢測技術

2.1 X 射線散射成像原理

X 射線散射成像技術利用的康普頓散射光子對物體成像，重構物體內部電子密度分布?？灯疹D散射檢測技術利用康普頓散射光子來獲得材料密度信息；如圖1 所示，探測系統由三部分組成：X 射線源、X 射線探測器和兩個準直器組成。兩個準直器開孔的大小決定了探測單元體素的體積大小。根據Klein-Nishina 模型，計算入射X 射線能量分別為300，200，100keV 時，其康普頓散射截面跟角度的關系如圖2 所示?？梢娚⑸浣孛媾c入射光子的能量和角度非常大的相關行。高能射線前向散射概率大，即大概率會穿透物質；低能射線，背散射概率大。

2.2 把握管道的直徑和X 射線管的散射角兩者關系

現階段，常用X 射線機所產生周向的輻射線、長輸管線環焊縫檢測，均需借助平面的陽極靶才可完成。但平面的陽極靶手段之下產生輻射角相對較小一些，并不符合國產25° X 射線管標準，故若處于相對較小焦距情況之下，針對于X 射線的檢測幾何條件和透照范圍各項因素控制，有著一定難度系數。如借助X 射線管道的爬行裝置，對于外徑為Φ325×12mm 管道的環焊縫，設它平面的陽極靶所產生有效的輻射角β25°，帶入到tga=(L/2）r 該列式實施計算分析，a=β/2 當中，L 代表有效輻射寬，r 代表管道直徑。經計算分析后可了解到，有效輻射的寬度最終計算結果是72mm，若實操期間，借助寬度為80mm 膠片，則均勻透照的兩側和焊縫，均做好爬行裝置位置的精準定位操作，以便于更好地把握長輸管道的直徑和X 射線管的散射角兩者關系，為后期無損檢測實操工作順利實施奠定良好基礎[2]。

2.3 把握徑向和軸向精度的影響因素

無損檢測實施期間，若需上下坡，務必要關注爬行裝置自重這一方面因素，主要是因實測期間，上下坡段和正常段定位精度有差異性存在，故實測期間，需結合實際的坡度，把偏差值有效把控至最合理范圍，把正常段定位距離當成參照物加以校正處理，在后續定位操作期間，需以校正處理結果為依據事實。長期使用管道爬行裝置，剎車和傳動位置難免會有磨損或者老化情況出現。電子系統的穩定性方面，主要包含著不同溫度條件下穩定性、抗電磁的干擾和電路設計，焊接作業通常需和爬行裝置同步實施，焊接作業期間所產生電磁、電離，會和電子系統之間有干擾形成，此時務必要將屏蔽措施做好。爬行裝置實際運行期間所遇溫度環境往往有差異存在，故溫度變化會影響到電子系統整體穩定性，更會影響到定位，電路設計指令源在接近于射線機光時，射線機實際運行期間，指令接受裝置會處于激發狀態，影響到它的性能，接受管實際靈敏度必然大大降低。對于精度偏差范圍確定，前文中提到射線有效的輻射范圍與管道直徑為正比例的關系，線性呈現著逐漸上升的趨勢。若設平面的陽極靶25°實施計算分析，便可進一步確定不同管徑條件下，有效輻射及偏差可允許的范圍。實測期間，對于定位精度實際范圍的確定，需要以全部片覆蓋的寬度為參考，盡量把控偏差范圍，將其控制到最適宜范圍內，一般在±10mm 范圍之內。

3 結語

從總體上來說，X 射線科學技術屬于無損檢測一種常用技術手段，長輸管道的無損檢測實踐工作期間，要求廣大技術員不僅要把握好X 射線科學技術實操要點，還需要結合實際的檢測情況及需求，對X 射線科學技術實操方案予以逐步優化及完善，以確保X 射線科學技術優勢得以發揮，保證長輸管道的無損檢測實踐效果[3]。