壓力管道缺陷產生原因及無損檢測

黨亭強

摘? 要：壓力管道的實際運行環境較為惡劣，包括高溫、高壓、毒害物質等，造成壓力管道形成缺陷的影響因素也較多，包括壓力管道的材質、工藝、焊接和安裝等環節，都可能會造成壓力管道的管壁過薄、裂紋、腐蝕等，使壓力管道無法達到安全生產的運行需求。所以，必須加強對壓力管道缺陷原因和無損檢測的分析探討，使壓力管道能夠得到更好的質量保障。下面，文章就壓力管道缺陷產生原因及無損檢測展開論述。

關鍵詞：壓力管道;缺陷原因;無損檢測

分類號：TU50

一、壓力管道缺陷產生的原因

1.疲勞裂紋

疲勞裂紋主要是由于壓力管道的結構材料承受交變反復荷載，尤其是局部高應變區內的峰值應力已經遠遠超過材料所能承受的強度，會在晶粒之間形成滑移和錯位等影響，最終導致微裂紋的產生，并隨著荷載的增加而逐漸擴大成疲勞裂紋。根據不同的形成原因，可以將疲勞裂紋分為常見的三種類型，第一種是由于交變工作荷載導致的疲勞裂紋，第二種是由于循環熱應力導致的熱疲勞裂紋，第三種是由于循環應力與腐蝕介質共同作用導致的腐蝕疲勞裂紋。比如，在長時間的高溫運行條件下，蒸汽管座材料的抗疲勞能力就會受到老化影響而降低。在主蒸汽運行過程中，產生的振動傳遞也會使根部形成附加的交變應力。

2.應力腐蝕裂紋

應力腐蝕裂紋就是金屬材料受到特定腐蝕介質的拉應力影響所形成的裂紋，以奧氏體不銹鋼壓力管道中含有的氯離子最為常見。

3.晶間腐蝕

晶間腐蝕主要是受到特定介質的腐蝕影響，使結構的連續性受到嚴重損傷，以不銹鋼管道的焊縫表面較為常見，尤其是熔合線和熱影響區，其中最大的影響因素就在于晶間貧鉻。

4.局部腐蝕

局部腐蝕以點腐蝕為主，主要是某些腐蝕性溶液與金屬材料形成接觸，導致局部腐蝕在金屬材料表面逐漸形成，再隨著腐蝕的不斷進展而形成不斷加深的蝕孔。局部腐蝕中還常見磨損腐蝕，是指金屬材料受到磨損和腐蝕的雙重作用，會促進磨損和腐蝕的快速進展，導致金屬材料的損傷速度和程度加劇。其他還包括氯腐蝕，主要是金屬間隙受到氯成分的侵入，導致金屬和氯產生的腐蝕反應。

二、無損檢測技術在壓力管道中的應用

1.漏磁檢測

漏磁檢測技術其工作原理是利用磁感線對被檢測物進行檢測。鑒于大部分壓力管道材料是鐵磁性材料，管壁薄，采用漏磁檢測操作簡便。若出現表面質量缺陷問題會在表面形成電磁場，利用電磁信號發生器產生信號再利用濾波技術，放大處理技術獲得清楚的缺陷位置和嚴重程度。漏磁檢測可直觀發現被檢測物體的性能和缺陷，操作簡單、成本較低、檢測效率高，在壓力管道檢測中應用最為常見。但技術只能對表面缺陷和性能進行檢測，無法再進一步深入檢查。

2.射線檢測

射線檢測的工作原理是被檢測物體對不同波長的射線其吸收情況不同，利用這一特點進行檢測，根據被檢測物體不同部位的厚度、密度和成分等，在不同部位透入射線吸入差異較大。差異可在底片記錄，對底片進行影像分析，判斷被檢測物體內部的缺陷大小、類型等。射線檢測的應用優勢是檢測直觀簡單，但操作復雜，在檢測作業時，還可能會對人體的身體健康產生傷害，因此，在應用該技術進行檢測時，須采取相應的防范措施。

3.超聲導波檢測

超聲檢測的工作原理是利用超聲波的性質和傳播特點，在超聲波在介質中傳播時形成反射，利用該特點實現對壓力管道進行質量檢測，檢測后利用回波進行缺陷具體位置和原因的分析。利用超聲檢測技術進行管道檢測，可檢測寬頻帶聲波，利用超聲波接收器在爆管前及時接收信號，再采取相應的防控措施。該技術的優勢是操作方便，可實現對厚度大工件的監測，但對管道表面和近表面的缺陷難以檢測，對檢測人員的要求較高。

現階段，在超聲檢測中最常用的導波檢測利用的是單一模態的導波，該模態導波在管線傳播時衰減小、覆蓋面積大，與常規脈沖波相比，可利用中差法超聲波逐點檢測，導波檢測可實現長距離監測，可及時發現焊接接頭內部缺陷、檢測出管道內和材料內、外表面的質量缺陷。該檢測技術的優勢是能夠實現對管道內大面積腐蝕現象的高速檢測。目前國外導波技術已得到了普遍流行，國內對導波檢測的研究較晚，但發展比較速度，目前已通過多次仿真試驗證明多模態導波技術的完善、導波檢測設備的改進可提高該技術檢測的效果。

4.電磁波檢測

電磁波檢測是無損檢測中較新的一種檢測方式，利用脈沖電壓推動線圈產生磁場，在壓力管道表面形成渦流，使被檢測物體質點振動，利用信號接收器采集振動信號，并將這些信號轉化為可辨識的特殊信號，采用分析計算的方式完成檢測。電磁波檢測技術的應用優勢是在對質量較輕的渣表面檢測時不需特殊處理，不需液體之間的耦合，可降低工作量，提高檢測的效率。

5.遠場渦流檢測

渦流檢測技術的工作原理是利用穿過式線圈探頭進行渦流檢測管材的通孔缺陷。在不同磁場強度條件下，鐵磁性管材磁導率不同，對磁飽和裝置進行設置，可在檢測鐵磁性材料時設置足夠的磁場，可使導磁率與常數保持基本一致，可實現1～500 MHz范圍內的鐵磁性鋼管的渦流檢測。在渦流檢測時，采用對比試樣的方式對渦流儀的靈敏度進行調整，以確保驗收的水平和檢測結果準確。壓力管道的生產環境和構造不同，會對檢測信號產生一定干擾，處理好以上問題，可提高該檢測技術在壓力管道中的檢測能力。

6.涂層厚度檢測

壓力管道的涂層厚度是極其重要的工藝參數，采用無損檢測技術可檢測管道表面的涂層厚度，在選擇測量方式時，需考慮涂層的類型、基體材料、被檢測工件的尺寸等。涂層厚度需符合規定要求，保證表面無任何明顯的裂紋和脫粉等問題。此外，要求涂層顏色符合外觀設計標準，保證輪廓清晰、平整。由于壓力管道運行環境比較復雜，其材料應具有良好的防火、抗裂等性質，做好涂層厚度檢測，及時發現性能存在缺陷的地方并加以改正。

三、結語

壓力管道經過長期的高壓運行后，會產生較多的缺陷問題，將會造成化工產業在經濟和效率方面的損失，通過缺陷原因和無損檢測技術的分析，能夠有效促進壓力管道缺陷問題的改善和防范，并加強無損檢測技術的提高與發展，使化工產業的生產質量和效率得到更好的保障。

參考文獻

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