石油化工压力管道的破坏和无损检测

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　　摘 要：中国的石化产品在现在的社会当中不仅仅从数量之上走向了世界的前列，还从质量之上名列前茅。虽然近几年以来我国管道铺设迅速的发展，部分技术还没有足够的成熟，其中发生各种事故的案例经常出现，已经影响到了石化行业的发展，在大多数国内管道设施都急需维护，所以此时检修水平也相应的需要提高，这样不仅能及时将隐患消失于起始，还可以有效保证本行业的正常生产，從而确保了人民生命财产的安全，达到防止事故发生。
　　关键词：石油化工;压力管道;破坏形式;无损检测方法
　　1 无损检测技术的概述
　　无损检测是检测潜在安全危害的直接有效手段。无损检测是指所谓的宏观缺陷检测，几何测量，化学成分，材料或组件的结构和力学性能评估，不会损害其未来的使用和可靠性。无损检测试验广泛应用于民用航空，铁路，石油，锅炉管道，是人民生命安全的重要部门。无损检测技术是二战后综合工程技术的快速发展。它主要是根据材料的物理特性，不破坏被检测物体的性能和形状条件，可以实现百分之百的检验，不影响被测材料的性能和形状，判断是否测得质量。为此，在工业生产、物理和生物工程等方面得到了广泛的关注和快速发展。为了控制产品质量，它已成为确保设备安全运行的极其重要的技术手段。不仅如此，它还从简单的测试技术开发出了一种无损评估技术。不仅包括无损检测和测试，还包括基于安全和使用寿命评估产品和设备的断裂力学和损伤容限设计。因此，无损检测技术本身并不是一种生产技术，但其技术水平可以反映该部门的技术水平，该地区的工业乃至全国的机械制造业的安全系统的许多主要设备中占有非常重要的地位并发挥着重要作用。
　　2 石油化工压力管道的破坏形式
　　2.1 疲劳破坏
　　管道疲劳破坏的原因是材料在长期循环荷载作用下失效，没有明显的塑性变形，失效总是反复加载次数，裂缝的形成和发展相对较慢，根本原因是疲劳源 和现有的管道。 通常往复式空气压缩机，大型汽轮机和泵，由于机械结构，损坏，安装不平衡，当它开始停止时机械传动引起的机械振动不平衡往往转移到管道系统相连，造成疲劳 裂缝和断裂。在管道系统中，当压力和流量增加到一定程度时，也会引起振动。
　　一般来说，压力波动和涡流是管道振动最严重的因素造成的，容易引起疲劳和损坏。管道的热膨胀和收缩是管道振动的原因之一，是造成管道疲劳损坏的原因之一。循环加载是指负载压力循环的影响，热循环周期来自管道的抗疲劳性。从实际检测和事故分析结果来看，循环荷载作用下管道疲劳失效往往是几何不连续和焊缝缺陷的起点。为防止疲劳失效，应避免频繁加载，压力波动过大，温度变化，在设计时应注意控制局部管道峰值应力。
　　2.2 蠕变破坏
　　在一定温度和载荷作用下，压力管道随时间扩展和变形的破坏现象称为蠕变断裂。石油化工压力管道损坏及无损检测。由于高温高压管道的长期高温、高应力，如果管道材料选择不当，设计布局不合理，热处理不当，容易导致管道蠕变性能的恶化和管道的蠕变失效。根据对美国管道蠕变破坏事故的调查，钢石墨化占35.6%，不锈钢347系列占51.3%。此外，根据相关数据，管道蠕变失效概率是压力容器的几倍，是管道失效的主要因素之一。蠕变破坏具有明显的塑性变形和金相组织的明显变化蠕变破坏时的应力低于材料在使用温度下的强度极限。蠕变失效在使用中通常很难检测。一般应在设计、制造和使用上加以控制。例如，应根据化学压力管的使用温度选择具有适当蠕变阻力的材料，在焊接和冷加工时应防止材料的蠕变，在管道运行中应防止温度过高的现象。
　　2.3 腐蚀破坏
　　腐蚀损伤包括裂隙腐蚀、氢腐蚀、均匀腐蚀、晶间腐蚀、点蚀、应力腐蚀和磨损腐蚀。
　　①裂隙腐蚀是由于间隙溶液的阻隔和渗透作用而对浓缩单元产生的一种强腐蚀。管道缝隙腐蚀主要发生在焊缝的不连续处或焊缝缺陷处;
　　②氢腐蚀是由于氢渗入金属内部而导致金属性能的恶化。氢腐蚀通常发生在低合金钢和高强度不锈钢管中。除材料性能外，氢环境是主要的外部影响因素。氢腐蚀是由低合金钢和高强度不锈钢管中的氢腐蚀引起的。特别是在高温高压条件下，氢腐蚀的趋势更为明显。氢腐蚀可以通过硬度试验和金相方法来判断。通过测厚可以确定腐蚀范围和程度;
　　③均匀腐蚀是指在整个暴露表面或大部分表面上发生相同程度的化学或电化学腐蚀，其特征是三通、管道、弯头和法兰的壁厚均匀变薄。化工管道腐蚀是最常见的腐蚀形式，可以通过测厚和目测来识别;
　　④晶间腐蚀主要发生在不锈钢管焊缝处。一般而言，晶间腐蚀部位仍保持原有的金属光泽，壁厚不明显。因此，这种缺陷不容易通过厚度和外观测试来检测，但必须通过渗透或超声波测试以及机械和金相测试取样来检测;
　　⑤点蚀是最具破坏性和隐蔽性的腐蚀形式之一。由于管道内表面的深度腐蚀，点蚀是最具破坏性和隐蔽性的腐蚀形式之一，易发生在焊接热影响区（HAZ）。一般情况下，需要进行超声波检测或X射线检测;
　　⑥应力腐蚀开裂和断裂是化学压力管道在拉伸应力和腐蚀介质作用下的破坏。它们主要发生在主旁路管道、蒸汽管道和含氯介质的奥氏体不锈钢管道的纵向，主要发生应力腐蚀开裂和断裂。含氯化物介质和奥氏体不锈钢管的蒸汽和旁通管。环焊缝和热影响区通常伴随着严重的点蚀和其他形式的腐蚀。这类缺陷普遍存在，不易发现，其损害后果十分严重，应引起高度重视。腐蚀介质接触表面出现应力腐蚀裂纹。肉眼可见大的应力腐蚀裂纹，X射线或超声波可以检测到，而较小的应力腐蚀裂纹需要用磁粉或穿透法检测。较小的应力腐蚀裂纹需要用金相法检验;
　　⑦磨损腐蚀是腐蚀介质与金属之间的相对运动加速腐蚀过程的现象。磨损和腐蚀通常发生在流体的流向如弯管、三通等处的突然变化，以及各种离心机械、泵、阀门和喷嘴等，容易引起管道中高速介质的流动和直管的快速变化。当管道流体中含有固体悬浮物时，容易造成磨损和腐蚀。
　　2.4 延性破坏 　　延性破坏是指管壁在压力作用下的应力达到材料强度极限的破坏形式。延性材料本身通常是非常好的，而破坏往往是由超压操作造成的。压力管道发生大量塑性变形后，发生延性破坏。塑性变形使失效后金属的残余延伸率在应力方向上保持较大，表现为管道直径增大（或局部胀形）、管壁变薄、圆周延伸率达10%～20%。因此，明显的形状变化是韧性破坏的主要特征。
　　2.5 脆性破坏
　　脆性破坏是指管道在破坏过程中不发生宏观变形，管壁应力远低于材料强度极限，有的甚至低于屈服极限。断裂速度非常快，往往在瞬间，没有或只有很小的塑性变形，一般会裂成碎片。失效主要由管道缺陷和材料韧性不足引起。一般来说，在低温下，钢的断裂韧性降低，对缺口的敏感性增加。在这种情况下，由于应力集中、焊接缺陷和热处理不当而产生裂纹，容易导致管道脆性破坏。因此，在制造过程中，有必要对低温化学压力管提出更高的制造要求，同时在使用中尽可能进行更深入的试验，尤其是在材料性能方面。
　　2.6 冲刷磨损减薄破坏
　　冲蚀磨损和减薄破坏是一种较大的塑性变形破坏。通常没有碎片，或者只有一些碎片。避免这类事故的主要方法是：一是对壁厚过薄的管道进行检测，以保证安全;二是在使用中尽量防止超压。
　　3 石油化工压力管道无损检测技术及其应用
　　3.1 原材料的无损检测
　　不同磁场强度下，铁磁管的磁导率不同。因此，应提供磁饱和装置。在铁磁管检测中，检测线圈的检测区域应施加足够的磁场，使磁导率与常数基本相同。铁磁管的涡流检测频率一般在1～500MHz之间。在涡流检测过程中，为了保证检测结果的可接受性和准确性，需要通过样品比对来调整涡流流量计的灵敏度。比较样品的表面条件、电磁特性、等级规格、热处理条件应当相似或者相同。与样品相比，大多数标准规定凹槽和孔是人为缺陷。
　　3.2 焊接缝的无损检测
　　3.2.1 射线检测
　　X射线检查方法包括屏幕观察、射线照相和工业X射线电视，但最常用的工程设计方法是射线照相。其工作方式如下：当光通过材料中的缺陷时，底部膜的对应部分中的材料由于不良的人的缺陷吸收辐射而增加（例如裂纹和空穴和夹杂物）。根据薄膜的灵敏度，可以确定缺陷的存在以及缺陷的外观和尺寸。N/B47013-2015标准为综合无损检测标准，第二标准为射线探伤标准。本标准将焊缝缺陷分为五个基本缺陷：裂纹、抗渗性和圆形缺陷、带材缺陷。三级和IV级具有四个质量评估级别，每个级别指定允许的缺陷的详细大小和数量。辐射检测对于体积缺陷（孔隙率、炉渣夹杂物和不完全的透气性）具有高的检测速率。区域缺陷（裂缝和不渗透性）的检测率受到许多因素的影响。影响因素主要包括缺陷尺寸、透射角、透明厚度、透明位置条件、光源和薄膜类型。辐射对人体具有生物效应，因此在正常情况下，检查专员应在RT试验过程中采取必要的预防措施，并在周围区域进行检测。X射线探伤是一种利用X射线穿透材料特性、衰减材料能量、检测材料内部缺陷的方法。
　　3.2.2 磁粉检测
　　铁磁性材料是在磁场中磁化后，在表面产生漏磁或表面缺陷来检测缺陷。当铁磁性材料放置在磁体的N极和S极之间时，磁力线穿过磁体。对于均匀材料，磁力线是平行且均匀分布的。如果材料表面或附近有裂纹、气孔、矿渣等缺陷，由于这些缺陷是非磁性的，它们的磁电阻非常高，磁场线不容易通过，所以在缺陷处弯曲，显示出缺陷。根据这个显示特性，您可以确定是否存在缺陷。磁粉测试中被测零件的表面粗糙度不小于Ra12.5m。前者可用于检测皮肤效应引起的表面缺陷，而后者可通过相对均匀的磁场检测浅层表面下的深层缺陷。此外，当检测到磁化时，需要周向磁化和纵向磁化，以避免不同方向的缺陷损失。在检验过程中还应考虑材料的晶粒尺寸和错误缺陷引起的结构不均匀。
　　3.2.3 渗透检测
　　主要用于非多孔材料表面开孔缺陷的检测。适用于几何结构复杂的工件。适用于除幾种空料外的任何物料。
　　3.2.4 超声检测
　　超声检测具有检测裂纹等平面线状缺陷的能力。成本低，操作灵活。然而，它不能提供直观的缺陷记录，如X射线测试。GB50235和HG 20225规定，用超声波检查代替X射线检查，须经施工单位批准，检查数量必须等于X射线检验量。SH 3501标准规定，如果设计需要射线照相测试，则必须按照规范进行，如果需要超声波测试，则必须严格按照规范进行。然而，有必要使用超声波检测，因为在条件有限的情况下，必须获得设计单位的批准。
　　4 结语
　　石油化工管道是非常复杂的，各种形式的损伤和损伤，形式非常复杂，通过对石油化工管道的制造材料、对象、工艺条件、安装质量等因素的分析、判断，可以了解管道是如何损坏和破坏的。并通过这一点对其相应的适当技术进行测试。同时，进一步研究化工压力管道的失效模式和无损检测技术，以丰富和提高石油化工压力管道的无损检测标准，将提高管道的设计水平和生产管理水平。改进后，尽快消除隐患，确保质量和施工安全。
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