压力管道层下腐蚀检测方法介绍
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作者:赵显阳
摘 要：压力管道层下腐蚀存在检测效率不高和缺陷检出率低的现象，文章分析了层下腐蚀的主要影响因素和损伤形态，指出了当前常规检验手段的局限性，介绍了脉冲涡流、导波、数字射线和电磁超声等检测方法的原理及主要特点，为难于使用常规检测手段进行有效检测的层下腐蚀提供了新的解决方案。
关键词：层下腐蚀;损伤形态;检测方法
中圖分类号：T-19文献标识码：A
Abstract：The corrosion under insulation layer of pressure pipeline has the phenomenon of low detection efficiency and low defect detection rate，the main influencing factors and damage forms of corrosion under insulation are analyzed，the principles and main features of pulsed eddy current，guided wave，X-ray digital radiograph and electromagnetic ultrasonic are introduced，the limitations of current conventional inspection methods are pointed out，it provides a new solution for the corrosion under insulation that is difficult to detect effectively with conventional detection methods.
Key words：corrosion under insulation;Damage form;Detection method
1 绪论
敷设隔热层等覆盖层的金属在覆盖层下发生的腐蚀，又称层下腐蚀[1]。管道的层下腐蚀，往往是在隔热材料等外覆盖层安装后的使用过程中，由于操作、检修等因素造成外覆盖层破损，在外覆盖层和管道本体之间的局部区域形成腐蚀环境，导致管道层下腐蚀的发生。由于外覆盖层的存在，使得层下腐蚀具有较强的隐蔽性且难以检测，在使用或检验过程中往往很难发现，容易引起突发的严重泄漏事故。因此，选择有效的检测方法对及时发现层下腐蚀非常重要。
2 层下腐蚀的主要影响因素和损伤形态
2.1 主要影响因素
海洋环境、水汽、空气污染物等大气成分更容易促进层下腐蚀的发生。隔热层下或覆盖层间隙的积水、隔热层长期处于潮湿状态以及从隔热层渗出的氯化物都会使层下腐蚀加剧。设备的冷热循环或间隙使用也有可能产生层下腐蚀。
2.2 损伤形态
碳钢和低合金钢发生腐蚀时主要表现为覆盖层下局部腐蚀。将碳钢和低合金钢的隔热材料拆除后，隔热层下腐蚀常形成覆盖在部件表面的片状疏松锈皮。300系列不锈钢、400系列不锈钢及双向不锈钢会产生点蚀和局部腐蚀对于300系列不锈钢，尤其隔热层材料为老旧硅酸盐（含氯化物），还可能发生氯化物应力腐蚀开裂，在80℃～150℃范围内时尤为明显，而双向不锈钢对此开裂敏感性较低。在一些局部腐蚀的情况中，腐蚀呈现为痈状点蚀（常见与油漆或涂层系统破损处）。隔热层和油漆或涂层明显发生了破损的部位经常伴有隔热层下腐蚀[1]。
3 层下腐蚀检测技术
现阶段，在压力管道的全面检验过程中只能采取局部抽检，检测前需拆除部分隔热层，然后进行宏观检查、壁厚测定和焊缝的无损检测，根据损伤情况对压力管道安全状况等级进行评定，检测完成后还需要恢复外覆盖层和隔热层。这种检测方法只能针对被抽检部位进行，容易发生漏检，并且对于无法进行停车检验的管道，常规检测方法有很大的局限性。在常规检测方法的基础上，采用创新的检验思路和先进的检测设备可以有效提高缺陷检出率。
3.1 脉冲涡流检测
基于脉冲磁场激励，在刚体内感应出涡流的现象，称为脉冲涡流[2]。“不拆覆盖层承压设备脉冲涡流检测仪”依靠脉冲发射机激发出一个快速变化的电磁场，该磁场可以诱发产生涡流，利用接收元件监控涡流脉冲在金属壁厚中的衰减。通过把一定信号特征的瞬态响应时间和参比值比较来计算出金属的平均厚度，图2为脉冲涡流检测系统工作原理图。
脉冲涡流检测技术的特点[3]如下：
（1）检测信号稳定，抗干扰能力强;
（2）在探头提离情况下也可以得到检测信号，传感器面积大，检测面积全覆盖，避免漏检;
（3）不受外覆盖层影响，能够穿透较薄的金属层和较厚的非金属层;
（4）可以用于高温管道检测。
3.2 导波检测
导波检测技术就是利用导波在波导中传播时，如果遇到缺陷边界就会部份反射回来的原理。
导波的传播主要受声波的频率和材料的厚度控制，在遇到管道壁厚发生变化的位置，无论增加或减少，都有一定比例的能量被反射回到探头，在有局部腐蚀的区域，壁厚的减少将集中，导波信号出现的是幅度很高且不连续的波形。
运用超声导波检测技术在管道检测中对缺陷检测具有较高的灵敏度，可检测管壁横截面积损失量1.5%的微小缺陷[4]。图3为导波检测工作原理图。
导波检测技术具有以下特点：
（1）不用拆除外覆盖层;
（2）检测距离长，检验效率高;
（3）可以检测架空、穿跨越管道。
图4为导波检测结果图，主屏幕的三条曲线由上至下依次为-14dB曲线、-26dB曲线和-32dB曲线。将-26dB判为异常线。异常接近但没有超过-26dB曲线，一般被判定为小缺陷，超过-26dB曲线为中等曲线，大于-26dB线直到-14dB线为严重缺陷。 3.3 X射线数字成像（DR）
数字成像检测与胶片照相在射线透照原理上是一致的，均是由射线机发出射线透照被检工件，衰减、吸收和散射的射线光子由成像器件接收。不同点在于：胶片照相是射线光子在胶片中形成潜影，通过暗室处理，利用观片灯来观察缺陷;而数字成像则是利用计算机软件控制数字成像器件，实现射线光子到数字信号再到数字图像的转换过程，最终在显示器上进行观察和处理缺陷。
便携式X射线数字成像技术具有以下特点：
（1）不用胶片，2-5秒成像。
（2）不需要拆除外覆盖层。
（3）不需要清空管內介质，可以用于液相管道的在线检测。
（4）利用灰度测量方法可以对防护层厚度、外径、壁厚及焊接缺陷进行测量。
（5）实时成像，能够在检测现场即时发现缺陷。
图5为数字射线检测发现的根部未焊透缺陷图。图7为未焊透深度在软件上的测量图，主屏幕上的横坐标为测量区域，纵坐标为测量区域黑度。
3.4 电磁超声检测
电磁超声测厚仪使用激发和接收超声波剪切振荡的电磁超声方式进行测量的。相比于常规测厚仪有如下特点：
（1）不需要耦合剂;
（2）不需要清理受检管件上的防锈漆和油污;
（3）非接触式检测，可以在凹凸不平的工件表面进行检测;
（4）可以对600℃的高温管道进行在线测量。
4 结论
本文对压力管道层下腐蚀的主要影响因素和损伤形态进行了介绍，对检验过程中遇到的难于清除覆盖层甚至无法进行停车检验的压力管道提供了有效并安全的检测方法。针对具体的应用，还应根据管道特点和环境、腐蚀规律和原因进行分析和判断，以选择最合适的技术或技术组合。
不拆除覆盖层对压力管道进行检验，可以大大节省检测成本，提高层下腐蚀检出率，提高检测效率，因此新的无损检测技术必将得到越来越广泛的应用。
参考文献：
[1]全国锅炉压力容器标准化技术委员会.承压设备损伤模式识别：GB/T30579-2014[S].北京：中国标准出版社，2014：14-15.
[2]全国锅炉压力容器标准化技术委员会.承压设备无损检测第13部份：脉冲涡流检测：NB/T47013.13-2015[S].北京：新华出版社，2015：457.
[3]仇朝军，张充霖.保温层下腐蚀检测技术探讨.中国化工贸易，2019（4）：79.
[4]谢浩平，夏立，叶宇峰.管道保温层下腐蚀超声导波检测.轻工机械，2018，36（1）：75.
作者简介：赵显阳（1991-），本科，主要从事压力管道检验工作。
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