压力管道缺陷产生原因及无损检测

压力管道缺陷产生原因及无损检测

孙振旭

博思特能源装备（天津）股份有限公司 天津市武清区 301712

摘要：压力管道在化工行业中的应用较为广泛，长时间运行管道必然会对其质量情况带来一定损伤，加强缺陷检测，便于及时发现管道可能存在的质量问题，以保障压力管道的稳定运行。本文以压力管道缺陷无损检测为探讨主题，从疲劳裂纹、应力腐蚀裂纹以及晶间腐蚀等多方面阐述产生管道缺陷的主要原因，分析无损检测技术的基本概念与检测方法。

关键词：压力管道；缺陷；无损检测

引言：在化工生产产业中，大部分压力管道处于高压、高温、以及含有毒害物质的恶劣运行环境中，在多方面外部因素的影响下，压力管道的缺陷逐步形成，呈现出管壁过薄、管道腐蚀以及表面裂纹等现象。将无损检测技术运用到压力管道的检测作业过程中，意在针对管道的具体缺陷现象分析其主要的形成原因，以便制定针对性的修整与处理方案。

1 压力管道缺陷的产生原因

1.1疲劳裂纹

在压力管道的使用过程中，有交变反复荷载施加到了结构材料上，导致局部高应变区内的应力承载过高，远大于材料强度承受峰值，这时晶粒与晶粒间会出现错位、滑移现象，进而逐步产生疲劳裂纹。当逐渐增加荷载时，疲劳裂纹的面积也会显著扩大。由于压力管道疲劳裂纹的形成途径不同，因而可以将其划分为三类：一是在交变工作荷载作用下，长期积累形成的疲劳裂纹，二是压力管道间形成了循环热应力，进而引发热疲劳裂纹。三是腐蚀介质与循环应力的共同作用，形成了腐蚀疲劳裂纹。当压力管道的运行时间过长，且处于高温条件下时，蒸汽管座材料的质量性能会受到一定影响，抗疲劳能力下降，老化程度逐渐加深。且运行主蒸汽的过程中，在振动传递的作用下，交变应力会逐渐形成并累积在根部附加^[1]。

1.2应力腐蚀裂纹

在受到特定腐蚀介质的拉应力作用后，金属材料上形成的裂纹被称为应力腐蚀裂纹，一般情况下，这种裂纹最容易出现在奥氏体不锈钢压力管道上，这主要是由于其含有氯离子所致。

1.3晶间腐蚀

在特定介质的使用过程中，其会腐蚀管道结构，进而严重损伤其连续性，这是压力管道晶间腐蚀的基本形成原理。通常情况下，常见于不锈钢管道的焊缝表面处。其中，以热影响区、熔合线部位处的呈现最为明显，晶间贫铬也是最为关键的影响因素。

1.4局部腐蚀

点腐蚀是压力管道局部腐蚀的主要呈现形式，一般由接触某些金属材料、亦或是腐蚀性溶液所致，在金属材料表面上逐步体现出局部腐蚀。当腐蚀面积不断扩散、且程度愈发加深的过程中，便会出现蚀孔。磨损腐蚀在管道的局部腐蚀现象中也较为常见，这说明金属材料不仅受到了腐蚀，还受到了磨损作用，进而使得使得管道腐蚀与磨损的进展速度显著加快。这样也会显著加剧金属材料的受损伤程度。氯腐蚀也常见于管道的局部腐蚀中，氯成分侵入到金属材料间隙后，会与金属发生腐蚀反应^[2]。

2 压力管道的无损检测

2.1无损检测技术概念

将无损检测技术运用到化工行业中，需结合其长期发展特点，通过观察其在压力管道缺陷检测方面的发展情况可以发现，针对管道缺陷问题的处理，已逐渐形成多类型的技术措施，但实践成效较为有限。运用无损检测技术，需全面采集并整理压力管道的相关运行数据与质量信息，然后对获取的数据资料进行测算与分析，确保对管道的实际运行质量情况予以充分了解，清晰地掌握科学可行的检测方向。在从阶段内，还需重点指出并查明其存在的异常情况，分析切实可行的处理策略，对运行问题予以妥善处理，最大程度上避免缺陷问题对管道系统的整体运行造成更加恶劣的影响。依托于无损检测法，优化压力管道的运行实效，助力化工行业的高效率、高质量发展。

但在实际运用无损检测技术的过程中，还需结合压力管道缺陷问题的具体情况，科学设计无损检测作业程序，确保逻辑运算规则完善可行，以大幅提高无损检测结果的准确率，提升压力管道缺陷检测效率。将无损检测技术法应用到工业领域的缺陷检测作业中具有一定的作用优势，对工作人员的检测技术水平也没有过高要求，经过系统化的技术培训后，便可以较好的掌握无损检测作业要点，在未来管道缺陷检测中具有十分广泛的应用前景^[3]。

2.2压力管道无损检测方法

将无损检测技术应用到压力管道缺陷检测作业中，还需以承压设备无损检测规范的相关规定为基准，结合检测工作的实际情况，选择适宜的针对性检测方法：

（1）磁粉检测法。若压力管道属于铁磁性材料的管道材质，且缺陷问题主要集中于管道表面及近表面，则可以优先考虑选用磁粉检测法，相比于其他类型的无损检测技术，灵敏度高是磁粉检测法的显著优势，尤其是裂纹的宽度处于微米级别，且长度在0.1mm 左右时，这种检测方法的准确率与精确性十分突出。在实际应用过程中，磁粉检测法较为简单，便于检测人员直观地掌握压力管道各部分存在的具体缺陷情况，如大小、形状以及位置等，取得的检测效果也较为理想。但这一技术方法也有一定的限制条件，即对于工件几何结构较为复杂的情况，则不适用于缺陷检测，与此同时，也无法应用于奥氏体不锈钢等非磁性类别的金属材料。

（2）渗透检测。若需要检测表面含有开口缺陷的压力管道，则可以选择渗透检测技术。这种检测方法的应用较为简单，且对管道的材质类别不做限制性要求。但一般情况下，若构件表面的孔洞较多，则无法获取较为理想的检测效果，适用度较低。由此可见，可以用于数量较多的压力管道无损检测作业中。在实际开展检测作业时，往往涉及到对专业喷灌渗透检测剂的使用，便利易操作，也无需受到水、电等资源的束缚与制约。

（3）涡流检测。涡流检测技术法普遍被应用于检测导电体管道表面缺陷过程中，确保准确掌握出现缺陷现象的具体位置。涡流检测的优势在于能够更加精确地检测到压力管道表面缺陷的开口情况，以及缺陷在管道内的实际埋深，这样可以为技术人员提供更加全面准确的检测信息。在化工产业中，针对大批量管材的入场开展缺陷检测时，这种技术方法的检测效率更高，应用优势更加突出。

（4）射线检测。通常情况下，射线检测技术法常被用于检测压力管道的焊接接头，以便检查并判断其是否存有内部缺陷问题，如存有夹渣、裂纹以及气孔，亦或是存在未熔合、未焊透等缺陷问题，其实际应用中检测准确度高。压力管道内存有缺陷问题的大小、性质以及详细的位置信息等都可以从相关的检测结果中获取，为后续处理方案的制定提供较大便利。射线检测的技术原理较为特殊，底片是其主要的记录介质，因而能够直观、清晰地反映出缺陷问题的详细情况，数据信息的长期保存也较为方便。但通过观察射线检测法在压力管道无损检测作业中的实际应用可以发现，若工件较薄，则可以获得十分清晰的检测结果，若工件厚度较高，则必然会对射线的穿透产生一定的阻碍与影响。由于其对成本费用消耗较高，对检测人员的防护措施具有诸多要求，因而不适宜在压力管道缺陷检测中的广泛应用。

结束语：经过长期、高压运行后，压力管道缺陷问题的累积与形成难以避免，将无损检测技术应用到管道缺陷检测工作中，能够显著提高检测效率，获得精准性更高的数据结果，为后续改善和防范管道的缺陷问题提供有价值的科学依据，最大化降低化工产业在管道检测方面的造价成本。

参考文献：

[1]戈浩.压力管道焊接接头缺陷的超声成像检测[J].中国化工装备,2020,22(06):10-14.

[2]董仁杰. 油轮管系及石油储运管道微波无损检测研究[D].大连海事大学,2020.

[3]李军.压力管道的无损检测技术分析[J].冶金管理,2019(23):74+109.