石油化工压力管道的破坏和无损检测

张林

摘要：在石油化工压力管道的使用过程中，经常受到施工工艺、环境和材料等因素的影响，造成管道的疲劳、腐蚀和变形等不同形式的损坏，导致管道的安全运行受到极大的危害。目前我国在石化装备方面，已步入世界高端化工发展水平，随着近年来化工工艺的发展，不同类型管道敷设的范围越来越大，但在化工行业压力管道全生命周期管理中，依旧存在一些问题，导致压力管道事故时有发生，给化工企业的发展带来不良影响。通过无损检测技术的有效应用，可以最大限度地消除管道内部安全隐患，也是维护行业正常生产和发展的有效途径。

关键词：石油化工;压力管道;无损检测;

1压力管道说明

压力管道是指利用一定压力输送气体或者液体的管状设备。主要用于输送、分配、混合、排放和控制特殊介质流量的设施，包括管道、法兰、连接螺栓、垫片、阀门、压缩件和支撑件作为一个整体[1]。其特点主要包括：（1）压力管道是一个管道系统，各部件相互连接。（2） 通常压力管道的长径比很大，稳定性不好，压缩情况比较复杂。管内流体流动状态复杂，缓冲空间小，工况变化频率高。（3） 管道组件、管道支架零件种类繁多，且材料的特性不同，技术标准也存在差异，材料选择非常复杂。（4） 管道泄漏点，如阀门可能出现多个泄漏点。（5） 管道数量、品种、设计、安装、检验等环节。

2压力管道的损坏形式

2.1腐蚀损伤

腐蚀损伤主要表现在以下几个方面：1）损伤部位通常不易发现点蚀，点蚀现象主要分布在焊缝或热影响区。2） 间隙腐蚀，受间隙溶液渗透和堵塞因素的影响，导致大部分管道腐蚀。基本上所有这些情况都发生在管道中，目前在其他地方没有发现。3） 应力腐蚀，是在压力管道外力作用下，在耐腐蚀介质中引起的损伤，这种损伤常发生在奥氏体不锈钢的焊接部位，这种腐蚀具有一定的隐蔽性，但实际损伤能力是明显的。4） 焊接过程中会发生氢腐蚀。氢渗透到金属的裂缝中，金属与氢发生反应，导致腐蚀问题。

2.2裂纹

裂纹是金属材料在应力或环境（或两者同时）作用下产生的裂隙，裂纹是压力管道最危险的一种故障，是导致脆性破坏的主要原因，裂纹的扩展速度很快，如不及时采取措施，就会发生爆管，裂纹主要来源于管材制造和安装过程以及使用过程，前者主要包括轧制裂纹、焊接裂纹和应力裂纹，后者主要包括疲劳裂纹和腐蚀裂纹。

2.3疲劳失效

在众多的失效形式中，化工压力管道的疲劳失效是一种常见的失效形式，主要由管道的长期载荷引起。这种破坏模式出现后，并不伴随显著的塑性变形特征，而是在反复加载后逐渐产生的一种裂纹。这种类型的故障基本上都是由于过度使用管道系统造成的疲劳。疲劳断裂问题主要包括以下原因。

（1） 大型汽轮机、往复式空气压缩机及相关过程的机械运行，由于原安装、施工和损坏的不平衡，导致机械传动在开、停运行过程中变得不平衡，这种不平衡的出现并可能引起振动，机械振动向管道系统的连接处传递，最终出现疲劳裂纹和断裂问题。

（2） 如果管道系统中的流速和压力发生变化，管道发生振动，这也将导致疲劳裂纹和断裂问题。一般来说，管道振动的主要原因是多涡和压力脉动。

（3） 在管道辐射过程中，往往会经过不同的路段，不同路段之间的气候条件和工况有明显的差异，甚至在某些地区，昼夜温差往往很大。这种情况很可能使管道处于热膨胀和冷缩周期内，这种热应力周期会引起管道振动，并造成损坏或疲劳。

（4） 在正常情况下，承受交变循环的管道会受到循环载荷的影响，在焊接缺陷位置和不连续位置会发生疲劳失效，该节点往往是管道疲劳失效裂纹点的起始位置。

2.4蠕变破坏

蠕变损伤是压力管道在载荷和温度作用下的破坏现象。它具有以下特点：第一，蠕变损伤是拉应力和高温长期作用的结果，其塑性变形较为明显，对材料的塑性变形量起着决定性的作用;二是蠕变损伤时，材料的金相组织会发生变化。因此，在石油化工压力管道的设计、制造和使用过程中，应进行蠕变损伤的预防和控制。

3石油化工压力管道无损检测的主要技术

3.1超声波检测

超声波检测技术在我国石油管道检测中发挥着非常广泛的作用。它是一种高效的管道无损檢测技术，对我国化学工业的发展起到了保障作用。在超声检测技术中主要包括反射法、透射法和共振法等不同的检测方法。共振检测方式是无损检测原理中的一项关键技术，在检测工作中，通过检测设备，向管道材料表面发射超声波，将超声波强度控制在管道外表面材料厚度的两倍左右，然后通过超声波检测，管道在发射超声波的一侧，与材料之间形成共振模式，通过对声波频率的振动强度检测，可以准确检测出管道的故障，并通过该方法可以准确计算出管道材料的具体厚度。在受影响区域难以探测到管道边缘，采用投影法是探测探头发射或接收探头连接和现场测试的有效方法，通过发射超声波的侧面波形，观察超声波能量管道材料表面的具体变化，通过在被测管道材料上发现问题后进行检测，通过在被测管道材料上进行超声波检测，整体信号的强度将变得更强，同时，探头连接部分的位置可能会产生准确的超声波信号接收。

3.2磁粉探伤

铁管磁化后对磁粉有很强的吸附能力。根据这一具体情况可以检测铁管是否有裂纹。操作步骤如下：首先确定石油化工压力管道材料为磁性材料，然后对管道进行磁化。在管道表面均匀地撒上一层细磁粉。如果管道没有损坏或开裂，管道表面将形成规则的磁场。相反，如果管道有裂纹，裂纹处会出现漏磁现象，磁粉也会有不均匀分布。这样，您可以直接观察管道的哪些部分有裂缝。磁粉探伤具有操作简单、成本低等优点。但缺点也很明显，如非磁性材料无法检测，对管道表面平整度有一定要求。

3.3渗透检测

基本操作步骤如下：首先清洁待测压力管道，然后在管道表面均匀刷上荧光染料。如果管道表面开裂，荧光染料会在毛细管的作用下渗入裂缝。喷洒荧光染料后，静置5～10分钟，冲洗掉荧光染料。最后，用雾化器将显影剂均匀地喷在管道表面，并用紫外线灯照亮。裂缝区域的荧光染料无法清洗，在紫外光下呈现出独特的颜色，从而识别管道表面是否存在裂缝。渗透无损检测的优点是，它可以检测不同材料的管道，包括金属和非金属，并且操作更方便。缺点是它只能检测管道外表面的裂纹，而不能检测管道内壁或内部裂纹。

3.4射线照相

X射线和γ射线具有很强的穿透性，可用于石油化工压力管道的无损检测。基本操作步骤为：先将感光膜置于压力管下，然后用X射线或伽马射线自上而下辐射待测压力管。当管道中没有裂缝时，可在感光膜上形成均匀的“暗区”。当光线击中裂缝时，更多的光线将通过缝隙投射到感光胶片上，并在胶片上形成“亮区”。

4结论

综上所述，化工压力管道在长期使用中会产生多种损坏形式，严重影响压力管道的运行安全和化工企业的生产安全。本文介绍了渗透检测、超声波检测、磁粉检测和X射线检测的方法。在实际应用中，要求工作人员掌握各种无损检测技术的适用范围和要点，及时修复管道缺陷部位，确保压力管道运行的安全。

参考文献

[1]张毅.石油化工压力管道的破坏和无损检测[J].中国设备工程，2017（03）：77-78.

[2]燕集中.石油化工用压力管道的破坏形式及无损检测的应用[J].石化技术，2017，24（03）：2-3.

[3]杜俊杰.石油化工压力管道的破坏和无损检测初探[J].化工设计通讯，2017，43（07）：100-101.B2058848-B186-4C66-B092-D1E39510021D