石油化工壓力管道的破壞和無損檢測
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摘 要：中國的石化產品在現在的社會當中不僅僅從數量之上走向了世界的前列，還從質量之上名列前茅。雖然近幾年以來我國管道鋪設迅速的發展，部分技術還沒有足夠的成熟，其中發生各種事故的案例經常出現，已經影響到了石化行業的發展，在大多數國內管道設施都急需維護，所以此時檢修水平也相應的需要提高，這樣不僅能及時將隱患消失于起始，還可以有效保證本行業的正常生產，從而確保了人民生命財產的安全，達到防止事故發生。
關鍵詞：石油化工;壓力管道;破壞形式;無損檢測方法
1 無損檢測技術的概述
無損檢測是檢測潛在安全危害的直接有效手段。無損檢測是指所謂的宏觀缺陷檢測，幾何測量，化學成分，材料或組件的結構和力學性能評估，不會損害其未來的使用和可靠性。無損檢測試驗廣泛應用于民用航空，鐵路，石油，鍋爐管道，是人民生命安全的重要部門。無損檢測技術是二戰后綜合工程技術的快速發展。它主要是根據材料的物理特性，不破壞被檢測物體的性能和形狀條件，可以實現百分之百的檢驗，不影響被測材料的性能和形狀，判斷是否測得質量。為此，在工業生產、物理和生物工程等方面得到了廣泛的關注和快速發展。為了控制產品質量，它已成為確保設備安全運行的極其重要的技術手段。不僅如此，它還從簡單的測試技術開發出了一種無損評估技術。不僅包括無損檢測和測試，還包括基于安全和使用壽命評估產品和設備的斷裂力學和損傷容限設計。因此，無損檢測技術本身并不是一種生產技術，但其技術水平可以反映該部門的技術水平，該地區的工業乃至全國的機械制造業的安全系統的許多主要設備中占有非常重要的地位并發揮著重要作用。
2 石油化工壓力管道的破壞形式
2.1 疲勞破壞
管道疲勞破壞的原因是材料在長期循環荷載作用下失效，沒有明顯的塑性變形，失效總是反復加載次數，裂縫的形成和發展相對較慢，根本原因是疲勞源 和現有的管道。 通常往復式空氣壓縮機，大型汽輪機和泵，由于機械結構，損壞，安裝不平衡，當它開始停止時機械傳動引起的機械振動不平衡往往轉移到管道系統相連，造成疲勞 裂縫和斷裂。在管道系統中，當壓力和流量增加到一定程度時，也會引起振動。
一般來說，壓力波動和渦流是管道振動最嚴重的因素造成的，容易引起疲勞和損壞。管道的熱膨脹和收縮是管道振動的原因之一，是造成管道疲勞損壞的原因之一。循環加載是指負載壓力循環的影響，熱循環周期來自管道的抗疲勞性。從實際檢測和事故分析結果來看，循環荷載作用下管道疲勞失效往往是幾何不連續和焊縫缺陷的起點。為防止疲勞失效，應避免頻繁加載，壓力波動過大，溫度變化，在設計時應注意控制局部管道峰值應力。
2.2 蠕變破壞
在一定溫度和載荷作用下，壓力管道隨時間擴展和變形的破壞現象稱為蠕變斷裂。石油化工壓力管道損壞及無損檢測。由于高溫高壓管道的長期高溫、高應力，如果管道材料選擇不當，設計布局不合理，熱處理不當，容易導致管道蠕變性能的惡化和管道的蠕變失效。根據對美國管道蠕變破壞事故的調查，鋼石墨化占35.6%，不銹鋼347系列占51.3%。此外，根據相關數據，管道蠕變失效概率是壓力容器的幾倍，是管道失效的主要因素之一。蠕變破壞具有明顯的塑性變形和金相組織的明顯變化蠕變破壞時的應力低于材料在使用溫度下的強度極限。蠕變失效在使用中通常很難檢測。一般應在設計、制造和使用上加以控制。例如，應根據化學壓力管的使用溫度選擇具有適當蠕變阻力的材料，在焊接和冷加工時應防止材料的蠕變，在管道運行中應防止溫度過高的現象。
2.3 腐蝕破壞
腐蝕損傷包括裂隙腐蝕、氫腐蝕、均勻腐蝕、晶間腐蝕、點蝕、應力腐蝕和磨損腐蝕。
?、倭严陡g是由于間隙溶液的阻隔和滲透作用而對濃縮單元產生的一種強腐蝕。管道縫隙腐蝕主要發生在焊縫的不連續處或焊縫缺陷處;
②氫腐蝕是由于氫滲入金屬內部而導致金屬性能的惡化。氫腐蝕通常發生在低合金鋼和高強度不銹鋼管中。除材料性能外，氫環境是主要的外部影響因素。氫腐蝕是由低合金鋼和高強度不銹鋼管中的氫腐蝕引起的。特別是在高溫高壓條件下，氫腐蝕的趨勢更為明顯。氫腐蝕可以通過硬度試驗和金相方法來判斷。通過測厚可以確定腐蝕范圍和程度;
?、劬鶆蚋g是指在整個暴露表面或大部分表面上發生相同程度的化學或電化學腐蝕，其特征是三通、管道、彎頭和法蘭的壁厚均勻變薄?；す艿栏g是最常見的腐蝕形式，可以通過測厚和目測來識別;
?、芫чg腐蝕主要發生在不銹鋼管焊縫處。一般而言，晶間腐蝕部位仍保持原有的金屬光澤，壁厚不明顯。因此，這種缺陷不容易通過厚度和外觀測試來檢測，但必須通過滲透或超聲波測試以及機械和金相測試取樣來檢測;
?、蔹c蝕是最具破壞性和隱蔽性的腐蝕形式之一。由于管道內表面的深度腐蝕，點蝕是最具破壞性和隱蔽性的腐蝕形式之一，易發生在焊接熱影響區（HAZ）。一般情況下，需要進行超聲波檢測或X射線檢測;
?、迲Ωg開裂和斷裂是化學壓力管道在拉伸應力和腐蝕介質作用下的破壞。它們主要發生在主旁路管道、蒸汽管道和含氯介質的奧氏體不銹鋼管道的縱向，主要發生應力腐蝕開裂和斷裂。含氯化物介質和奧氏體不銹鋼管的蒸汽和旁通管。環焊縫和熱影響區通常伴隨著嚴重的點蝕和其他形式的腐蝕。這類缺陷普遍存在，不易發現，其損害后果十分嚴重，應引起高度重視。腐蝕介質接觸表面出現應力腐蝕裂紋。肉眼可見大的應力腐蝕裂紋，X射線或超聲波可以檢測到，而較小的應力腐蝕裂紋需要用磁粉或穿透法檢測。較小的應力腐蝕裂紋需要用金相法檢驗;
?、吣p腐蝕是腐蝕介質與金屬之間的相對運動加速腐蝕過程的現象。磨損和腐蝕通常發生在流體的流向如彎管、三通等處的突然變化，以及各種離心機械、泵、閥門和噴嘴等，容易引起管道中高速介質的流動和直管的快速變化。當管道流體中含有固體懸浮物時，容易造成磨損和腐蝕。
2.4 延性破壞 延性破壞是指管壁在壓力作用下的應力達到材料強度極限的破壞形式。延性材料本身通常是非常好的，而破壞往往是由超壓操作造成的。壓力管道發生大量塑性變形后，發生延性破壞。塑性變形使失效后金屬的殘余延伸率在應力方向上保持較大，表現為管道直徑增大（或局部脹形）、管壁變薄、圓周延伸率達10%～20%。因此，明顯的形狀變化是韌性破壞的主要特征。
2.5 脆性破壞
脆性破壞是指管道在破壞過程中不發生宏觀變形，管壁應力遠低于材料強度極限，有的甚至低于屈服極限。斷裂速度非?？欤谒查g，沒有或只有很小的塑性變形，一般會裂成碎片。失效主要由管道缺陷和材料韌性不足引起。一般來說，在低溫下，鋼的斷裂韌性降低，對缺口的敏感性增加。在這種情況下，由于應力集中、焊接缺陷和熱處理不當而產生裂紋，容易導致管道脆性破壞。因此，在制造過程中，有必要對低溫化學壓力管提出更高的制造要求，同時在使用中盡可能進行更深入的試驗，尤其是在材料性能方面。
2.6 沖刷磨損減薄破壞
沖蝕磨損和減薄破壞是一種較大的塑性變形破壞。通常沒有碎片，或者只有一些碎片。避免這類事故的主要方法是：一是對壁厚過薄的管道進行檢測，以保證安全;二是在使用中盡量防止超壓。
3 石油化工壓力管道無損檢測技術及其應用
3.1 原材料的無損檢測
不同磁場強度下，鐵磁管的磁導率不同。因此，應提供磁飽和裝置。在鐵磁管檢測中，檢測線圈的檢測區域應施加足夠的磁場，使磁導率與常數基本相同。鐵磁管的渦流檢測頻率一般在1～500MHz之間。在渦流檢測過程中，為了保證檢測結果的可接受性和準確性，需要通過樣品比對來調整渦流流量計的靈敏度。比較樣品的表面條件、電磁特性、等級規格、熱處理條件應當相似或者相同。與樣品相比，大多數標準規定凹槽和孔是人為缺陷。
3.2 焊接縫的無損檢測
3.2.1 射線檢測
X射線檢查方法包括屏幕觀察、射線照相和工業X射線電視，但最常用的工程設計方法是射線照相。其工作方式如下：當光通過材料中的缺陷時，底部膜的對應部分中的材料由于不良的人的缺陷吸收輻射而增加（例如裂紋和空穴和夾雜物）。根據薄膜的靈敏度，可以確定缺陷的存在以及缺陷的外觀和尺寸。N/B47013-2015標準為綜合無損檢測標準，第二標準為射線探傷標準。本標準將焊縫缺陷分為五個基本缺陷：裂紋、抗滲性和圓形缺陷、帶材缺陷。三級和IV級具有四個質量評估級別，每個級別指定允許的缺陷的詳細大小和數量。輻射檢測對于體積缺陷（孔隙率、爐渣夾雜物和不完全的透氣性）具有高的檢測速率。區域缺陷（裂縫和不滲透性）的檢測率受到許多因素的影響。影響因素主要包括缺陷尺寸、透射角、透明厚度、透明位置條件、光源和薄膜類型。輻射對人體具有生物效應，因此在正常情況下，檢查專員應在RT試驗過程中采取必要的預防措施，并在周圍區域進行檢測。X射線探傷是一種利用X射線穿透材料特性、衰減材料能量、檢測材料內部缺陷的方法。
3.2.2 磁粉檢測
鐵磁性材料是在磁場中磁化后，在表面產生漏磁或表面缺陷來檢測缺陷。當鐵磁性材料放置在磁體的N極和S極之間時，磁力線穿過磁體。對于均勻材料，磁力線是平行且均勻分布的。如果材料表面或附近有裂紋、氣孔、礦渣等缺陷，由于這些缺陷是非磁性的，它們的磁電阻非常高，磁場線不容易通過，所以在缺陷處彎曲，顯示出缺陷。根據這個顯示特性，您可以確定是否存在缺陷。磁粉測試中被測零件的表面粗糙度不小于Ra12.5m。前者可用于檢測皮膚效應引起的表面缺陷，而后者可通過相對均勻的磁場檢測淺層表面下的深層缺陷。此外，當檢測到磁化時，需要周向磁化和縱向磁化，以避免不同方向的缺陷損失。在檢驗過程中還應考慮材料的晶粒尺寸和錯誤缺陷引起的結構不均勻。
3.2.3 滲透檢測
主要用于非多孔材料表面開孔缺陷的檢測。適用于幾何結構復雜的工件。適用于除幾種空料外的任何物料。
3.2.4 超聲檢測
超聲檢測具有檢測裂紋等平面線狀缺陷的能力。成本低，操作靈活。然而，它不能提供直觀的缺陷記錄，如X射線測試。GB50235和HG 20225規定，用超聲波檢查代替X射線檢查，須經施工單位批準，檢查數量必須等于X射線檢驗量。SH 3501標準規定，如果設計需要射線照相測試，則必須按照規范進行，如果需要超聲波測試，則必須嚴格按照規范進行。然而，有必要使用超聲波檢測，因為在條件有限的情況下，必須獲得設計單位的批準。
4 結語
石油化工管道是非常復雜的，各種形式的損傷和損傷，形式非常復雜，通過對石油化工管道的制造材料、對象、工藝條件、安裝質量等因素的分析、判斷，可以了解管道是如何損壞和破壞的。并通過這一點對其相應的適當技術進行測試。同時，進一步研究化工壓力管道的失效模式和無損檢測技術，以豐富和提高石油化工壓力管道的無損檢測標準，將提高管道的設計水平和生產管理水平。改進后，盡快消除隱患，確保質量和施工安全。
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