压力管道检验中发现的缺陷原因分析及处理

2021-01-09王靖虎王克刚江苏省特种设备安全监督检验研究院江苏南京210000

化工管理 2021年35期

王靖虎，王克刚(江苏省特种设备安全监督检验研究院，江苏南京 210000)

0 引言

压力管道会受到外部作用和环境影响，导致压力管道在使用环节中容易出现腐蚀、破损、裂纹等缺陷问题，若不进行及时的修复管理，很容易导致压力管道存在缺陷，影响管道输送安全。为此，应该严格开展压力管道检验工作，发现管道存在的缺陷，分析缺陷出现的原因，并做好处理工作。

1 压力管道检验常见缺陷

1.1 腐蚀缺陷

一些压力管道露天铺设而且运行温差较大，导致压力管道的腐蚀严重，尤其运输介质和环境有较大的温差，腐蚀会更加严重。很多压力管道受到雨水、大气腐蚀、母液的影响，还有一些在地沟内铺设，土中的水分也会影响管道，土壤中可能会含有一定量的腐蚀性物质，进而加速管道腐蚀。出现腐蚀问题对管道影响较大，很容易导致管道出现断裂、变形，降低管道强度，因此，必须针对腐蚀问题做好防范工作[1]。对于架空管道和地面铺设管道，为避免管道受到外界腐蚀，需要涂抹防腐蚀层；地下管道则需要在管道外侧增加包裹层，同时增加阴极防护，提升管道的防护效果；若不同的金属管道需要捆扎在一起时，要使用绝缘件隔开，例如在管道支撑作业中，就需要做好事先的管道隔离。

管道的腐蚀情况可以直接通过外观进行检查，或者检查管道壁厚度。检查管道的外观时，不仅要检查管道的情况，也要检查和管道连接的部件，比如管道支撑、管道紧固件等部位的腐蚀状况。测定管道壁厚时，为了保证测量结果精确，要选择具有代表性的检测点，例如管道内壁容易腐蚀的位置，在制造时容易出现拉薄的位置等等，在此类部位检测时，需要结合管道内流体流动方式，确定受力最大的部位开展相应检测[2]。也要结合获得的实测数据，结合管道所处的环境分析管道受到腐蚀的规律，测量管道还具有的强度，结合测量结果确定防范措施。针对腐蚀量较大的位置，还需要定期进行标记和检测。

1.2 结构缺陷

结构缺陷的问题来自对设计的不合理，导致结构受力不均匀，或者安装时不符合规格要求，导致结构正常，一些管道零部件质量不合格的情况，也会导致结构问题。比如使用异径管道时，由于内径的变化比较大，就容易出现阀门、管道连接效果差的情况。压力管道监测还可能出现补偿器设置不正常的情况，使得管道膨胀或者冷却收缩的固定支架压力大，导致起吊支架出现变形或者损坏，以及管道容易出现弯曲的情况[3]。结构不合理还会导致管道振动，尤其在管道内流体速度较快的情况下，容易出现激振气流脉动的问题。

压力管道受到管道内部流体的作用可能会出现震动，检查工作中就需要检查管道的震动情况，包括查看管道之间、与管道相邻间的摩擦状况，检查管卡、吊架、支架是否是有断裂问题。一级检查弯头等位置是否存在应力集中，管架、管托必须与管墩紧密依靠，发现破损问题必须及时修理和调整。

1.3 焊接缺陷

焊接是压力管道的重要工艺，由于工艺和相关客观因素作用，导致焊接工作可能存在一定缺陷，包括夹渣、未熔合、裂纹、咬边等问题。焊缝检验包括使用外观检验和无损检验等方式，无损检验方法的选择根据管道材料、焊接工艺、壁厚、管道施工方式等因素确定。在检查表面缺陷时，就可以使用磁粉探伤和渗透探伤的方式，对管道内部缺陷检验时。由于压力管道密封，导致检查压力管道内比较困难，对于外径较小、壁厚较薄的管道，看可以使用射线探伤检测确定焊缝的质量。由于经济性原因，以及生产实际情况因素，不能对每个焊接位置都拍片，可以根据相关规范确定检查范围。一般情况下，都是用射线探伤结果确定焊缝质量，对于特殊情况，也可以使用断裂力学原理评价。如果焊接面存在缺陷，可以使用砂轮处理。

1.4 保温层破损

外部保温可以隔绝压力管道内外的温度，如果保温层出现破损，会影响压力管道的隔热效果。保温层破损一般来自外部冲击，或者腐蚀、振动所导致。虽然不会立即引发事故，破损之后会导致热量损失，也会在破损位置引起严重的腐蚀，导致管道寿命缩短[4]。

2 压力管道检测方法

2.1 射线探伤

射线能穿透压力管道，在经过管道缺陷传输时，其传输方向会发生改变，之后工作人员就可以根据射线的衰减情况了解管道内部的缺陷状况。目前，射线探伤方法主要包括荧光屏观察法，射线照射法、宫液X光射线电视法等。在对压力管道缺陷位置照射投射时，由于对射线的吸引能力不足，射到底部照片位置的敏感广度会增加，可以准确检查气孔、非金属夹杂等。

2.2 超声波检测

超声波检测是检查焊缝缺陷的常用方法，特别在平面线性缺陷就检测中的优势比较大，具有成本低，使用灵活的特点。使用超声波检测时，对检测人员的技术能力要求比较高，并且要办理相关手续。随着目前技术水平的提升，超声波检测也开始朝着自动检测方向发展，消除了传统超声波检测存在的问题，有效提升了超声波检测工作的效率，而且能降低人员的工作负担，能避免对环境造成破坏。

2.3 磁粉探伤

有缝管的制造中，一般使用埋弧焊或者电阻焊，可能会出现未融合、裂纹、未焊透等情况。使用磁粉进行探伤时，会使用磁化铁磁性材料，如果没有缺陷，将会有比较均匀的分布；如果存在缺陷，磁粉的分布将会出现弯折等情况。之后就可以根据磁粉的分布确定缺陷信息，并判断缺陷类型。该方法的检测全面性比较高，能避免漏检问题出现。

3 压力管道腐蚀缺陷的原因分析和处理方法

3.1 压力管道概况

某化工厂的压力管道厚度为10 mm，外径550 mm，氨是管道的主要介质，管道的设计压力为1.6 MPa，实际工作压力为1.2 MPa。管道总长20 m，有12道焊缝。使用X射线进行定期检测后，发现压力管道的焊缝存在52 mm的未熔合缺陷、8 mm宽的夹渣。

3.2 压力管道缺陷原因分析

经过检验，分析管道焊接缺陷位置的夹渣、未融合状况，确定缺陷是由于施工所致，对可能成因进行了以下二个方面的分析。

(1)夹渣缺陷主要原因。导致压力管道夹渣的原因比较复杂，焊接过程中对电流、破口、焊接角度等方面的工艺控制，以及焊接工人的技术水平都会直接决定管道的缺陷，电流较小导致酸性焊条出现糊渣等等，或者由于焊接操作失误导致焊接电弧过长，使碱性焊条出现夹渣缺陷。在对焊接边缘缺少彻底处理时，也会有碳弧气泡存在，导致夹渣缺陷。

(2)压力管道未熔合缺陷分析。压力管道焊缝出现未熔合缺陷的原因也比较多，例如输入焊接热量没有达到焊接技术标准、电弧指向方向错误、焊接破口处理不合理、缝隙尺寸存在明显偏差等等，如果焊接工作中没有严格清理焊接表面也会出现问题。如果焊接过程中，工作人资质不足，不能满足焊接要求，会出现焊接工艺流程控制不合理、操作不规范等情况，也会严重影响焊接工作质量[5]。同时，焊接过程中也要加强环境控制，如果现场的湿度、风速不合理，也会影响焊接效果。

3.3 压力管道检验缺陷评级

使用X射线对压力管道探伤时发现，管道存在8 mm宽的对家焊缝夹渣，结合我国标准，焊缝夹渣必须控制在6 mm以内，高度控制在0.35 t以内，安全等级为4级。通过X射线对压力管道进行探伤检查还发现，存在管道存在焊缝未熔合缺陷，但是由于缺少压力管道未熔合规范的评级，所以检测人员应结合未熔合高度进行安全等级的定级评价工作过，综合检测管道的各项指标。经过分析后，确定管道安全等级为4级。

3.4 压力管道缺陷处理方法

在完成对该压力管道的夹渣、未熔合问题评级之后，确定了挖补技术进行修复处理的方案，修复工作严格遵守技术规范，保证焊缝的处理效果。首先断开缺陷焊缝，清理管道内外，对焊缝位置进行打磨消除缺陷，然后使用表面探伤检验修磨后的表面，对存在不足的位置继续修磨，直到满足焊接标准。选择挖补焊接材料时，要保证材料和原有的焊接材料性能基本一致，焊接工人应具备技术资质，保证焊接过程中对技术的合理使用。严格根据压力管道焊接规范进行焊接，完成焊接后使用X射线探伤接头位置，检验焊接情况。为了解决焊接热应力问题，焊接前后都对局部进行热处理确保焊接效果。