压力管道检验中的缺陷与防止措施研究
摘要：受到设计、制作、安装、管理等多方面问题的影响，在实际使用的过程当中压力管道的破坏性事故频繁发生，事故所造成的危害性不容忽视。通过合理的检验能够及时发现压力管道中的缺陷并采取相应的防止措施，进而有效地避免事故的发生。本文将对压力管道的缺陷形式做出简介，并结合具体案例分析压力管道检验中存在的缺陷，在此基础上提出防止压力管道缺陷的措施，以期为当下的压力管道检验工作提供一定的参考作用。
关键词：压力管道;缺陷检验;缺陷形式;防止措施
一、压力管道的主要缺陷形式
1.脆性破坏。脆性破坏现象类似脆性材料的破坏，通常发生于一瞬间并迅速扩展，由于其发生时应力较低故又被称为低应力破坏。因热处理、焊接不当而导致的材料脆性和安装时焊缝遗留的缺陷、使用中出现的缺陷等严重缺陷是造成脆性破坏的主要原因，除此之外，脆断破坏还会在加载速度、结构应力集中和残余应力等情况下加速。
2.韧性破坏。韧性破坏指的是管道受压后管壁应力超过材料强度极限而出现断裂的破坏形式，其根本原因是超压，主要表现为管道直径加大、局部鼓胀、管壁减薄、周长伸长率达到10%以上，因此韧性破坏的基本特征便是管道出现明显变形。其断口形状如图1所示。
3.疲劳破坏。金属在承受交变载荷作用的情况下，虽然应力产生的载荷较小且一般比材料屈服极限低，但是在承载时间过长时也会出现断裂情况，即为疲劳破坏。疲劳破坏最容易发生在管道的应力集中处和有裂纹类原是缺陷的焊缝处，其断口处会有明显的裂纹产生区、裂纹扩区及最终断裂区。
4.腐蚀破坏。腐蚀破坏指的是因管道外部环境、内部输送物料化学、电化学作用而引发的破坏形式，包括：全面腐蚀;点蚀或缝隙、焊接接头、冷凝液、涂层破损处局部大气、磨损腐蚀等局部腐蚀;碱脆、硫化物腐蚀、不锈钢氯离子应力腐蚀等应力腐蚀破裂;氢脆、氢腐蚀、脱碳、氢鼓泡和氢诱发阶梯裂纹等氢损伤。其中应力腐蚀破裂的危害性最强。压力管道在受腐蚀后壁厚会慢慢变薄直至破坏。
二、压力管道的缺陷检验及其防止措施
(一)实例一：
缺陷检验：某类别为GC3的压力管道全长560m，使用了∮159×6mm规格的无缝管，其防腐层、保温层、保护层分别采用了氢凝漆、聚氨酯和玻璃丝布刷玻璃钢材料，使用直埋结合局部架空的敷设方式，使用参数是0.6MPa/164℃/饱和蒸汽。因该段管道在2014年的供暖期间出现泄漏损坏并进行了抢修与更换，在开挖检验时选取该损坏部位和附近管段为抽查对象，检验流程如图2。检验中发现管道截管的更换附近部位保护层存在玻璃钢的.涂刷不均匀，在将保护层、保温层去除之后发现管道的外表面有油漆剥落状况和腐蚀坑深1-2mm的严重腐蚀现象，管道打磨后经超声波测厚仪测出最小壁厚为2.1mm同时PH值测试显示土壤呈酸性。
引起压力管道腐蚀的原因多种多样，在对该管道情况进行具体分析后得出其腐蚀破坏原因主要包括：管道使用年限过长;保护层的不均匀涂刷使得管道保护与防水不到位，致使保温层内出现渗水;管道的外部环境潮湿;氢凝漆防腐之前的除锈工作不足且涂刷不够均匀，难以实现良好的防腐效果;管道穿越道路的部分缺少套管、覆盖层保护;重型车辆的经常性通过使管道在道路沉降的载荷作用下发生破坏。在外力因素和介质化学、电化学作用的共同影响下最终导致压力管道产生腐蚀破坏。
防止措施：1.设计环节。为了确保压力管道具备足够的载重能力，道路下穿越的压力管道顶部与路面之间的距离应当≥700mm;在布置带有外护套、隔热层的埋地压力管道时需具备一定的柔性且应在外套内预留足够的内管热胀空间;穿越道路部分的压力管道可通过带套管穿越、管道上加设覆盖层等方式来加强防护，管道、套管间可采用套管方式并对两端做好绝缘密封以实现电绝缘，为了防止产生电化学腐蚀，必须严格防止地下水渗入，必要时可采取阴极保护措施。
2.安装施工环节。严格根据设计要求以及相关标准做好压力管道的防腐层、保护层和保温层的施工，确保没有漏涂、漏刷或防腐层破损等情况;在管沟底部铺设0.2m细土、细砂垫层后再进行下管，并且在用原土回填夯实前必须先用砂或细土回填到管顶以上0.2-0.3m;穿越公路段的压力管道位置需埋设标有里程、位置、走向等信息的管道穿越桩对过往车辆进行提示，从而尽量减少重型车辆的通行。
3.运行维护环节。一方面，必须选用设计与制造质量满足相关标准、要求且结构合理的压力管道，复合材料、涂料在应力管道防腐技术中受到了最为普遍的应用，针对一些强腐蚀性的介质应当使用非金属耐腐蚀性材料，条件允许的情况下可对局部管线采用缓蚀剂技术与阴极保护技术。另一方面，需在影响压力管道安全处设置带有标识的监测点，通过管道运行状态下的实时监测来有选择地标识管道危险点、薄弱点、热状态下可能出现疲劳等失稳现象的典型点、重点无损检测点以及重点腐蚀检测点等。
(二)实例二：
缺陷检验：某化工股份有限公司脱碳塔出口管道编号为HC-Q168，管道材料标准牌号为20#钢，管道规格为：外径550.0mm，标准壁厚为10.0mm，设计压力取值为1.6MPa，工作压力取值为1.1MPa。设计温度为常温，以氨为工作介质，管道等级为GC2级，管道总体长度为20.0m，全场范围内共设置有12道对接焊缝，以脱碳塔为起始位置，以氨冷器为终止位置。在2014年4月20日，首次针对该管道进行检验时，通过X射线探伤检查发现有对接焊缝存在夹渣缺陷，宽度为7.0mm，具体表现为长度52.0mm未熔合缺陷。
导致产生该缺陷的主要原因包括以下几个方面：1.焊接电流过低以及坡口角度过小;2.焊接件边缘有氧切割或碳弧气刨熔渣，边缘未清理干净，残留碳化物以及氧化物铁皮;3.在碱性焊条过程中因电弧过长或极性不正确导致夹渣。
防止措施：1.断开缺陷焊缝两端的管道连接，并将管道内部清理干净，达到施焊要求;2.修磨焊缝至缺陷消失，修磨后的焊缝表面应经表面探伤合格;3.施焊焊工应持有锅炉压力容器焊工资质和相应合格项目;4.挖补所用的材料(焊接材料)应满足管道原设计要求;5.焊后应对焊接接头进行x射线探伤检查;6.焊后应对焊接接头进行局部热处理，减少或消除焊接的残余应力。
三、总结
相比较锅炉压力容器而言，压力管道被正式纳入到安全管理、监察相关规定中的时间还不长，其安全管理与监察亟待进一步加强。压力管道的安全管理与检测工作必须严格贯彻《压力管道安全管理与检查规定》等系列法律法规，在检测中结合压力管道的实际破坏情况从设计、安装施工、运行维护各个环节采取措施来防止缺陷的出现，及时、彻底地排除安全隐患，从而提高压力管道的安全性与可靠性，实现生产任务的顺利进行。
【压力管道检验中的缺陷与防止措施研究】相关文章：